Métrica para análise da qualidade de vídeo transmitido em redes sem fio

Abstract

O objetivo deste trabalho é propor uma métrica de qualidade para vídeos transmitidos em redes sem fio. As redes sem fio são um meio de transmissão muito degenerativo devido à sua instabilidade, o que afeta um vídeo transmitido. A presente proposta soma à opinião dos espectadores um parâmetro técnico da rede, conhecido por jitter, e a taxa de dados do vídeo transmitido. Para os estudos realizados, um vídeo foi transmitido através de uma bancada de emulação de rádio freqüência (RF) que simula a transmissão das redes sem fios (WLAN) padrões IEEE 802.11b e 802.11g. Os experimentos foram realizados a partir do streaming de um DVD, com características conhecidas, de um servidor para uma estação, através da bancada que confina o sinal transmitido de maneira controlada em um cabo coaxial. Tendo-se essa possibilidade de controlar o nível do sinal da portadora, foram estudadas doze situações. Para cada um dos padrões IEEE foram realizadas medidas com a transmissão de vídeo e um nível máximo de sinal, outra com o nível mínimo e uma situação que tem o nível de sinal caracterizado por uma distribuição de Rayleigh. Para essas mesmas condições de sinal foi estudada a transmissão do vídeo mais um tráfego UDP concorrente. Os resultados confirmam a atuação do jitter na degeneração do vídeo recebido, justificando sua utilização na métrica proposta. Os resultados demonstram também que existe uma pequena vantagem das redes 802.11g na transmissão do streaming, porém nenhuma das redes demonstrou um desempenho satisfatório na presença de tráfego UDP transmitido concorrentemente. Na proposta também é desenvolvido um questionário com a finalidade de analisar subjetivamente o streaming, gerando uma equação que pode ser aplicada à escala MOS, podendo assim definir numericamente a qualidade de vídeo transmitido.

The goal of this work is to propose a metric to analyze the quality of videos transmitted through wireless networks. A wireless network is a degenerative means to transmit data given its huge instability, which affects transmitted videos. The present proposal adds a technical network parameter, known as jitter, to clients opinion. For these studies a video was streamed through a RF emulation testbed, which can emulate the IEEE wireless networks (WLAN) 802.11b and 802.11g standards. The experiments were done by streaming a DVD, with known characteristics, from a server to a workstation, passing through the testbed. This is capable to concentrate, in a controlled way, the wireless signal into a coaxial cable. With the possibility to control the signal level of the carrier, twelve scenarios were developed and studied: video transmissions with maximum and minimum signal levels, and also with the signal level characterized as Rayleigh distribution, were done for each of the two IEEE standards measures. Under the same signal conditions, I analyzed the video streaming with UDP traffic sent together. The results confirm the action of jitter in the degeneration of the received video, which justifies the use of jitter in the proposed metric. The results also show that the 802.11g networks work a little better than 802.11b for video streaming, but none of them showed a good performance when the UDP traffic was sent together. A questionnaire has also been developed, with the purpose of analyzing the streaming subjectively. Those two factors (jitter and subjective analysis) result in an equation that can be applied to a MOS scale making it possible to numerically define the quality of the video transmission.