Transcript Multimédia és mobilitás kezelés a jövő internetében

Multimédia és mobilitáskezelés a Jövő
Internetében
A Tudomány Hónapja, 2014. november 18.
Dr. Szabó Csaba Attila
BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
A Jövő Internettel szembeni hálózati
követelmények
 Az egyre növekvő multimédia forgalom kezelése
 Hálózati kapacitások
 Quality of Service, Quality of Experience
 Hozzáférés mindenhonnan, bármilyen készülékkel, elvárt
minőségben
 Mobilitás tetszőleges hálózati technológiák és rendszerek között
 Alkalmazkodás a felhasználói készülékek és elérhető hálózatok
képességeihez
 Internet of Things
 Vezeték nélküli szenzor hálózatok, crowdsensing megoldások,
önszerveződési elvek alkalmazása
2
JÖVŐ INTERNET KUTATÁSOK AZ ELMÉLETTŐL AZ
ALKALMAZÁSIG
Az “Új hálózati technológiák és protokollok”
alprojekt kutatási feladatai
 A jövő Internetjének átviteli protokolljai
 Megbízható és skálázható jövő Internet hálózati
kódolással
 Önszerveződő hálózatok
 Elosztott, dinamikus és proaktív mobilitás-kezeléssel
támogatott skálázható mobil architektúrák
 Kognitív vezeték nélküli info-kommunikációs
technológiák
 A médiatovábbítás új hálózati architektúrái és
módszerei
FIRST
3
Mobilitáskezelés: miért fontos ez?
 Minden mozog
 Ubiquitous communications: anytime
from anywhere
 Mobil eszközök a felhasználóknál, az
okostelefonok terjedése
 Új szolgáltatások, közösségi hálók és
médiamegosztó helyek
 Mozgó hálózatok
 Pl. szenzorhálózat járműveken
 jármű-infrastruktúra kommunikáció
1
Mobilitáskezelés: módszerek (1)
 Fő probléma IP-hálózatokban: az IP címzés kettős
funkciója (a végpont azonosítása és a végpont
helyének azonosítása)
 Olyan azonosító kell, ami független a helytől, plusz
mobilitáskezelő módszerek és protokollok
Mikro-mobilitás (domainen
belüli) és
makro-mobilitás (domainek
közötti)
1
Mobilitáskezelés: módszerek (2)
 Mobilitáskezelés a hálózati architektúra különböző
rétegeiben:
 Hálózati réteg: Mobile IP (IPv4, IPv6)
 3.5-edik réteg: Host Identity Protocol (HIP)
 Transzportréteg: Stream Control Transmission Protocol
(SCTP)
 Alkalmazási réteg: SIP – Session Initiation Protocol
 Módszerek a hálózati mobilitás kezelésére: NEMO –
Network Mobility
 Speciális feladat: „vertikális handover”
1
Mobilitáskezelés: eredmények a FIRST
projektben (1)
 A szabványosítási szervezetek (3GPP, WiMAX Forum) által
definiált és a gyakorlatban megvalósított központosított
architektúrák alternatívájaként
 vizsgáltuk a flat/ultra flat architektúrákat használó mobil
távközlési rendszerek evolúcióját
 Megterveztünk és implementáltunk egy komplex,
INET/OMNeT++ alapú szimulációs keretrendszert, melyben
részletes teljesítményelemzésnek vetettük alá a MIPv6, MIPv6RO, MIPv6-ERO, FAMA, NEMO-BS, HIP, HIP-NEMO, és UFA-HIP
megoldásokat
 A 3GPP architektúrába illesztettük az általunk javasolt UFA-HIP
alapú ultra flat megközelítést
 Proaktív NEMO hálózatváltási technológiákat terveztünk és
vizsgáltunk analitikusan
1
Mobilitáskezelés: eredmények a FIRST
projektben (2)
 Z. Faigl, L.Bokor, J.Pellikka, A.Gurtov: „Suitability analysis of existing and new authentication
methods for future 3GPP Evolved Packet Core.” COMPUTER NETWORKS 57:(17) pp. 3370-3388.
2013
 Z. Faigl, J. Pellikka, L. Bokor, A.Gurtov: „Performance evaluation of current and emerging
authentication schemes for future 3GPP network architectures.” COMPUTER NETWORKS 60:
pp. 60-74. 2014
 L. Bokor, Z. Faigl, S. Imre: „Survey and Evaluation of Advanced Mobility Management Schemes
in the Host Identity Layer” INTERNATIONAL JOURNAL OF WIRELESS NETWORKS AND
BROADBAND TECHNOLOGIES 3:(1) pp. 34-59. 2014.
 L. Bokor, J. Kovács, Cs. A. Szabó: „A Home Agent Initiated Handover Solution for Fine-grained
Offloading in Future Mobile Internet Architectures: Survey and Experimental Evaluation”, INT.
JOURNAL OF AGENT TECHNOLOGIES AND SYSTEMS 6:(1) pp. 1-27. 2014
 L. Bokor, G. Jeney, J. Kovács: „A Study on the Performance of an Advanced Framework for
Prediction-based NEMO Handovers in Multihomed Scenarios”, INFOCOMMUNICATIONS
JOURNAL VI:(3) pp. 16-27. 20
1
Multimédia kommunikáció a Jövő
Internetében
 Merre tart a multimédia kommunikáció?
 Klasszikus műsorszórás/terjesztés: áttértünk a digitális
televízió műsorszórásra
 Elterjedt az IPTV
 Utóbbi már IP felett, de még mindig dedikált hálózaton
 Rohamosan terjed az internetes médiafogyasztás (és
előállítás: UGC – user generated content - felhasználói
tartalmak, social media, social TV)
 Terjed a vezeték nélküli és mobil internetelérés
 A digital switchover ezt tovább segíti (a felszabaduló
frekvenciák hasznosítása)
1
Televízió az interneten
 Megjelent az internetes tévé, az OTT –over-the-top content
 OTT?
 Tévéműsorok és más multimédia tartalmak hozzáférhetővé tétele
a nyilvános interneten
 Új szolgáltatási modell, egyelken vertikális szolgáltató helyett a
tartalomszolgáltató szerepe elválik a hálózati szolgáltatóétól
(utóbbi az ISP)
 Újfajta fizetési modellek (ingyenes, pay-per-view, előfizetés)
 Netflix: 50 millió felhasználó, most már számos európai
országban is
1
Magasabb fokon a minőség és a nézői
élmény
 Nagyobb felbontás vagy 3D?
 Egyelőre a nagyobb felbontás
 UHD - 4k =(3840x2160 pixel) és 8k (7680x4320 pixel)
 Miért nem 3D?
 Kényelmetlenség (szemüveg)
 Kevés tartalom érhető el
 Kevés műfajhoz kell valóban 3D
 A legfontosabb: nem nyújt igazi térélményt csak
mélységélményt
 Mi lenne az igazi: free viewpoint video/TV!
1
Free Viewpoint Video/TV
 = szabad nézőpontválasztás
 A néző szabadon választhatja meg azt a pontot, ahonnan
a jelenetet nézni szeretné (és ezt bármikor módosíthatja)
 Technológia az előállítási oldalon: sok kamera, egy
master által vezérelve
 Kódolás, tömörítés, a vevőoldalon reprodukció speciális
megjelenítőn
 Pl. MVC – multi-view video coding
 Eddig elsősorban a gyártási oldalon alkalmazták
 Az első teljes FVV TV kísérleti rendszer: Japán, 2010
 Jelentős kihívások a hálózaton történő továbbításnál
1
FVV: eredmények a FIRST projektben
 Free Viewpoint Video (FVV) továbbítása IP
hálózatokban
Eredmények:
1. FVV streaming architektúra kidolgozása
 FVV szolgáltatás elemeinek és feladatainak
definiálása
2. Caching alapú energiahatékonyság-növelő
módszer
 a cache optimális méretének meghatározása
 caching által okozott késleltetés és az
energiafogyasztás egyensúlyban tartása
1
viewpoint requests
coding parameters
Viewpoint
synthesis
Decoder
Coder
Cache
Proxy
server
Media
server
Proxy
server
FVV: eredmények a FIRST projektben (2)
3. Elosztott nézőpont szintézis optimalizálása


Skálázhatósági problémák kezelése
Megfelelő FVV topológia kialakítás erőforrás-túlterhelés nélkül
4. Prediktív nézőpont-meghatározáson alapuló multicast FVV
streaming


Free Viewpoint Television szolgáltatás több száz felhasználó számára
FVV kamera előtöltést megvalósító új megoldás
join group
(if Threshold_1 reached)

leave group
(if Threshold_2 reached)
Predikció alkalmazása a nézőpontra
Client
section
5. FVV előállítás elemzése
Vi
 Kameratávolság és csomagvesztés hatásának
vizsgálata
1
Threshold_2 (MC group leave)
Scene
Z
Virtual viewpoint
Threshold zone
Threshold_1 (MC group join)
Összefoglalás
 A multimédia tartalom már ma is meghatározó forgalom az
interneten, a jövőben még inkább így lesz
 2013: 4,1 milliárd mobil felhasználó, 2018: 4,9 milliárd lesz
 2013: a forgalom 53%-a videó, 2018: 69% lesz! *)
 Az eddigieknél hatékonyabb hálózati multimédia
kommunikáció, a mobilitás támogatása kulcskérdés
 A FIRST projektben ehhez adtunk hozzájárulásokat
*) Cisco VNI Global Mobile Data Traffic Forecast, 2013–2018
1