Defesa de Dissertação de Mestrado de Debora Guimarães de Oliveira, em 18/03/2024, às 14:30 horas, na sala 310 do Instituto de Computação e por videoconferência
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Uma Arquitetura para Roteamento Dinâmico de Vídeos por Multicaminhos em Redes Sem Fio
Resumo:
As aplicações de vídeo na Internet das Coisas através de redes sem fio multissalto beneficiam-se de estratégias de roteamento por multicaminhos para atender aos requisitos de Qualidade de Serviço. Embora diversos mecanismos de seleção de multicaminhos já tenham sido propostos, os experimentos conduzidos até o momento avaliaram a qualidade dos vídeos apenas com os fluxos de vídeo transmitidos, desconsiderando a presença dos fluxos de controle da topologia, necessários para o funcionamento dos mecanismos. No entanto, em cenários realistas, os fluxos de controle da topologia devem ser transmitidos simultaneamente com os fluxos de vídeo, a fim de manter a topologia constantemente atualizada, e permitir que possíveis alterações de rotas sejam processadas pelo mecanismo de seleção de multicaminhos diante de mudanças significativas na topologia ao longo do tempo, como por exemplo, eventuais degradações tempestivas de qualidade e/ou quebra dos enlaces.
Este trabalho propõe uma arquitetura de rede sem fio descentralizada, onde cada nó mantém uma visão completa da topologia da rede, semelhante a implementação de protocolos de roteamento proativos. O objetivo é possibilitar um roteamento dinâmico que se adapte às mudanças da topologia para proporcionar uma melhor Qualidade de Experiência ao usuário. Os resultados das simulações indicam que a arquitetura proposta consegue recuperar a qualidade do vídeo em caso de degradação dos enlaces. No entanto, observou-se que a presença dos fluxos de controle, essenciais para a manutenção da topologia, pode impactar na qualidade final dos vídeos.
Esta pesquisa também contribuiu com a análise de duas abordagens de provisionamento das taxas dos fluxos de controle da topologia. Essas estratégias de provisionamento mostraram uma tendência de melhoria na Qualidade de Experiência do usuário em comparação aos cenários que não empregam nenhuma técnica de provisão. Por fim, a análise dos resultados evidenciou a baixa correlação entre a métrica de roteamento baseada na qualidade dos enlaces e a métrica de Qualidade de Experiência do usuário nas transmissões de múltiplos fluxos por multicaminhos.
Abstract:
Internet of Things video applications in multihop wireless networks benefit from multipath routing strategies to meet Quality of Service requirements. Although several multipath selection mechanisms have already been proposed, the experiments conducted so far have assessed video quality only with video streams, disregarding the presence of topology control streams. However, in realistic scenarios, the topology control flows shall be transmitted simultaneously with the video flows in order to keep the topology constantly updated, and allow possible route changes to be automatically established by the multipath selection mechanism in the face of significant changes in the topology over time, such as occasional degradation in quality and/or breakage of links.
This work proposes a decentralized wireless network architecture where each node maintains a complete view of the network topology, similar to the implementation of proactive routing protocols. The objective is to enable dynamic routing that adapts to changes in the topology to provide a better Quality of Experience for the user. The simulation results indicate that the proposed architecture can recover video quality in case of link degradation. However, it was observed that the presence of control flows, essential for maintaining the topology, can reduce the final quality of the videos.
This research also contributed to the analysis of two approaches to provisioning topology control flow rates. These provisioning strategies showed a improvement trend in the user’s Quality of Experience compared to scenarios that did not employ any provisioning technique. Finally, the analysis of the results highlighted the lack of correlation between the routing metric based on link quality and the User Quality of Experience metric in the transmission of multiple flows over multipath.
Banca examinadora:
Prof. Célio Vinicius Neves de Albuquerque, UFF – Presidente
Prof. Igor Monteiro Moraes, UFF
Prof. Fabiano Pereira Bhering, CEFET-MG
Prof. Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa, UFRJ