Multimedia Gateway Architektur, Mechanismen und Protokolle für mobile Klienten
Final Report Abstract
2.1 Allgemeinverständliche Darstellung der wesentlichen Ergebnisse und der erzielten Fortschritte gegenüber dem Stand des Wissens zum Zeitpunkt der Antragstellung Im Rahmen dieses Projekts wurden Mechanismen und Protokolle zur Unterstützung mobiler Geräte bei Multimediaübertragungen untersucht und entwickelt. Hierfür wurde ein System, bestehend aus mehreren Gateways, entwickelt, das in der Lage ist, Medienströme an die Bedürfnisse mobiler Geräte anzupassen. Die Medienströme werden hierfür während der Übertragung jeweils auf einem Gateway transcodiert. Welches Gateway hierfür genutzt wird, wird durch ein Discovery Protokoll bestimmt, das speziell auf die Anforderungen mobiler Geräte abgestimmt worden ist. So können die Geräte einerseits erreichbare Gateways durch den Empfang von Ankündigungen detektieren und andererseits aktiv Suchnachrichten an verfügbare Gateways aussenden. Für den Fall, dass ein Benutzer eines mobilen Gerätes sich bewegt und ggf. in die Reichweite eines anderen als den aktuell genutzten Gateway kommt, ist es möglich, die aktuelle Videoübertragung auf das neue Gateway zu übertragen. Die Signalisierung für dieses Handover geschieht mit Hilfe von RTSP, das für diesen speziellen Zweck entsprechend erweitert worden ist. Die Eigenschaften des mobilen Gerätes ebenso wie die Anforderungen des Benutzers werden zwischen Gateway und Client mit Hilfe von RTSP ausgetauscht. Basierend auf diesen Informationen kann das Gateway entscheiden, in welcher Form die Anpassung des Videos vorgenommen werden kann. Für die Anpassung der Videoströme an die Eigenschaften mobiler Geräte wurde untersucht, welche Eigenschaften eines Videos generell angepasst werden können und welche davon für die Anpassung für mobile Geräte notwendig sind. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigte, dass eine Anpassung von Videoströmen in mindestens drei verschiedenen Dimensionen erfolgen muss. Aus diesem Grund wurde eine Transcoderarchitektur entwickelt, die eine mehrdimensionale Transcodierung von Videoströmen ermöglicht. Basierend auf dieser Architektur wurde ein Verfahren implementiert, das MPEG-4 Videoströme in den drei zuvor erwähnten Dimensionen anpassen kann. Hierfür wurden bestehende Transcodingverfahren so miteinander kombiniert, so dass der notwendige Berechnungsaufwand möglichst gering ist. Da die Anpassung der Videoströme zunächst statisch umgesetzt wurde, ist im Rahmen des Projektes ein Algorithmus zur Erkennung von Szenenwechsel entstanden. Darüber hinaus wurden statistische Analysen der Größe einzelner Videoframes durchgeführt, so dass innerhalb des Transcoders nun die zu erwartende Framegröße in den Entscheidungsprozess mit einbezogen werden kann. Mit Hilfe des Szenenwechselalgorithmus sowie mit der erwarteten Framegröße konnte so eine automatische Ratenkontrolle für den Transcoder implementiert werden. 2.2 Ausblick auf künftige Arbeiten und Beschreibung möglicher Anwendungen Der Rechenaufwand zur Anpassung von Videoströmen kann durch den Einsatz von Transcodingtechniken gegenüber einer Neukodierung drastisch reduziert werde. Dieser bleibt jedoch weiterhin zu hoch für den Einsatz in eingebetteten Systemen wie z.B. Access Points. Daher könnte es sinnvoll sein, einen Teil der Berechnungen in Hardware auszulagern. Ein anderer Aspekt für zukünftiger Arbeiten ist die Kombination von Transcodingverfahren mit skalierbaren Videocodierungen. Hierbei wäre zu untersuchen, inwieweit solch eine Kombination möglich ist und welche Vorteile sich dadurch ergeben könnten. Bisher ist die Anpassung von Videos auf MPEG-4 Video (Advanced Simple Profile) beschränkt. Die verwendeten Transcodingverfahren können jedoch auch bei anderen blockbasierten Verfahren mit Bewegungskompensation eingesetzt werden, bei denen die Pixelwerte mit Hilfe der DCT in den Frequenzbereich überführt werden.
Publications
- J. Brandt and L. Wolf: A Gateway Architecture for Mobile Multimedia Streaming, in European Symposium on Mobile Media Delivery (EuMobOG), Alghero, Italy, September 2006
- J. Brandt and L. Wolf: Multidimensional Transcoding for Adaptive Video Streaming, in Proceedings of the 17th International workshop on Network and Operating Systems Support for Digital Audio and Video (NOSSDAV07), Urbana, Illinois, June 2007
- J. Brandt, V. Kahmann and L. Wolf: A Flexible Reflector for Media Streams, in Kommunikation in Verteilten Systemen, Kurzbeiträge und Workshop der 14. GI/ITG-Fachtagung, Lecture Notes in Informatics, Seite 41-48, Gesellschaft für Informatik, Bonn, März 2005
- M. Dick, J. Brandt, V. Kahmann and L. Wolf: Adaptive Transcoding Proxy Architecture for Video Streaming in Mobile Networks, in Proceedings of the IEEE International Conference on Image Processing (ICIP 2005), Genova, Italy, pages 700-703, September 2005
- V. Kahmann, J. Brandt and L. Wolf: Flexible Media Reflection for Collaborative Streaming Scenarios, in Proceedings of the IEEE Tenth International Workshop on Web Content Caching and Distribution, Sophia Antipolis, France, pages 71-76, September 2005
- V. Kahmann, J. Brandt and L. Wolf; Collaborative Streaming in Heterogeneous and Dynamic Scenarios, in Communications of the ACM, Special Section on Entertainment Networking - Recreational Use of IP Networks, November 2006
