Vorstellung Dipl.-Ing. Andreas Heinrich Universität Hannover Institut für Allgemeine Nachrichtentechnik Appelstr. 9A, 30167 Hannover, Germany www.ant.uni-hannover.de Raum 1520 Wissenschaftlicher Mitarbeiter seit August 2000 Arbeitsgebiet: Kommunikationsnetze Schwerpunkt: Streaming-Protokolle Tel. +49-511-762-2840 Fax +49-511-762-3030 heinrich@ant.uni-hannover.de

Wireless and Mobility aus Sicht der Applikation „Video-Streaming“ Vortrag zur Auftakt-Veranstaltung der ITG-Fachgruppe 5.2.4 „IP und Mobility“ 20.Juni.2001 Andreas Heinrich Institut für Allgemeine Nachrichtentechnik www.ant.uni-hannover.de

Bisher: hauptsächlich Bild und Ton (TV) Informationsübertragung Streaming Fähigkeit einer Applikation, synchronisierte Medienströme kontinuierlich abzuspielen, während diese Ströme über ein Datennetz zum Client übertragen werden Bisher: hauptsächlich Bild und Ton (TV) Informationsübertragung on-demand live Streaming refers to the ability of an application to play synchronised media streams like audio and video streams in a continuous way while those streams are being transmitted to the client over a data network. Applications, which can be built on top of streaming services, can be classified into on-demand and live information delivery applications. Examples of the first category are music and news-on-demand applications. Live delivery of radio and television programs are examples of the second category. Streaming over fixed-IP networks is already a major application today. (aus: 3GPP TS 26.233 v400) Gesellschaft wird immer mobiler-> heutige Streaming-Anwendungen sollen wireless werden. Rundfunk und Fernsehen wachsen zusammen.

Video-Streaming auf Wireless Equipment 3GPP (UMTS) Transparen end-to-end packet switched streaming service (PSS) TS26.233/ TS26.234 basiert auf offenen Standards (RTSP, RTP/RTCP, SDP, SMIL usw.) Erweiterungsmöglichkeiten Java Enabled Mobile Phones (http://www.borland.com/about/press/2001/nokia.html) offene Systemplattformen (z.B. MHP) Nicht nur mobile Rechner werden erweiterbar sein. Mobilnetze der dritten Generation sehen Video-Streaming als Anwendung vor. While IETF and W3C have developed a set of protocols used in fixed-IP streaming services, no complete standardised streaming framework has yet been defined. For 3G systems, the 3G packet-switched streaming service (PSS) fills the gap between 3G MMS, e.g. downloading, and conversational services. PSS enables mobile streaming applications, where the protocol and terminal complexity is lower than for conversational services, which in contrast to a streaming terminal require media input devices, media encoders and more complex protocols. The present document describes the transparent 3G packet-switched streaming services (3G PSS) on a general application level. (aus: 3GPP TS 26.233 v400) RTP liefert Timestamps und Sequenznummern als „Hinweis“ auf den Verbindungszustand. Die Implementierung einer Fluss- und Verstopfungskontrolle obliegt der Anwendung. MHP Multimedia Home Platform RTSP Real Time Streaming Protocol RTP Real Time Transport Protocol RFC1889/1890 RTCP Real Time Control Protocol RFC1889/1890 SDP Session Description Protocol SMIL Synchronized Multimedia Integration Language UMTS Universal Mobile Telecommunication System

Video-Streaming-Szenario Clients Rechenleistung (z.B. PC, PDA, Mobiltelefon) verfügbare Datenrate (z.B. LAN, WLAN, GPRS, GSM-DATA) Protokolle: RTSP, RTP/RTCP Server Codierung und Speicherung eines Quellformats für alle Clients Client gesteuertes Streaming Netz IP-basiert keine QoS-Garantie (z.B. keine Bandbreitengarantie) Anwendung: Streaming PDA Personal Digital Assistent LAN Local Area Network GPRS General Packet Radio Service GSM Global System Mobile WLAN Wireless LAN QOS Quality of Service

Layered Data Streaming Datenrate Parameter: Datenrate Delay Jitter Fehlerrate 380 KBit/s Enhancement Stream 2 (16 KBit/s) 364 KBit/s Enhancement Stream 1 (64 KBit/s) 300 KBit/s Base Stream (300 KBit/s) Zeit Unterscheidung: Cumulative Layerd Data Transmission / Independent Layered Data Transmission A brief summary of the MPEG-2 video scalability modes: Spatial Scalability Useful in simulcasting, and for feasible software decoding of the lower resolution, base layer. This spatial domain method codes a base layer at lower sampling dimensions (i.e. resolution) than the upper layers. The upsampled reconstructed lower (base) layers are then used as prediction for the higher layers. Data Partitioning Similar to JPEG's frequency progressive mode, only the slice layer indicates the maximum number of block transform coefficients contained in the particular bitstream (known as the priority break point). Data partitioning is a frequency domain method that breaks the block of 64 quantized transform coefficients into two bitstreams. The first, higher priority bitstream contains the more critical lower frequency coefficients and side informations (such as DC values, motion vectors). The second, lower priority bitstream carries higher frequency AC data. SNR Scalability Similar to the point transform in JPEG, SNR scalability is a spatial domain method where channels are coded at identical sample rates, but with differing picture quality (through quantization step sizes). The higher priority bitstream contains base layer data that can be added to a lower priority refinement layer to construct a higher quality picture. Temporal Scalability A temporal domain method useful in, e.g., stereoscopic video. The first, higher priority bitstreams codes video at a lower frame rate, and the intermediate frames can be coded in a second bitstream using the first bitstream reconstruction as prediction. In stereoscopic vision, for example, the left video channel can be predicted from the right channel. Die Auswahl der Layer erfolgt anhand von Verbindungsparametern. Delay, Jitter: Problematisch, wenn starke Kompression verwendet wird Kumulativ (hierarchisch) Basis Stream für alle Endgeräte gleich zusätzliche Layer zur Qualitätsverbesserung Unabhängig (simulcast) jeder Stream enthält den kompletten Inhalt jeder Layer in anderer Qualität (Bit-Rate) kodiert SSP Spatially Scalable Profile MPEG Motion Picture Expert Group

Layered Data Streaming im Verteil-Netz low rate high rate X X X X Fragen: Wie soll gemultiplext werden? (File -> Übertragungsprotokolle) low rate TS RTSP RTP/RTCP X X TS Transceiver System RTSP Real-Time Streaming Protocol RTP Real-Time Transport Protocol RTCP Real-Time Control Protocol

Aufgaben und Fragen Optimierung der Medienqualität und des anfallenden Datenvolumens (layer-fähig) Layered Streaming: Wie werden die unterschiedlichen Formate gestreamt? (mov, mp2, mp3...-> Anzahl RTP-Ströme?) Welche Mechanismen zur Wahl der Layer anhand der vorhandenen Parameter ist sinnvoll? (Flusskontrolle) Skalierbarkeit der Streaming-Technologie (z.B. RTP zu RTCP Paketverhältnis)

Projekte im Bereich „Wireless and Mobility“ ASS (BMWi) Layerd Streaming Fleetnet (BMBF) Paketbasierte Übertragung mit Fahrzeugen Schicht 2 Protokolle DOM (BMBF) Technologiemonitoring Teilnehmerlokalisierung in zellularen Netzen ISMN (NMWK) Kompetenzzentrum Navigationssystem für Personen DOM:Zielsetzung Der Projektvorschlag „Der Orientierte Mensch“ greift die oben skizzierten Anforderungen auf, inte-griert sie und setzt sie im Rahmen eines stufenweisen Produktkonzeptes um. Er umfaßt das An-gebot einer verstandenen „Orientierung“ nach Kriterien der individuellen Aktivitätsplanung, nach geographischen, verkehrlichen und wirtschaftlichen Kriterien. Daraus abgeleitet werden tatsächlich mögliche Zugangs- und Teilnahmemöglichkeiten zu Aktivitäten. Auf dieser Basis werden räumlich-situativ (wer?, wie?, wann?, wo?, wohin?, Preis?, Verfügbarkeit? Transaktion ?) angepaßte perso-nalisierte Mehrwertdienste realisiert. Ziel der Pilotdienste ist es, Aktivitätenplanung, Regionalinformation, Reiseinformation, Reisepla-nung und Transaktion miteinander zu verknüpfen und dem jeweiligen aktuellen Umfeld des Adres-saten situativ angepaßt darzubieten. Konkret bedeutet dies zwei wesentliche technologische Zielsetzungen des Projektvorhabens: Erstens soll eine vernetzte Informationsbasis konzipiert werden, die auch die Integration dezentral vorgehaltener Informationsbausteine gestattet. Zweitens sollen auf der Basis der vernetzten Infor-mationen eine Reihe von übergreifenden Mobilitätsdiensten etabliert werden, die über unterschied-lichste Zugangsmedien den Kunden in seiner Mobilitätsplanung und –durchführung unterstützen. Hinzu tritt noch eine wirtschaftliche Zielsetzung, geht es doch darum, erstmals eine komplexe In-formationsdienstleistung mit Beiträgen vielfältiger Projektpartner zu etablieren. Die Beiträge jedes einzelnen dieser Partner sind an der Wertschöpfungskette dieses Produkts auszurichten. Gleich-zeitig sind die betriebswirtschaftlichen Anforderungen jedes einzelnen Beteiligten zu befriedigen. ASS Advanced Streaming Software BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie NMWK Niedersächsisches Ministerium für Wirtschaft und Kultur DOM Der Orientierte Mensch ISMN Informationssysteme für die mobile Nutzung

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