Valutazione della qualità video percepita su reti wireless multi-hop.

Gli ultimi dieci anni sono stati caratterizzati da uno sviluppo sempre crescente delle tecnologie di comunicazione senza fili e del mobile computing: PDA e telefoni cellulari di ultima generazione che dispongono di interfacce di comunicazione wireless.
Si è assistito nel contempo alla nascita di una gran varietà di dispositivi mobili che integrano tecnologie wireless di vario tipo: Bluetooth, Infrarossi, wi-fi della famiglia IEEE 802.11. Questo consente di poter utilizzare connessioni senza fili sia in ambito domestico che in ambiti più ampi, infatti, con ogni tecnologia wireless viene messo a disposizione degli utenti uno o più Access Point (AP) collegati con la rete fissa.
Quando si ha a che fare con infrastrutture wireless eterogenee o nel caso di un singolo AP che deve gestire molto traffico a causa di un elevato numero di utenti, si possono verificare due diverse situazioni: nel primo caso spesso si verificano frequenti situazioni di hand-off in cui un terminale si disconnette dall’AP corrente e si connette ad uno nuovo sfruttando ad esempio la stessa tecnologia di comunicazione, o anche una differente. In conseguenza agli hand-off possono verificarsi perdite di pacchetti anche piuttosto elevate che comportano una degradazione della qualità video. Nel secondo caso la degradazione della qualità video si ha se il numero di utenti connessi allo stesso AP è molto elevato e la banda richiesta supera quella supportata dall’AP o comunque si è prossimi alla sua saturazione.
Questo lavoro di tesi si è centrato sullo studio e sulla sperimentazione per la valutazione oggettiva della qualità video percepita con trasmissioni wireless al fine di identificarne la relazione con i parametri della rete. A tal fine è stata condotta una ricerca attenta sulle metriche di valutazione della qualità video ponendo particolare attenzione alle metriche oggettive che permettono di automatizzare e quindi velocizzare l’analisi. Nel nostro caso si è utilizzata la metrica VQM poiché è quella più fedele alle valutazioni soggettive. Questa è preferita rispetto alle altre perché nella sua realizzazione sono state prese in considerazione le caratteristiche delle maggiori applicazioni video.
Le maggiori difficoltà saranno quelle di creare una condizione il più possibile prossima a quella di una reale architettura di rete al fine di effettuare un confronto obiettivo fra due video (video di riferimento e video trasmesso via streaming) ottenuti in condizioni differenti. Tale studio introduce delle difficoltà non indifferenti, dal momento che è noto il comportamento assolutamente instabile e molto variabile del traffico veicolato da un Access Point wireless.
Successivamente andremo ad analizzare come avviene la codifica e che tipo di codifica utilizzare, in modo da comprendere con una certa criticità a cosa sono dovuti taluni disturbi introdotti nella trasmissione wireless; infine verrà implementato un sistema per la trasmissione di contenuti multimediali al fine di offrire servizi di download ad utenti mobili in una determinata area ed i video trasmessi tramite questa architettura verranno analizzati dettagliatamente al fine di determinare l’indice di qualità offerto dalla rete.
Per determinare l’indice di qualità offerto dalla rete dobbiamo tenere conto di diversi fattori quali: la qualità dei video in qualunque condizione trasmissiva, il traffico che appesantisce la rete parallelamente al nostro video e il peso in termini di bitrate del video stesso.
Da un attenta analisi dei campioni deduciamo che:
• a parità di traffico di background le curve cambiano all’aumentare del numero di hop;
• aumentando il traffico di background, la curva cambia gradualmente la sua inclinazione e questo ci permette di capire che il traffico di background influisce sulla qualità dei video in base al loro bitrate.
• Dall’analisi della qualità percepita in funzione di bitrate e background nel 1 hop a parità di bitrate la qualità, man mano che il traffico di background cresce, peggiora. Mentre a parità di traffico di background all’aumentare del valore di bitrate la qualità VQM migliora sempre di più.
• Dall’analisi della qualità percepita in funzione di bitrate e background nel 2 e 3 hop a parità di bitrate del video, all’aumentare del traffico di background peggiora la qualità VQM. Mentre a parità di traffico di background, all’aumentare del bitrate la qualità VQM rimane più o meno la stessa.
Tale analisi rappresenta un ottimo punto di partenza per l’implementazione di un modello matematico che possa stimare l’indice di qualità percepita in tempo reale al fine di adattare dinamicamente e prontamente la trasmissione dei contenuti video.