Voice coding and transmission in wireless multimedia sensor networks

Abstract

Çokluortam verileri bir görüngüyü işlenebilir veriye dönüştürerek, bilgi özütlemeyle ilgili herhangi bir uygulama için çok yönlülük sağlar. Yaygın içerik biçimlerinin Kablosuz Duyarga Ağlar'da (KDA) kullanılmasıyla birlikte Kablosuz Çokluortam Duyarga Ağlar (KÇDA) dönemi başlamıştır. Gelgelelim, bu ağların düşük kaynaklı duyarga düğümleri verinin çoklu özellikleriyle mücadele etmek zorundadır. Ses kodlama teknikleri bir KDA'nın kayıplı doğasında belli bir oranda korunması gereken içerik geçerliliğinin sağlanması açısından önem taşımaktadır. Bunun yanısıra, yığınsal verinin kotarılması işlem ve trafik işlem yükü bakımından önemli bir meseledir. Bir ses sinyalinin temel ayırıcı özellikleri makul bir kalitenin sağlanması için ağın özellikleriyle uzlaştırılmalıdır.Bu tez çalışması KDÇA'larda ses kodlaması ve iletimini veri ve ağ niteliklerine göre analiz etmektedir. KDÇA'lar için var olan teknikler kapsamlı incelenerek ve sistem kısıtlarının gölgesinde yoğun veri dağıtımı için gereklilikler göz önüne alınarak birçok katkıda bulunulmuştur: Önceliğe dayanan bir veri kodlama sistemi birkaç hata iyileştirme yöntemiyle birlikte sunulmuştur. Bu sistemde, parçalara ayrılmış olan verilerin dayanıklı dağıtımını ele alan bir Ses İletim Çerçevesi (SİÇ) sunulmuştur. Bir ses havuzu kullanılarak ve birçok ağ özelliğine bağlı olarak gerçek bir test ortamında geniş yelpazede deneyler yapılmıştır. Veri kalitesi ve ağ yetenekleri arasındaki makul ödünleşimi ölçmek için bir simülasyon tasarlanmıştır. Belli bir algılanabilirliğe eşlenebilen nesnel bir iletim derecelendirme faktörünün tadil edilmiş bir uyarlamasıyla deneyler değerlendirilmiştir. Bu özellikleri sayesinde SİÇ, KDÇA uygulamaları için umut verici bir kalite değerlendirmesi önermektedir.

Multimedia data provide versatility to any kind of application concerned with information extraction, by rendering a phenomenon down to processable data. With the utilization of ubiquitous content forms in Wireless Sensor Networks (WSNs), the era of Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs) is triggered. However, under-resourced sensor nodes of these networks have to struggle with multiple data features. Audio encoding techniques matter to sustain a certain content validity to be preserved in the lossy nature of a WSN. Besides, handling bulk data gains importance in terms of computation and traffic overhead. Basic characteristics of a voice signal must be compromised with network properties to maintain an admissible quality.This thesis analyzes voice coding and transmission in WMSNs in terms of data and network qualifications. With a comprehensive examination of the existing schemes relating to WMSNs and consideration of mass data delivery requirements in the shade of system constraints, several contributions are made: A priority-based data coding scheme is proposed, with a set of error-resilience methods. For this scheme, a voice transmission framework (VTF) is presented which deals with the robust delivery of partitions. A wide range of experiments over a data set is conducted in a real testbed environment with several network properties. A simulation is devised to weigh an affordable trade-off between data quality and network capabilities. Experiments are assessed with a modified version of an objective transmission rating factor which can be mapped to a certain perceptibility. With these attributes, VTF offers a promising quality improvement for WMSN applications.