무선 멀티 홉 비디오 스트리밍을 위한 모니터링 기반의 네트워크 적응적 FEC 코디네이션

Abstract

무선멀티홉네트워크(WMNs)는 무선 채널의 페이딩 및 가변적인 대역폭에 의해 패킷 손실 및 전송 지연에 의해 비디오 스트리밍의 성능이 저하된다. 고품질의 비디오 스트리밍의 성능을 보장하기 위해 FEC (Forward Error Correction) 기반의 네트워크 적응적인 비디오 스트리밍 기법이 제안되어 왔다. 종단간 FEC와 홉간의 FEC 기법 등을 사용하는 기존 네트워크 적응 기법들은 제한적인 모니터링 정보에 기반 하므로 스트리밍 경로의 전체적인 상태를 반영하기 힘들다. 본 논문에서는 WMNs 환경에서 모니터링 기반의 네트워크 적응적 FEC 코디네이션을 이용하여 모니터링을 통해 경로 전체의 네트워크 상태를 판별한 후 적응적으로 특정 홉으로부터 종단까지 제어하는 H2E(hop-to-end) FEC 기법을 제안한다. H2E-FEC 기법은 FEC의 시작노드와 중복도(redundancy)를 네트워크 상태에 따라 적절히 결정해야 하며, 이를 위해 중앙집중형 코디네이터를 활용해 획득한 정확한 모니터링 정보를 바탕으로 H2E-FEC를 위한 코디네이션을 적용한다. 제안된 기법은 OMF(Orbit Measurement Framework) 기반의 WMN 테스트베드에서 다수의 실험을 통해 검증하며, 강압적인 네트워크 환경에서 H2E-FEC가 기존의 E2E 및 HbH-FEC 기법에 비해 패킷 복구율 및 전송 지연 시간에 의한 복잡성에서 높은 성능을 나타낸다. 구축된 테스트베드 환경에서 코디네이터를 적용한 후 E2E-FEC 기법에 비해 패킷 복구율이 약 17% 향상됨을 보인다. Video streaming over wireless multi-hop networks(WMNs) contains the following challenges from channel fading and variable bandwidth of wireless channel, and it cause degradation of video streaming performance. To overcome the challenges, currently, WMNs can use Forward Error Correction (FEC) mechanism. In WMNs, traditional FEC schemes, E2E-FEC and HbH-FEC, for video streaming are applied, but it has long transmission delay, high computational complexity and inefficient usage of resource. Also, to distinguish network status in streaming path, it has limitation. In this paper, we propose monitoring-based coordination of network-adaptive hop-to-end(H2E) FEC scheme. To enable proposed scheme, we apply a centralized coordinator. The coordinator has observing overall monitoring information and coordinating H2E-FEC mechanism. Main points of H2E-FEC is distinguishing operation range as well as selecting FEC starting node and redundancy from monitored results in coordination. To verify the proposed scheme, we perform extensive experiment over the OMF(Orbit Measurement Framework) and IEEE 802.1la-based multi-hop WMN testbed, and we carry out performance improvement, 17%, from performance comparison by existing FEC scheme.