Ανάλυση της επίδοσης βιντεορόων Windows Media και Quick Time μέσα από σύρματα τοπικά δίκτυα 802.11b

Abstract

Σήμερα παρατηρείται μια σημαντική ανάπτυξη στη χρήση πολυμέσων και στις σε πραγματικό χρόνο πολυμεσικές εφαρμογές. Κάθε υπολογιστής είναι εξοπλισμένος με τέτοιου είδους εφαρμογές που δίνουν τη δυνατότητα στο χρήστη να ακούσει μουσική, να παρακολουθήσει ταινίες, να κάνει τηλεδιασκέψεις και άλλες παρόμοιες υπηρεσίες και όλα αυτά μέσω διαδικτύου. Στους σταθερούς υπολογιστές έρχονται να προστεθούν και οι φορητοί υπολογιστές, όπως και οι υπολογιστές παλάμης. Η ισχύς των συσκευών αυτών έχει αυξηθεί τόσο που εκτελούν παρόμοιες λειτουργίες με τους σταθερούς υπολογιστές όπως η ασύρματη διασύνδεση και εφαρμογές πολυμέσων. Η χρήση ασύρματων δικτύων έχει, επίσης, αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια με αποτέλεσμα οι απαιτήσεις για υψηλής ποιότητας βίντεοροών (Video Streaming) μέσα από ασύρματες συσκευές να αυξηθούν. Εν τω μεταξύ, παραμένει άγνωστο το πως θα προσαρμόζεται η ποιότητα των βιντεοροών αυτών με βάση τα χαρακτηριστικά των ασύρματων καναλιών που μεταβάλλονται συνεχώς με το χρόνο. Αν και το εύρος ζώνης έχει αυξηθεί σημαντικά στα ασύρματα τοπικά δίκτυα (WLAN) εντούτοις οι αυξημένες απαιτήσεις ιδιαίτερα στις εφαρμογές πολυμέσων, το καθιστούν σε μειονεκτικότερη θέση σε σχέση με το ενσύρματο δίκτυο (Gigabit Ethernet). Γι αυτό σήμερα υπάρχει ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρον στο χώρο αυτό που αποσκοπεί στην εν μέρει εξασφάλιση της ποιότητας υπηρεσίας ιδιαίτερα για διαδραστικές εφαρμογές που θα ικανοποιεί αν μη τι άλλο τον τελικό χρήστη. Το προεπιλεγμένο πρωτόκολλο μεταφοράς δικτύου για τέτοιου είδους εφαρμογές είναι το UDP για να αποφύγουμε τυχόν χρονικούς περιορισμούς μεταξύ των πακέτων. Δυστυχώς, το UDP δεν προσφέρει από άκρο σε άκρο μηχανισμούς ελέγχου συμφόρησης (Congestion Control) και σε περίπτωση που δεν προσφέρεται ούτε στα πιο ψηλά επίπεδα υπάρχει πιθανότητα κατάρρευσης της σύνδεσης λόγω συμφόρησης (Congestion Collapse). Σε αυτή τη διπλωματική εργασία αναλύεται ο τρόπος λειτουργίας των ασύρματων δικτύων που είναι συμβατά με το πρωτόκολλο IEEE 802.11b και η επίδοση τους υπό συνθήκες φόρτισης υπηρεσιών πολυμέσων και ειδικότερα υπηρεσίες ροής πολυμέσων.Στόχος είναι η ανάλυση, η μελέτη και η αξιολόγηση της επίδοσης βιντεοροών μέσα από τα διάφορα στρώματα του ασύρματου τοπικού δικτύου, σε καλές αλλά και σε άσχημες συνθήκες ούτως ώστε να κατανοήσουμε πως αλληλοεπηρεάζονται αλλά και πως συσχετίζονται το ασύρματο μέσο και οι επιλογές των βιντεοροών στο επίπεδο εφαρμογής. Η γνώση αυτή μπορεί να βοηθήσει τους ειδικούς σε τέτοιες εφαρμογές να βελτιώσουν τα εργαλεία τους έτσι ώστε να ανταποκρίνονται πιο αποτελεσματικά στις απροσδόκητες συνθήκες του ασύρματου μέσου. Για το σκοπό αυτό πειραματιστήκαμε με τις τεχνολογίες του Windows Media Streaming Server και του Darwin Streaming Server και αναλύσαμε τη συμπεριφορά τους και στα τρία επίπεδα του ασύρματου τοπικού δικτύου. Ειδικά για το σκοπό αυτό έχει διαμορφωθεί πειραματικό ασύρματο δίκτυο το οποίο αποτελείται από ένα εξυπηρετητή Windows media streaming server, ένα εξυπηρετητή Darwin Streaming Server, δύο Access Points, ένα Sniffer και δύο ασύρματους χρήστες. Χρησιμοποιώντας την τοπολογία αυτή και τα κατάλληλα εργαλεία μεταβάλλουμε τα χαρακτηριστικά του δικτύου και του κωδικοποιημένου βίντεο για να μπορέσουμε να εξετάσουμε την απόδοση των τεχνολογιών αυτών.