Trasmissione di flussi video su collegamenti IP a lunga distanza

Il panorama odierno delle telecomunicazioni, indubbiamente dominato dalla rete Internet, vede farsi sempre più pressante l’esigenza di comunicare utilizzando contenuti multimediali. Applicazioni tipicamente multimediali come la videoconferenza, il distance learning, il video on demand o la telemedicina assumono ogni giorno sempre maggiore importanza. La chiave del successo di tali applicativi si basa sulla qualità dell’audio e del video ricevuto, qualità da valutarsi non solo con criteri oggettivi, ma anche e soprattutto definendo metriche di valutazione orientate all’utente finale. Acquista quindi importanza sempre maggiore la qualità del servizio fornito agli utenti delle trasmissioni multimediali. Tale Qualità di Servizio dipende fortemente dalla capacità della rete di controllare le situazioni di congestione e correggere gli eventuali errori di trasmissione. Si rendono perciò necessarie tecniche di controllo della congestione che consentano di garantire una ben determinata qualità di servizio in ricezione. Tale necessità è tanto più forte se si considera la natura best—effort della maggior parte delle reti che costituiscono l’Internet. E’ in questo contesto che si colloca questa tesi, in cui sono stati sviluppati strumenti atti ad analizzare la trasmissione di flussi video su reti interconnesse, producendo il traffico registrato su reti geografiche reali e sviluppando un sistema di controllo della congestione orientato alla qualità di servizio percepita. Le tematiche affrontate vanno dai protocolli di trasporto, ai modelli di traffico, alle tecnologie di rete, agli algoritmi di codifica video, alle tecniche di routing, fino al controllo di flusso e di congestione. La tesi ` e strutturata come segue: il capitolo 1 presenta una breve descrizione dei protocolli e delle tecnologie di rete utilizzate nel corso delle simulazioni. A tal fine viene analizzata in dettaglio la tecnologia frame relay, descrivendone le caratteristiche principali e confrontandola con le altre tecnologie di rete. Nel capitolo 2 si effettua un’ampia rassegna delle tecniche di controllo della congestione, illustrandone il funzionamento, i pregi e i difetti. Il capitolo 3 presenta l’ambiente di lavoro in cui sono state compiute le prove. Vengono descritte le caratteristiche hardware e software dei calcolatori e dei router utilizzati, e la topologia della rete. Inoltre ` e discussa in dettaglio la metodologia utilizzata per effettuare le registrazioni del traffico su una linea reale e il funzionamento del software che riproduce tale traffico sulla rete di prova. Il capitolo 4 può considerarsi il fulcro della tesi: in esso viene infatti descritto il funzionamento del trasmettitore video e il meccanismo di controllo di congestione sviluppato. E’ esposto inoltre il funzionamento del codificatore piramidale e sono analizzati e discussi i parametri oggettivi misurati nelle varie prove compiute. Il capitolo 5 descrive le sequenze video utilizzate nelle varie trasmissioni, fornisce una definizione di QoS, Quality Of Service, basata sul criterio MOS, Mean Opinion Score, e mostra i risultati della procedura di votazione utilizzata per definire la PQoS, Perceived Quality Of Service, delle sequenze trasmesse. Si spiega quindi come i valori di MOS ricavati possano essere utilizzati per realizzare un algoritmo di controllo della congestione, orientato all’utente finale. Infine, il capitolo 6 riassume i più importanti risultati ottenuti e suggerisce alcuni possibili sviluppi della tesi.