IEEE 802.11n/ac Üzerinden Çoklu Video Yayını Analizi ve Değerlendirilmesi

Öz

Video uygulamalarına ilgi giderek artıyor. Video uygulamalarının çok katı hizmet kalitesi (QoS) gereksinimleri olduğu ve yüksek veri hızları gerektirdiği iyi bilinmektedir. Mobil video uygulamaları için giderek artan talepleri ve katı QoS gereksinimlerini karşılamak için mevcut ağları optimize etmek gerekir. IEEE 802.11, dünyada ki en yaygın kullanılan ağlardan biridir. Bu nedenle, bu makale, mobil bir dış mekan senaryosunda IEEE 802.11n/ac üzerinden çoklu video gönderim performansını araştırmaktadır. Buna amaçla, alıcıda algılanan video kalitesinin performansını tepe sinyal gürültü oranı (PSNR) açısından ve kaynakların verimli kullanılmasını toplam iletim süresi açısından, farklı uygulama katmanı ileri hata düzeltme kodları (AL-FEC) ve orta erişim denetimi (MAC) katmanı parametreleri için değerlendirmek üzere uçtan uca bir sistem seviyesi simülatörü geliştirilmiştir. Sonuçlar, AL-FEC koruması olmadan geleneksel IEEE 802.11n/ac'nin çok düşük kalitede deneyim sağladığını göstermiştir. Bununla birlikte, bazı ekstra onarım sembolleri göndererek, video kalitesi önemli ölçüde iyileştirilebilir. Video uygulamalarının çok zorlu QoS gereksinimleri olduğundan, yalnızca MAC parametrelerini değiştirmek bu QoS gereksinimlerini karşılayamaz, bu nedenle ek AL-FEC koruması gerekir. Ayrıca, MAC'de çerçeve kümeleme mekanizmasının kullanılmasıyla, toplam iletim sürelerinin ve dolayısıyla kaynak tüketimlerinin önemli ölçüde azaltılabildiği gözlemlenmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Video gönderme
• Çoklu gönderim
• IEEE 802.11n/ac
• PSNR

Analysis and Evaluation of Multicast Video Streaming Over IEEE 802.11n/ac

Öz

There is an ever-growing interest for video applications. It is well-known that video applications have very stringent quality of service (QoS) requirements and require high data rates. To meet ever growing demands for mobile video streaming applications and stringent QoS requirements, it is required to optimise the current networks. IEEE 802.11 is one of the most widely deployed networks in the world. Therefore, this paper investigates the performance of multicast video streaming over IEEE 802.11n/ac in a mobile outdoor scenario. To this end, an end-to-end system level simulator is developed to evaluate the performance of the perceived video quality at the receiver in terms of peak signal to noise ratio (PSNR) and resource efficiency in terms of total transmission times for different application layer - forward error correction (AL-FEC) and medium access control (MAC) layer parameters. Results show that without AL-FEC protection the legacy IEEE 802.11n/ac provides very poor quality of experience. However, the perceived video quality can be significantly improved by adding some extra repair symbols. Since video applications have very challenging QoS requirements, changing only MAC parameters are unable to meet these QoS requirements thus additional AL-FEC protection is required. Moreover, it is observed that with the use of the frame aggregate mechanism at the MAC layer, the total transmission times can be significantly reduced and hence the resource consumptions.

Anahtar Kelimeler

• Video streaming
• Multicasting
• IEEE 802.11n/ac
• PSNR

Kaynakça

1. 3GPP TS 26.346 V8.0.0, 2008. Universal mobile telecommunications system (UMTS); multimedia broadcast/multicast service (MBMS); Protocols and codecs.
2. Bulut B, 2020. Reliable Video Multicasting over WLANs. Journal of the Institute of Science and Technology, 10 (1): 118-127.
3. Charfi E, Gueguen C, Chaari L, Cousin B, Kamoun L, 2017. Dynamic Frame Ag-gregation Scheduler for Multimedia applications in IEEE 802.11n Networks. Transactions on emerging telecommunications technologies, Wiley-Blackwell, pp.1 - 17.
4. Cisco Visual Networking Index: Forecast and Trends, 20172022. [On-line] Available: http://www.cisco.com/
5. Daldoul Y, Ahmed T , Meddour D, 2011. EEE 802.11n aggregation performance study for the multicast. 2011 IFIP Wireless Days (WD), Niagara Falls, ON, October 10-12, 2011, pp: 1-6.
6. H.264/AVC reference software, 2015. http://iphome.hhi.de/suehring/tml/ (Date of access: 11 September 2015).
7. IEEE 802.11-2016 - IEEE Standard for Information technology—Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks—Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications.
8. ITU-T Recommendation H.264, 2009. Advanced Video Coding for Generic Audio visual Services. ISO/IEC 14496-10 (2009): Information Technology - Coding of Audio-visual Objects - Part 10: Advanced Video Coding.

9. Osunkunle I, 2018. AL-FEC Wireless Rate Adaptation for WiFi Multicast. IEEE Canadian Conference on Electrical & Computer Engineering (CCECE), Quebec City, QC, May 13-16, 2018, pp: 1-5.
10. Shokrollahi A, 2006. Raptor codes. IEEE Transactions on Information Theory, 52(6): 2551–2567.
11. Shokrollahi A., Luby M, 2011. Raptor Codes. Foundations and Trends in Communications and Information Theory, 6(3), 213–322.
12. Shin Y, Lee G, Choi J, Koo J, Lee S, Choi S, 2017. InFRA: Interference-Aware PHY/FEC Rate Adaptation for Video Multicast over WLAN. 14th Annual IEEE International Conference on Sensing, Communication, and Networking (SECON), San Diego, CA, June 12-14, 2017, pp: 1-9.