Le streaming vidéo dans les réseaux véhiculaires ad-hoc

Abstract

Récemment, le streaming vidéo dans les réseaux véhiculaires ad hoc (VANETs) est considéré comme un défi très important visé par la communauté de recherche et les industriels dans le domaine des réseaux véhiculaires. Définit comme étant une transmission continue de la vidéo, le streaming vidéo dans un VANET aide à améliorer la sécurité de la route et le confort des voyageurs. En raison de la dynamique très élevée de la topologie des VANETs causée par la mobilité des véhicules, la qualité de la vidéo échangée est souvent détériorée en perdant un nombre important de paquets et en consommant un délai très élevé pour transmettre la vidéo. Cette spécificité rend difficile d’appliquer les protocoles de transport conventionnels tel que le protocole UDP ou TCP pour le streaming vidéo. Afin de surmonter cette limite, nous proposons dans cette thèse trois solutions pour le streaming vidéo dans un réseau VANET. Sur la base des particularités des VANETs et du streaming vidéo, nous avons proposé trois contributions nommées : Enhanced Adaptive Sub-packet Forward Error Correction (EASP-FEC), Enhanced User Datagram Protocol (EUDP) and Hybrid Error Recovery Protocol (HERP). Toutes ces solutions cherchent à assurer une haute qualité d’une vidéo reçue au niveau d’un récepteur en termes de qualité de service (QoS) et/ou de qualité d’expérience (QoE). En se basant sur la technique de redondance pour la récupération des erreurs uniformes et à la différence du mécanisme de correction d’erreur sans voie de retour (Forward Error Correction –FEC-), notre première proposition (EASP-FEC) divise le paquet en un ensemble de sous paquets originaux et elle génère les sous paquets redondants pour chaque paquet dans l’objectif d’améliorer le taux de récupération des paquets et la qualité du streaming vidéo. Par ailleurs, EASP-FEC ajuste le nombre des sous paquets redondants en fonction de la surcharge du réseau pour réduire le problème de congestion du réseau connu surtout pour le mécanisme Sub-Packet Forward Error Correction (SPFEC). Nous proposons d’appliquer EASP-FEC au niveau du véhicule émetteur et au niveau des véhicules relais dont le processus du calcul des sous paquets redondants prendra en considération les conditions du trafic, la surcharge du réseau et le type des images vidéo (c.à.d. I, P, B). Cette contribution a été simulée en pouvant un meilleur taux de récupération des erreurs par rapport au mécanisme FEC et en évitant la congestion du réseau par rapport au mécanisme SPFEC. La deuxième proposition (EUDP) utilise le mécanisme SPFEC et adopte la protection inégale des types des images vidéo (c.à.d. I, P, B) pour améliorer la qualité du streaming vidéo. EUDP est basé aussi sur la technique de redondance. La simulation de cette proposition par le simulateur ns-2 a montré que EUDP améliore considérablement le taux de récupération des erreurs, le rapport maximal Signal-Bruit (PSNR) et le score d’opinion moyen (MOS) de la vidéo transmise en comparant aux protocoles UDP et EUDP sans la protection inégale des images vidéo. La dernière contribution (HERP) est basée sur la combinaison entre la technique de redondance pour la récupération des erreurs uniformes et la technique de retransmission pour la récupération des erreurs de transmission non uniformes survenues durant la transmission de v la vidéo à cause de la congestion du réseau et les déconnexions des liens. Par ailleurs, HERP adapte de manière dynamique le taux de redondance et la limite de retransmission selon les conditions du réseau mesuré par le taux d’erreurs sur les bits (BER) pour éviter la surcharge du réseau et pour réduire le temps de transmission. De plus, HERP utilise la technique «reporting» qui représente un mécanisme dynamique de réaction entre les véhicules récepteur et émetteur de la vidéo pour contrôler les conditions et la surcharge du réseau. Pour faire face au problème de congestion du réseau, HERP adapte le taux de transmission en fonction de la surcharge du réseau indiquée par la taille de la file d’attente des paquets reçus au niveau des véhicules intermédiaires. Pour bien améliorer la qualité du streaming vidéo, HERP suggère aussi une protection inégale des images vidéo I, P, B en fonction de chaque type. Suite à une série des simulations en ns-2, les résultats obtenus montrent que HERP offre des améliorations significatives de la vidéo transmise en termes des métriques de QoS and de QoE après une comparaison avec le protocole UDP et le protocole UDP basé sur le mécanisme SPFEC.