1 / 38

Adaptive Playout Algorithm For VOIP

Adaptive Playout Algorithm For VOIP. יונתן נפטה אבישי דהן מנחה: בוריס אוקלנדר. מצגת סוף. תוכן עניינים. מבוא מטרות הפרויקט & VoIP Jitter Buffer מידול המערכת תורת התורים שרשראות מרקוב בזמן רציף ( CTMC ) מימוש מצבי הרשת והמשתתף תיאור התכן באמצעות כלי UML מימוש האלגוריתמים סיכום.

clarke
Download Presentation

Adaptive Playout Algorithm For VOIP

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Adaptive PlayoutAlgorithm For VOIP יונתן נפטה אבישי דהן מנחה: בוריס אוקלנדר מצגת סוף

  2. תוכן עניינים • מבוא • מטרות הפרויקט • & VoIP Jitter Buffer • מידול המערכת • תורת התורים • שרשראות מרקוב בזמן רציף (CTMC) • מימוש מצבי הרשת והמשתתף • תיאור התכן באמצעות כלי UML • מימוש האלגוריתמים • סיכום

  3. מבוא • VoIPזו טכנולוגיה להעברת שיחות ברשת הנמצאת בשימוש נרחב. • בתקשורת רשת מבוססת מיתוג חבילות, כגון רשת האינטרנט, מידע יכול לעבור דרך מס' רב של נתבים ושרתים ובמספר מסלולים אפשריים. • הרשת לא יועדה להעברת מידע באילוצי זמן אמת ועל כן חבילות שנשלחו יחדיו יגיעו כשביניהם מרווחי זמן אקראיים. • תעבורת מדיה עוברת באינטרנט לרוב באמצעות פרוטוקול RTP ע"ג UDP/IP, שבו אין ערבות לאיכות המידע המועבר ואין אפשרות מעשית לשידור חוזר של מידע שנאבד.

  4. VoIP (Voice over IP) • בטכנולוגיות שעובדות בזמן-אמתברשת IP, כגון העברת שיחהקולית, השמעת החבילות ללא טיפול תפגע קשות באיכות השמע, שניתנת לכימות באמצעות מדד ה- MOS. • יש צורך לטפל בחבילות המידע, במובן סידורם ואף התעלמות מחבילות שאיחרו, וזאת בטרם השמעתם לצד השני. טיפול זה יבוצע על ידי ה- Jitter Buffer . Internet Jitter Buffer Encoder Decoder

  5. מטרות הפרוייקט • הכרת טכנולוגית ה-VOIP תוך מתן דגש על הבטים הקשורים לנושא איכות השיחה (MOS). • לימוד מנגנון ה –JITTER BUFFER ואלגוריתמים השונים לניהולו. • בניית סביבת סימולציה לצורך חק"ב של אלגוריתמים לניהול JB. • חקר ביצועים של האלגוריתמים לניהול JB ושיפורם. • שימוש ב- UML לצורך תכן מערכת.

  6. מידול המערכת

  7. Network Packets Transfer Time Network 1 3 2 4 1 3 1 Participant Packets Network J. Buffer מצבי עומס רשת 1 מקטע דיבור

  8. תורת התורים

  9. תורת התורים קצב הגעת הודעות למערכת קצב הטיפול בהודעות במערכת תורים יציבה חייב להתקיים:

  10. שרשאות מרקוב בזמן רציףCTMC • הסתברות המעבר למצב הבא תלויה במצב הנוכחי בלבד. • נתמקד בתהליכים עם מספר סופי של מצבים. • איפיון המערכת באמצעות קצבי מעבר יאפשר להשתמש במטריצות ריבועיות ואלגברה ליניארית על מנת לאפיין את המערכת כרצוננו.

  11. CTMC • מטריצה Q – קצבי המעבר בין המצבים. • ווקטור ∏ - אחוז הזמן ששוהים בממוצע בכל מצב.

  12. מימוש מצבי הרשת והמשתתף • ניצור את המצבים השונים של הרשת ושל המשתתף כתהליכים מרקוביים בזמן רציף. • במערכת מתקיים:

  13. מימוש מצבי הרשת והמשתתף

  14. Jitter Buffer Network Buffer Client חבילות עוזבות חבילות בתור חבילות מגיעות

  15. Jitter Buffer • מציאת זמן ההשהייה הנחוץ הוא למעשה שִׁקְלוּל תְּמוּרוֹת (Tradeoff)בין זמן השהייה מינימאלי ואובדן קטן ככל האפשר של חבילות מידע. • ניתן לבצע השהייה סטאטית של חבילות המידע, שתהיה תקפה במשך כל השיחה, אולם טיפול כזה לא מתחשב בשינויים אפשריים במצב הרשת שקורים בזמן השיחה. • נרצה לתכנן Jitter Buffer כך שילמד את הרשת בזמן השיחה ויוכל לבצע השהייה דינאמית בהתאם לשינויים בה.

  16. Static Jitter Buffer

  17. Voice Quality - MOS • MOS – מדד כמותי לאיכות השיחה. • נרצה לחשב בכל אינטרוול שיחה את ההשהייה המבוקשת לקבלת MOS מירבי

  18. תיאור התכן באמצעות כלי UML

  19. System

  20. Use Cases

  21. Class Diagram

  22. Sequence Diagram

  23. State Diagram

  24. Activity Diagram

  25. אלגוריתמי ניהול Jitter Buffer

  26. אלגוריתמים לניהול Jitter Buffer • Auto-Regressive (AR-1) – אלגוריתם הנותן משקל להשהיית ההודעה האחרונה ולמשערך האחרון. • הפרמטר α ייבחר בהתאם למידת האקראיות ברשת. • - שונות הפרשי זמן ההשהייה המשוערכת • - משך ניגון חבילה ברשת • a – הפרש זמני הגעת החבילות בפועל

  27. אלגוריתמים לניהול Jitter Buffer • NLMS – Normalized Least Mean Square (AR-N) חלון באורך N השהיות האחרונות ווקטור משקלים באורך זהה משערכים את ההשהיית החבילה הבאה.

  28. אלגוריתמים לניהול Jitter Buffer • Analytic Algorithm– מחפש את הערכים האופטימאלים של אורך התור וההשהייה הניתנת לחבילות עבורם ה- MOS יהיה מקסימאלי.

  29. אלגוריתמים לניהול Jitter Buffer • השהייה קבועה – אלגוריתם זה נותן השהיה קבועה שנקבעת בתחילת השיחה. האלגוריתם אינו משתנה בהתאם לעומסים ברשת, אינו דורש חישובים כלשהם ופשוט מאוד למימוש.

  30. חקר ביצועים

  31. בדיקת האלגוריתמים • יצירת מגוון תרחישים עבור המשתתף והרשת. • שיטת Monte Carlo לבדיקת האלגוריתמים.

  32. תוצאות הסימולציה

  33. תוצאות הסימולציה AR-1 Constant Delay

  34. תוצאות הסימולציה AR-1 Constant Delay

  35. תוצאות הסימולציה

  36. תוצאות הסימולציה

  37. תוצאות הסימולציה – קטע קול Constant Delay Jittered AR-N

  38. סיכום • בוצעו מידול וסימולציה של מערכת VoIP בתרחישים שונים. • מומשו ונבדקו מס' אלגוריתמים לבקרת Jitter Buffer. • תחת ההנחות שנלקחו במידול מערכת ה-VoIP: • האלגוריתמים האנליטי ו- AR-N מציגים ביצועים עדיפים כתלות בתרחיש. • קיימים תרחישים רבים בהם אין עדיפות מובהקת לאחד האלגוריתמים. בתרחישים אלו מומלץ לבחור באלגוריתם בעל הסיבוכיות הנמוכה ביותר. • מומלץ לבדוק את האלגוריתמים במערכת אמיתית.

More Related