結果與討論(二) - 在IEEE 802.11e 無線網路改善可調性視訊傳輸之跨層機制設計

為了驗證我們所提出來的動態優先權調整機制的優點，我們使用網路模擬器 Qualnet 4.0 [12] 進行可調性視訊傳輸的模擬並且將我們所提出的動態優先權調整機制與沒有動態調整的跨層架構加以比較。

6.1 可調性視訊傳輸模擬架構

圖 6-1 可調性視訊傳輸模擬流程

如上圖 6-1，進行可調性視訊傳輸的模擬可分成幾個步驟：首先，我們在 encoder configure file 內設定相關的參數 (參考表 6-1)使得 encoder 根據設定產生 SVC bitstream (bit rate = 3464.19kbps)。

Input YUV foreman Frame number 300 Resolution CIF (352x288) Frame rate 24 (fps)

GOP 8

Intra period 24 Base layer QP 25 FGS layer(s) 2

表 6-1 encoder configure

產生 SVC bitstream 之後，我們使用 JSVM 8.0 [11] 提供的 Bit Stream

Extractor 擷取 NAL Units 的資訊產生 packet trace (參考圖 6-2)。我們透過 packet trace 來提供模擬器視訊的相關資訊，欄位所表示的意義如下：

Packet

Length Lid Tid Qid Type

圖 6-2 Bit Stream Extractor 產生的 Packet Trace 格式

－Packet Length 表示 NAL Unit 的大小

－Lid 表示是否使用 Spatial Scalability

－Tid 表示是否使用 Temporal Scalability

－Qid 表示是否使用 SNR Scalability (FGS)

－Type 表示是屬於哪一種的 NAL Unit

我們使用 Qualnet 4.0 [12] 所提供的 Traffic-Gen 模組讀取 packet trace 進行可調性視訊傳輸的模擬，模擬結束時根據 sender trace 與 receiver trace 這兩個檔案統計出 Packet Loss Rate 並產生 corrupted packet trace。再透過 Bit Stream Extractor 將 corrupted packet trace 所提供的資訊對原始的 SVC bitstream 進行比對與分析，即可產生 resultant SVC bitstream。最後 decoder 對 resultant SVC bitstream 進行解碼就能得到模擬結果的 YUV file。

6.2 模擬環境與參數設定

250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 Distance (Meter)

Proposed Base packet loss rate Proposed Enh1 packet loss rate Proposed Enh2 packet loss rate Ori-EDCA Base packet loss rate Ori-EDCA Enh1 packet loss rate Ori-EDCA Enh2 packet loss rate

圖 6-4 有無使用動態優先權調整機制時各層 Packet Loss Rate

6.3.2 Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)

PSNR 是一種客觀的視訊評估方式，將傳輸後的視訊畫面和原始視訊畫面

250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420

Distance(meter)

PSNR

Non-Dynamic Priority Adjustment Cross-Layer Arch

Dynamic Priority Adjustment Mechanism

圖 4-5 Avg. PSNR 數值比較

6.3.3 影片實際撥放結果

除了客觀的比較動態優先權調整機制與沒有動態優先權調整的跨層架構的 PSNR 值，也希望能從使用者主觀判斷來比較。透過 JSVM 8.0 [11] 在 Decoder 端提供 frame loss 錯誤修補 (error concealment) 的功能，可對 I-frame、

P-frame 與 B-frame 的封包遺失更造成無法順利解碼的情況進行修補，有關錯誤修補 (error concealment) 的詳細介紹請參考 [22] 與 JSVM 8.0 Draft [11]。

下圖 6-6，擷取距離 360 meter 時 Frame #176 ~ Frame #183 進行比較發現動態優先權調整機制的確有較佳的視訊傳輸能力。

Non-Dynamic Priority Adjustment Arch

Dynamic Priority Adjustment Mechanism

圖 6-6 實際撥放結果

6.3.4 狀態與時間關係

圖 6-7 為距離 420 meter 時狀態隨時間的改變，從圖中第 7 秒至第 12 秒可看出系統一直處於 HH 的狀態沒有劇烈的變化，我們認為因為適當的 AIFS 設定讓系統處於穩定的狀態，所以我們 AIFS 的設定是很適合於該狀態的。

圖 6-7 420 meter 時狀態隨時間的改變

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計畫成果自評

在目前視訊傳輸應用需求不斷增加的環境下，可調性視訊編碼其分層編碼的特性提供了視訊可調性的能力，使得在不同網路環境與播放能力的使用者皆能擁有良好的視訊品質。本報告針對目前最新的可調性視訊編碼標準 (H.264/SVC) 在 IEEE 802.11e QoS 架構下的傳輸現象進行探討，針對增強性分散式頻道存取機制 (EDCA) 在不同的網路情況 (不同的頻寬) 傳輸可調性視訊效果不佳的現象，提出採用動態優先權調整機制，提供基礎層與增強層差異性服務達到提供服務品質的目標。

由於 H.264/SVC 可調性視訊編碼仍屬於制定草案階段，是一項相當新的技術值得繼續探討。未來可調性視訊傳輸的應用與針對多種應用設計更可靠 (Reliable) 傳輸機制，都是未來值得繼續注意與研究的方向。

在文檔中在IEEE 802.11e 無線網路改善可調性視訊傳輸之跨層機制設計 (頁 28-37)