Adaptation strategies for scalable video streaming

Abstract

Geleneksel olarak video aktarımı, bant genişliğinin sabit olduğu karasal, uydu veya kablolu yayınlar üzerinden yapılmaktadır. Bu yüzden, MPEG-2 ve MPEG-4 AVC gibi video kodlama standartları istenen çözünürlük ve uygulamaya bağlı olarak görüntüyü sabit bir oranda sıkıştırırlar. Gelişmekte olan IP ve WebTV üzerinden video aktarımı çözümlerinde ise, aktarımın birbirinden farklı ve değişen kapasitelere sahip, kablolu veya kablosuz IP ağları üzerinden yapılması gerekmektedir. Bilindiği üzere, bu tarz değişen kapasitelere sahip hatlar üzerinden yapılan yayınlarda en iyi görüntü kalitesine ulaşabilmek için, videonun sıkıştırma oranını hat kapasitesine göre düzenleyen uyarlanabilir video aktarım çözümleri kullanılmalıdır.Uyarlanabilir aktarım çözümleri temelde üç parçadan oluşur: Videoyu farklı oranlarda sıkıştırabilen bir kodlayıcı, hatta oluşabilecek tıkanıklığa duyarlı bir iletim protokolü ve bu ikisini kullanacak olan bir uyarlama motoru. Bu çalışma, hem iletim hem de kodlama sırasında uygun tekniklerle nasıl bir uyarlama motoru yapılabileceğini açıklamaktadır. Bu amaçla çalışmada, ölçeklenebilir SVC video kodlayıcısı ile DCCP ve TCP iletim protokolleri kullanılmıştır. Ayrıca sistem, DCCP protokolünün kablosuz ağlardaki performansını arttırmak için kablosuz paket kayıplarıyla tıkanıklık kayıplarını birbirinden ayıran bir mekanizma barındırmaktadır.

Traditionally, video transport has been realized over dedicated, fixed bandwidth channels, such as terrestrial, satellite, or cable. Hence, video coding standards, such as MPEG-2 and MPEG-4 AVC, encode video at a fixed target rate for a given resolution and application. With the advent of video over IP and WebTV, video transport must now be achieved over heterogeneous IP networks, including a variety of fixed and wireless links. It is well-known that achieving the best video quality in this heterogeneous environment requires an adaptive streaming framework that can most efficiently adapt the source video rate to the available network throughput.Fundamental blocks of an adaptive streaming framework are a codec that can output video at multiple rates, a transport protocol that employs effective rate/congestion control, and an adaptation engine built on top of these. This work is on realizing the adaptation engine by supplying it with proper adaptation strategies to be used both in coding and transport blocks. For that purpose, an adaptive video streaming system, which employs SVC as the video codec and DCCP or TCP as the transport protocol, is implemented to evaluate various adaptation strategies in streaming scalable video. The system is also extended to wireless domain, proposing a solution to differentiate between wireless and congestion losses and therefore improve the performance of DCCP in wireless networks.