NGM Network Architektur und Dienste

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1 Mobilkomtagung Osnabrück Vortrag zum Bericht: Evaluierung eines mobilen Sensorsystems zum QoS/QoE Monitoring in NGMN Dipl.Ing.(FH) Stephan Küffner, Dipl.Ing.(FH) Oliver Portugall, Prof. Dr.-Ing Andreas Grebe

2 Überblick NGM Network Architektur und Dienste Problematiken Ansatz SmartVideo Messsystem QoS/QoE Qualitätsmonitoring im mobilen Sensornetz Evaluierung und Implementierung Test und Messergebnisse Fazit 2

3 NGM Network-Architektur und Dienste Next Generation Mobile Networks per Definition Dienste mit gesicherter Dienstgüte Dienste wie IPTV-Streaming durch All-IP möglich Netzbetreiber sichern Dienstgüte PSS (Packet Switched Streaming Service) MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) Nicht immer effektiv anwendbar 3

4 NGM Network-Architektur und Dienste Problematiken Störungen Paketverlust und Laufzeitschwankungen Sicherstellung durch PSS,MBMS oder in höheren OSI- Schichten. Völliger Ausschluss von Paketverlust nicht möglich Bei Nutzung von Multimedia-Diensten entsteht signifikante Reduzierung der subjektiv wahrgenommenen Qualität bereits bei geringen Fehlerraten 4

5 NGM Network-Architektur und Dienste Ansatz Analyse QoS-Parameter bis zur Transportschicht Erste Qualitätsaussage Analyse QoE-Parameter in der Anwendungsschicht Betrachtung Videocontent Full-Reference Data Metric Picture Metric Non-Reference Packetbased / Bitstreambased Metric 5

6 Ansatz Full-Reference Data Metric Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) Pixelweisen Vergleich Picture Metric Structual Similarity (SSIM) Analyse von Luminanz, Kontrast, Struktur Beide Verfahren benötigen fehlerfreie Referenzen Als mobiler Sensor auf dem SmartPhone nicht zu gewährleisten 6

7 Ansatz Non-Reference Packetbased / Bitstreambased Metric Parameter aus Transportschicht Parameter aus Header des Videostreams Keine fehlerfreie Referenz nötig Ressourcenschonend 7

8 Evaluation Android basiert auf Linux Treiber zur Netzwerkkarte und anderen Systemkomponenten Bereitstellen von Bibliotheken Schnittstellen durch Dalvik API-Schnittstellen durch SDK Anwendungen laufen im Benutzerkontext mit eingeschränkten Rechten 8

9 Möglichkeiten API-Aufrufe über Android SDK Jedoch keine ausreichenden Daten auf Paketebene Datenerfassung durch Analyse der Anwendungsdaten Linux C/C++ Bibliotheken für Socket-Anwendungen 9

10 Datenerfassung durch Analyse der Anwendungsdaten Implementieren eines Proxys Austausch und weiterleiten von RTP/RTSP/RTCP Nachrichten - Streaming durch den Proxy Extrahieren und analysieren der RTP Pakete Maximale Analysetiefe => RTP 10

11 Linux C/C++ Bibliotheken für Socket-Anwendungen 11

12 Linux C/C++ Bibliotheken für Socket-Anwendungen Ansatz basiert auf BMBF Projekt SmartVideo On-Body-Sensor auf SmartPhone mit Android End-Punkt System NR-Verfahren Flächendeckender Einsatz möglich QoS/QoE Messergebnisse nach ETSI TR

13 Linux C/C++ Bibliotheken für Socket-Anwendungen Verteilte Softwarearchitektur Native C/C++ Anwendung (NDK) mit erweiterten Rechten Java Anwendung (SDK) zur Visualisierung der Messdaten 13

14 Linux C/C++ Bibliotheken für Socket-Anwendungen Detektieren von Multimedia Streams Video wird zum SmartPhone gestreamt Starten/Stoppen des Messkopfes Analyse der Daten und Datenaufzeichnung GUI bereitet Messdaten auf Grafische Darstellung Kalkulation MOS 14

15 Linux C/C++ Bibliotheken für Socket-Anwendungen Darstellung der Messergebnisse Layer 2 bis 7 Konfiguration Verwendete Einstellungen Statische Daten Layer Ethernet Layer IP Layer UDP/TCP Layer RTP Layer MPEGTS Variable Daten Messdauer, Anzahl Pakete usw. Paketverlust IP/RTP MOS (Predicted) 15

16 Linux C/C++ Bibliotheken für Socket-Anwendungen Darstellung der Messergebnisse Grafiken Streamrate Paketverlust Jitter (Average) Jitter (RFC3550) Interarrival Delay 16

17 Evaluierung eines mobilen Sensorsystems zum QoS/QoE Monitoring in NGMN Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? Dipl.Ing.(FH) Stephan Küffner, Dipl.Ing.(FH) Oliver Portugall, Prof. Dr.-Ing Andreas Grebe