JUNTA DE COMUNIDADES DE CASTILLA-LA MANCHA ...Entidad financiadora: Junta de Comunidades de Castilla La Mancha y Fondo Social Europeo Fecha de la conc esión de la solicitud: 1999

SIMJS

ANEXO I. ÁREAS EXPERIMENTALES, MATEMÁTICAS Y TECNOLÓGICAS

JUNTA DE COMUNIDADES DE CASTILLA-LA MANCHA

CONSEJERÍA DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

SOLICITUD DE AYUDAS PARA PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA, DESARROLLO TECNOLÓGICO E INNOVACIÓN

Nº DE EXPEDIENTE: (a rellenar por la Administración) ENTIDAD BENEFICIARIA: UNIVERSIDAD DE CASTILLA -LA MANCHA CAMPUS: ALBACETE CENTRO: I3A (INSTITUTO DE INVESTIGACION EN INFORMATICA DE ALBACETE) INVES TIGADOR PRINCIPAL: DR. PEDRO CUENCA CASTILLO TITULO DEL PROYECTO: MEJORA DE LAS PRESTACIONES DE LOS SISTEMAS DE TRANSPORTE DE VIDEO POR REDES LOCALES INALAMBRICAS

Modalidad del proyecto � a) Proyectos de investigación básica

¦ b) Proyectos de investigación aplicada sin participación industrial (excluida el área de ciencias biomédicas)

Indique el área o áreas de conocimiento científico en las que a su juicio deberá evaluarse la solicitud

� Física � Biología Molecular, Celular y Genética � Ciencias del Espacio � Fisiología y Farmacología � Ciencias de la Tierra � Medicina � Ciencia y Tecnología de los Materiales � Ingeniería Mecánica, Naval y Aeronáutica � Química � Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática � Tecnología Química � Ingeniería civil y Arquitectura � Biología Vegetal y Animal. Ecología � Matemáticas � Agricultura ¦ Ciencias de la Computación y Tecnología Informática � Ganadería y Pesca � Tecnología Electrónica y de las Comunicaciones � Ciencia y Tecnología de Alimentos � Otras áreas (especificar) Documentación a aportar � Impreso de solicitud con las firmas de conformidad del representante legal de la Entidad solicitante y del

Investigador responsable (Impreso 1) � Datos del equipo investigador del proyecto (Impreso 2)

� Memoria del proyecto (Impreso 3) � Presupuesto detallado (Impreso 4)

� Currículos de los investigadores que se proponen para la realización del proyecto y fotocopia compulsada de DNI o pasaporte de los investigadores.

� Certificaciones a las que hace referencia la base duodécima de esta Orden

¿Es proyecto coordinado?

� SÍ � NO

En proyectos coordinados

Subproyecto Investigador principal Ayuda solicitada 1. (coordinador) UCLM Dr. Pedro Cuenca Castillo 2. UPV Dr. Manuel Pérez Malumbres 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

T O T A L………….

Declaración de ayudas: Declaro: ÿ No haber obtenido o solicitado ninguna ayuda pública o privada para la realización de proyectos de investigación,

en los cinco últimos años. ¦ Haber obtenido o solicitado las siguientes ayudas, públicas o privadas para la realización de proyectos de

investigación, en los cinco últimos años: ORGANISMO O IMPORTE IMPORTE INSTITUCIÓN SOLICITADO OBTENIDO TITULO DEL PROYECTO Generalitat Valenciana_ ___22.764__ ___16.716___ Diseño y evaluación de sistemas de

transmisión de video robusto para redes inalámbricas.

U. Politécnica de Valencia ___30.000_ ___8.414____ (Si se necesita más espacio detallar en hoja anexa) Así mismo, me comprometo a comunicar a la Consejería de Ciencia y Tecnología las ayudas distintas a las relacionadas anteriormente que solicite u obtenga hasta la finalización del proyecto. El Investigador Principal

Manuel Pérez Malumbres DNI: 10842467-Z

IMPRESO 1 SOLICITUD (En proyectos coordinados una por cada subproyecto) Identidad del proyecto Título: Mejora de las prestaciones de los sistemas de transporte de video codificado por redes locales inalámbricas Acrónimo: UCLM Duración (meses): Clasificación UNESCO (seis dígitos): Identidad de la entidad solicitante Nombre de la entidad (universidad u OPI): Universidad de Castilla La Mancha CIF: Q-1368009-E Apellidos y nombre del representante legal: Quiles Flor Francisco José Cargo: Vicerrector de Investigación Teléfono: 967 599200 (ext. 2020) Fax: 967 599201 Correo electrónico: [email protected] Dirección postal: Vicerrectorado de Investigación Localidad:Albacete

Provincia: Albacete

Calle y núm. Campus Universitario, s/n Código Postal: 02071 Identidad del investigador principal Apellidos y nombre: Cuenca Castillo, Pedro DNI: Cargo: Profesor Titular de Universidad Centro: Escuela Politécnica Superior Departamento: Informática Teléfono: 967 599200, ext 2467 Fax: 967 599296 Correo electrónico: [email protected] Dirección postal: Localidad: Albacete

Provincia: A lbacete

Calle y núm. Campus Universitario s/n Código Postal: 02071 ALBACETE Ayuda solicitada (euros) Personal del apoyo: Material inventariable: Material fungible: Viajes y dietas: Costes indirectos (15% de la suma de los anteriores): Total Como solicitante, declaro: Que son ciertos y completos los datos de esta solicitud, así como toda la documentación anexa. Que me comprometo, si obtengo la ayuda, a cumplir la totalidad de las condiciones que se especifican en la convocatoria, las cuales conozco en su integridad

En……………………….a……..de……………………de 2002

Firma del investigador principal Firma del representante legal y sello de la entidad ILMO. SR. DIRECTOR GENERAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN

IMPRESO 2

DATOS DEL EQUIPO INVESTIGADOR DEL PROYECTO (En proyectos coordinados una relación por cada subproyecto) En proyectos coordinados Nº subproyecto: 1, UCLM Investigador principal Apellidos y nombre: Cuenca Castillo, Pedro Angel DNI: 74.507.816-Y Sexo: Varón Año de nacimiento: 1971 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Profesor Titular de Universidad Sexenios reconocidos: 0 Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: < funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:

Resto de investigadores (Háganse tantas copias como sea necesario) Apellidos y nombre: Orozco Barbosa, Luis DNI: Sexo: Varón Año de nacimiento: Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Full Professor (U. Ottawa) y Profesor Invitado (UCLM) Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: � funcionario � interino < contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Garrido del Solo, Antonio José DNI: 24179148C Sexo: Varón Año de nacimiento: 1962 Titulación: Doctor en Físicas Categoría profesional: Catedrático de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: 1 Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Olivares Montes, Teresa DNI: 74715474 Sexo: Mujer Año de nacimiento: 1970 Titulación: Licenciada en Informática Categoría profesional: Profesora Asociada TC N2 Sexenios reconocidos: 0 Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: � funcionario � interino <contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Moyano Avila, Encarnación DNI: 74635351 Sexo: Mujer Año de nacimiento: 1970 Titulación: Licenciada en Informática Categoría profesional: Profesora Asociada TC N2 Sexenios reconocidos: 0 Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: � funcionario � interino <contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Delicado Martínez, Francisco Manuel DNI: 7559101 Sexo: Varón Año de nacimiento: 1971 Titulación: Licenciado en Ciencias Físicas Categoría profesional: Profesora Asociada TC N1 Sexenios reconocidos: 0 Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: � funcionario � interino < contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: García Muñoz, Rosa Mª DNI: Sexo: Mujer Año de nacimiento: 1961 Titulación: Licenciado en Ciencias Físicas Categoría profesional: Profesora Titular EU Sexenios reconocidos: 0 Vinculación con el centro: < funcionario Firma de conformidad:

Consejería de Ciencia FONDO SOCIAL y Tecnología EUROPEO

1

¿El equipo de investigación constituye o es parte de un grupo estable? < SÍ � NO

En caso de grupos estables Año de formación: Número de publicaciones registradas por ISI del equipo (cinco últimos años): Número de publicaciones en otras revistas (cinco últimos años): Número de comunicaciones en congresos internacionales con comité de selección (cinco últimos años): Número de libros, monografías y capítulos de libros (cinco últimos años): Número de tesis doctorales dirigidas y leídas (cinco últimos años): Número de patentes obtenidas: Proyectos o contratos, con financiación pública o privada, concedidos o solicitados, con participación de miembros del equipo investigador en los últimos cinco años (una ficha por proyecto o contrato): (Háganse tantas copias como sea necesario) Título del proyecto o contrato: Mejora de las prestaciones y servicios ofrecidos por las redes de computadores personales, desarrollo de aplicaciones multimedia distribuidas. La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Antonio Garrido del Solo Subvención concedida o solicitada (euros): 151.455 Entidad financiadora: CICYT TIC2000-1151-C07-02 Fecha de la concesión de la solicitud: Diciembre 2000 Título del proyecto o contrato: Diseño de una red de estaciones de trabajo de altas prestaciones y bajo coste La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Francisco José Quiles Flor Subvención concedida o solicitada (euros): 77.410 Entidad financiadora: CICYT TIC97-0897-C04-02 Fecha de la concesión de la solicitud: 1997 Título del proyecto o contrato: Herramientas de simulación de arquitecturas paralelas y evaluación mediante estudios cuantitativos La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Antonio Garrido del Solo Subvención concedida o solicitada (euros): 13.222 Entidad financiadora: CICYT PB092-519 Fecha de la concesión de la solicitud: Mayo 1994

1993

8

4

47

20

4

13


2

Título del proyecto o contrato: Proyecto telemédico Hospitalario en Castilla-La Mancha La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Francisco José Quiles Flor Subvención concedida o solicitada (euros): 113.424 Entidad financiadora: Junta de Comunidades de Castilla La Mancha y Fondo Social Europeo Fecha de la concesión de la solicitud: 1998 Título del proyecto o contrato: Ampliación del proyecto telemédico Hospitalario en Castilla-La Mancha La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Antonio Garrido del Solo Subvención concedida o solicitada (euros): 55.293 Entidad financiadora: Junta de Comunidades de Castilla La Mancha y Fondo Social Europeo Fecha de la concesión de la solicitud: 1999 Título del proyecto o contrato: Diseño de un sistema telemático con tecnología Internet para análisis de datos distribuidos La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. José Luis Sanchez García Subvención concedida o solicitada (euros): 31.252 Entidad financiadora: Junta de Comunidades de Castilla La Mancha y Fondo Social Europeo Fecha de la concesión de la solicitud: 1999 Título del proyecto o contrato: Automatización del proceso de producción de compost mediante sistema INDOOR La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Antonio Garrido del Solo Subvención concedida o solicitada (euros): 49.282 Entidad financiadora: Junta de Comunidades de Castilla La Mancha (Consejería de Industria) Fecha de la concesión de la solicitud: Febrero 2000 Título del proyecto o contrato: Sistema distribuido orientado al control de procesos industriales en tiempo real: Aplicación a una planta de compost La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Antonio Garrido del Solo Subvención concedida o solicitada (euros): 48.080 Entidad financiadora: Junta de Comunidades de Castilla La Mancha (Consejería de Industria) Fecha de la concesión de la solicitud: Septiembre 2001


3

Título del proyecto o contrato: Desarrollo de técnicas de reconfiguración eficientes sobre redes de interconexión de altas prestaciones La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Francisco José Quiles Flor Subvención concedida o solicitada (euros): 18.030 Entidad financiadora: Universidad de Castilla La Mancha Fecha de la concesión de la solicitud: 2000 Título del proyecto o contrato: Desarrollo de técnicas de codificación y transmisión robusta de señales de vídeo MPEG sobre redes ATM: aplicaciones. La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Francisco José Quiles Flor Subvención concedida o solicitada (euros): 15.025 Entidad financiadora: Universidad de Castilla La Mancha Fecha de la concesión de la solicitud: 1999 Título del proyecto o contrato: Desarrollo de una red de estaciones de trabajo de bajo coste. La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Francisco José Quiles Flor Subvención concedida o solicitada (euros): 6.911 Entidad financiadora: Universidad de Castilla La Mancha Fecha de la concesión de la solicitud: 1998 Título del proyecto o contrato: Desarrollo de una red de estaciones de trabajo de bajo coste. Desarrollo de aplicaciones paralelas de visión y tratamiento digital de imágenes. La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Francisco José Quiles Flor Subvención concedida o solicitada (euros): 4.207 Entidad financiadora: Universidad de Castilla La Mancha Fecha de la concesión de la solicitud: 1997 Título del proyecto o contrato: Desarrollo de una herramienta de simulación de arquitecturas paralelas. La financiación fue concedida? < S Í � NO Investigador responsable: Dr. D. Francisco José Quiles Flor Subvención concedida o solicitada (euros): 6.196 Entidad financiadora: Universidad de Castilla La Mancha Fecha de la concesión de la solicitud: 1996


4

Otras informaciones relevantes sobre el historial del equipo El grupo de Redes y Arquitecturas de Altas Prestaciones (RAAP) está constituido actualmente por 14 investigadores (2 Catedráticos de Universidad, 2 Titulares de Universidad, 1 Titular de Escuela Universitaria, 8 Asociados TC y 1 Becario) siendo 7 de ellos Doctores. El Proyecto de Investigación que aquí se presenta está formado por la sección de Redes y Sistemas de Comunicaciones Multimedia del RAAP perteneciente al Instituto de Investigación en Informática de Albacete formado por 1 Catedrático de Universidad, 1 Titular de Universidad, 1 Profesor visitante (full profesor de la Universidad de Ottawa), 3 Asociados TC y 1 Ayudante, siendo 4 de ellos Doctores. La línea de trabajo del grupo comenzó con el desarrollo de las Tesis Doctorales de los Profesores Antonio Garrido del Sólo y Francisco José Quiles Flor, líderes del RAAP. Ambas versaban sobre el desarrollo de algoritmos paralelos para tratamiento digital de imagen de bajo nivel y evaluación de arquitecturas paralelas en esos entornos. Estas Tesis y las publicaciones que generaron nos permitieron obtener nuestro primer proyecto CICYT: Herramientas de simulación de arquitecturas paralelas y evaluación mediante estudios cuantitativos. Posteriormente evolucionamos de estudiar la imagen estática a investigar en procesamiento de secuencias de imágenes, y más específicamente a transmisión robusta de vídeo MPEG-2. En dicho entorno trasladamos las técnicas conocidas en imagen estática para ocultación de errores adaptándolas a las características de transmisión y pérdidas del estándar MPEG-2 sobre ATM. Fruto de éste y otros trabajos iniciamos nuestra primera colaboración internacional con el grupo del Profesor Luis Orozco-Barbosa de la Universidad de Ottawa, dando como resultado la primera Tesis Doctoral, dirigida exclusivamente por doctores de nuestro grupo. Simultáneamente iniciamos en el campo de las arquitecturas paralelas una colaboración con el grupo de la Universidad Politécnica de Valencia (GAP), liderado por el Profesor José Duato, iniciando trabajos en el desarrollo de aplicaciones paralelas y optimización de entornos de redes de área local de altas prestaciones. Consecuencia de esta relación obtenemos nuestro segundo proyecto CICYT coordinado con la UPV y la Universidad de Murcia: Diseño de una red de estaciones de trabajo de altas prestaciones y bajo coste. En esos momentos desarrollamos tres líneas fundamentales de trabajo dentro de la temática de aquel proyecto CICYT: Reconfiguración de redes de área local de altas prestaciones, encaminador MMR como arquitectura alternativa a ATM para dar soporte a conexiones multimedia así como a tráfico de datos normal (en colaboración con el GAP de la UPV y el grupo del profesor Sudhakar Yalamanchili del Georgia Tech) y por último y en relación clara con nuestros inicios, también trabajamos en aplicaciones propiamente dichas sobre este tipo de redes, básicamente en los siguientes temas: desarrollo de una arquitectura de protocolos resistente a errores y pérdidas de información para la transmisión de vídeo MPEG-2 sobre redes ATM (en colaboración con el grupo del Profesor Luis Orozco Barbosa de la Universidad de Ottawa), desarrollo de un codificador paralelo de MPEG-2 orientado a la transmisión de imágenes en tiempo real (en colaboración con el grupo del Profesor Isfaq Ahmad de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong), y desarrollo de un codificador paralelo orientado a la transmisión de imagen médica, basado en la transformada Wavelet (en colaboración con la UPV y la Universidad de Murcia).

Fruto de la colaboración del RAAP con el grupo de la Universidad Politécnica de Valencia (GAP), liderado por el Profesor José Duato, y de la Universidad de Murcia en este proyecto, y de los excelentes resultados obtenidos, se plantea la necesidad de seguir colaborando para dar continuidad a las líneas de investigación abiertas en este proyecto y otras nuevas que surgen. Consecuencia de esto hemos obtenido recientemente nuestro tercer proyecto CICYT coordinado con la UPV, la Universidad de Valencia, Universidad Jaime I de Castellón y la Universidad de Murcia: Mejora de las prestaciones y servicios ofrecidos por las redes de computadores personales, desarrollo de aplicaciones Multimedia distribuidas.


5

IMPRESO 1 SOLICITUD (En proyectos coordinados una por cada subproyecto) Identidad del proyecto Título: Mejora de las prestaciones de los sistemas de transporte de video codificado por redes locales inalámbricas Acrónimo: UPV Duración (meses): 36 Clasificación UNESCO (seis dígitos): 330406/330413/330416 Identidad de la entidad solicitante Nombre de la entidad (universidad u OPI): Universidad Politécnica de Valencia CIF: Q-46-18002-B Apellidos y nombre del representante legal: Justo Nieto Nieto Cargo: Rector Teléfono: 96-387-7000 (ext. 1000) Fax: 96-387-7929 Correo electrónico: [email protected] Dirección postal: Localidad: Valencia Provincia: Valencia Calle y núm. Camino de Vera s/n Código Postal: 46022 Identidad del investigador principal Apellidos y nombre: Perez Malumbres, Manuel DNI: 10842467-Z Cargo: Profesor Titular de Universidad Centro: Facultad de Informática Departamento: Informática de Sistemas y Computadores (DISCA) Teléfono: 96-387-9703 Fax: 96-387-7579 Correo electrónico: [email protected] Dirección postal: Localidad: Valencia Provincia: Valencia Calle y núm. Camino de Vera s/n Código Postal: 46022 Ayuda solicitada Personal del apoyo: 0 Material inventariable: 9.720,49 Material fungible: 900 Viajes y dietas: 12.000 Otros gastos: 7.500 Costes indirectos (15% de la suma de los anteriores): 4.518,07 Total 34.638,56 Como solicitante, declaro: Que son ciertos y completos los datos de esta solicitud, así como toda la documentación anexa. Que me comprometo, si obtengo la ayuda, a cumplir la totalidad de las condiciones que se especifican en la convocatoria, las cuales conozco en su integridad

En Valencia, 8 de Enero del 2003

Firma del investigador principal Firma del representante legal y sello de la entidad ILMO. SR. DIRECTOR GENERAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN


6

IMPRESO 2 DATOS DEL EQUIPO INVESTIGADOR DEL PROYECTO (En proyectos coordinados una relación por cada subproyecto) En proyectos coordinados Nº subproyecto: 2, UPV Investigador principal Apellidos y nombre: Perez Malumbres, Manuel DNI: 10842467-Z Sexo: Varón Año de nacimiento: 1964 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Titular de Universidad Sexenios reconocidos: 1 Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Firma de conformidad:

Resto de investigadores (Háganse tantas copias como sea necesario) Apellidos y nombre: Manzoni, Pietro DNI: X2032102-Y Sexo: Varón Año de nacimiento: 1965 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Titular de Universidad Sexenios reconocidos: 1 Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: X funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Pons Terol, Julio DNI: 22648459-Z Sexo: Varón Año de nacimiento: 1961 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Titular de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: X funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:


7

Apellidos y nombre: García García, Román DNI: Sexo: Varón Año de nacimiento: 1958 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Titular de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: X funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Sánchez López. Miguel DNI: Sexo: Varón Año de nacimiento: 1964 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Titular de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: 1 Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: X funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: González Téllez, Alberto DNI: 19093511-S Sexo: Varón Año de nacimiento: 1959 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Titular de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: X funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nomb re: Peñalver Herrero, Lourdes DNI: Sexo: Mujer Año de nacimiento: 1960 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Titular de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: X funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:


8

Apellidos y nombre: Cano Escribá, Juan Carlos DNI: Sexo: Varón Año de nacimiento: 1970 Titulación: Doctor en Informática Categoría profesional: Titular de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: X funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Mateo Pla, Miguel Angel DNI: 52725242-L Sexo: Varón Año de nacimiento: 1970 Titulación: Licenciado en Informática Categoría profesional: Titular de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: X funcionario � interino � contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Oliver Gil, José DNI: 44851600-J Sexo: Varón Año de nacimiento: 1975 Titulación: Licenciado en Informática Categoría profesional: Ayudante de Escuela Universitaria Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: � funcionario � interino X contratado Firma de conformidad:

Apellidos y nombre: Tavares de Araújo Cesariny Calafate, Carlos Miguel DNI: X-3834726-M Sexo: Varón Año de nacimiento: 1978 Titulación: Licenciado en Ingeniería Electrotécnica y de Comp utadores Categoría profesional: Becario FPI Sexenios reconocidos: Dedicación al proyecto (EDP): 0.5 Vinculación con el centro: � funcionario � interino X contratado Firma de conformidad:


9

¿El equipo de investigación constituye o es parte de un grupo estable?

¦ SÍ � NO

En caso de grupos estables Año de formación: Número de publicaciones registradas por ISI del equipo (cinco últimos años): Número de publicaciones en otras revistas (cinco últimos años): Número de comunicaciones en congresos internacionales con comité de selección (cinco últimos años): Número de libros, monografías y capítulos de libros (cinco últimos años): Número de tesis doctorales dirigidas y leídas (cinco últimos años): Número de patentes obtenidas: Proyectos o contratos, con financiación pública o privada, concedidos o solicitados, con participación de miembros del equipo investigador en los últimos cinco años (una ficha por proyecto o contrato): Título del proyecto o contrato: Desarrollo de una red de estaciones de trabajo de altas prestaciones y bajo coste. Desarrollo de aplicaciones paralelas de visión y tratamiento de imágenes. La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: José Duato Marín Subvención concedida o solicitada (euros): 140.306 Entidad financiadora: CICYT (Ref.: TIC97-0897-C04-01) Fecha de la concesión de la solicitud: 25/07/1997 Título del proyecto o contrato: Mejora de las prestaciones y servicios ofrecidos por las redes de computadores personales. Desarrollo aplicaciones multimedia distribuidas. La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: José Duato Marín Subvención concedida o solicitada (euros): 129.242 Entidad financiadora: CICYT (TIC2000- 1151-C07) Fecha de la concesión de la solicitud: 28/12/2000 Título del proyecto o contrato: Desarrollo de un servidor de altas prestaciones y bajo coste a partir de componentes personales y estaciones de trabajo. La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: José Duato Marín Subvención concedida o solicitada (euros): 185.412,23 Entidad financiadora: CICYT (FEDER) (TIC- 1FD97-2129) Fecha de la concesión de la solicitud: 31/12/1999

2000

4

8

60

3

9


10

Título del proyecto o contrato: Desarrollo de un servidor de altas prestaciones y bajo coste a partir de componentes personales y estaciones de trabajo. La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: José Duato Marín Subvención concedida o solicitada (euros): 24.040 Entidad financiadora: TISSAT S.A. Fecha de la concesión de la solicitud: 31/12/1999 Título del proyecto o contrato: Control remoto para un sistema multirobot con sensorización específica, mediante el diseño de una arquitectura de red de altas prestaciones usando tecnologias multimedia La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: Román García García Subvención concedida o solicitada (euros): 9.496 Entidad financiadora: Generalitat Valenciana (grupos emergentes) (Ref: GV97-TI-04-37) Fecha de la concesión de la solicitud: 01/01/1998 Título del proyecto o contrato: Tecnologías de Almacenamiento y Acceso Inalámbrico para Bibliotecas Digitales. La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: Pietro Manzoni Subvención concedida o solicitada (euros): 7.813 Entidad financiadora: Universidad Politécnica de Valencia Fecha de la concesión de la solicitud: 01/01/2000 Título del proyecto o contrato: Diseño y evaluación de codificadores de imagen y video robustos para aplicaciones multimedia interactivas La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: Manuel Pérez Malumbres Subvención concedida o solicitada (euros): 8.414 Entidad financiadora: Universidad Politécnica de Valencia Fecha de la concesión de la solicitud: 01/01/2001 Título del proyecto o contrato: Integración de tecnologías de red inalámbrica en Internet La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: Pietro Manzoni Subvención concedida o solicitada (euros): 11.550 Entidad financiadora: Generalitat Valenciana Fecha de la concesión de la solicitud: 01/01/2002 Título del proyecto o contrato: Diseño y evaluación de sistemas de transmisión de video robusto para redes inalámbricas La financiación fue concedida? X SÍ � NO Investigador responsable: Manuel Pérez Malumbres Subvención concedida o solicitada (euros): 16.716 Entidad financiadora: Generalitat Valenciana Fecha de la concesión de la solicitud: 01/01/2002


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Otras informaciones relevantes sobre el historial del equipo El grupo de Redes de Computadores es un grupo de reciente creación, oficialmente constituido en el año 2000, que aglutina una serie de investigadores que o bien pertenecían a otros grupos de investigación o bien han llegado al departamento hace poco tiempo. La intención al crear este grupo es potenciar la investigación y desarrollo en el campo de las redes de computadores y en especial de todo lo relacionado con el transporte de datos multimedia y las tecnologías de red inalámbricas. Sin embargo, a pesar de ser un grupo de reciente creación, la mayoría de sus miembros han llevado a cabo líneas de investigación en temas relacionados con la temática del grupo, y que en algunos casos se remonta al año 1993. También citar que la mayoría de miembros del grupo estaban participando en otros proyectos en el seno de grupos establecidos del departamento o en colaboración con otros grupos de trabajo. El grupo de Redes de Computadores está formado por 11 miembros, de los cuales siete son doctores, y los cuatro restantes están realizando su tesis doctoral dentro del grupo. En cuanto a la experiencia adquirida a lo largo de los últimos años, se han obtenido resultados de investigación reconocidos internacionalmente en las siguientes áreas de trabajo:

q Diseño y evaluación de arquitecturas de red inalámbrica q Diseño y evaluación de compresores de imagen y vídeo. q Algoritmos de encaminamiento multidestino en redes de interconexión de supercomputadores. q Algoritmos de encaminamiento fuente en redes de estaciones de trabajo de altas prestaciones. q Diseño y evaluación de conmutadores para redes de área local Ethernet. q Desarrollo de variantes del estándar de compresión JPEG. q Técnicas de acceso al medio en redes inalámbricas que minimizan el consumo de energía. q Modelado de tráfico multimedia.


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IMPRESO 3 MEMORIA CIENTÍFICO-TÉCNICA DEL PROYECTO Resumen de la propuesta Investigador responsable: Título del proyecto: Mejora de las prestaciones de los sistemas de transporte de video codificado por redes locales inalámbricas Palabras clave Resumen (debe ser breve y preciso, exponiendo sólo los aspectos más releva ntes y los objetivos propuestos

Dr. Pedro Angel Cuenca Castillo


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(Máximo 1 folio)

Introducción: Tratándose aquí los siguientes aspectos:

- Finalidad del proyecto:

- Antecedentes:

- Estados de los conocimientos sobre el tema:

- Grupos relevantes sobre el tema:

- Logros anteriores en el tema del equipo de investigación:

- Bibliografía:

1. Introducción

En la actualidad asistimos a una revolución provocada por la incorporación masiva de las tecnologías multimedia a la vida cotidiana. En este sentido, dos factores han contribuido fundamentalmente a este avance: por un lado la existencia de estándares de compresión de vídeo, y por otro, el hecho de disponer de dispositivos hardware específicos de altas prestaciones y a precios aceptables.

Unido al crecimiento en la demanda de aplicaciones multimedia, también ha surgido en últimos años una

explosión en la demanda de la telefonía móvil y los sistemas de comunicaciones móviles, lo que está propiciando el traslado de las aplicaciones multimedia a entornos móviles. Con ello, se presenta un nuevo reto que consiste en dar soporte eficiente a la transmisión de vídeo y datos multimedia a través de redes inalámbricas de cualquier tipo (Wireless PAN, Wireless LAN, 3G, etc).

Muchas de estas aplicaciones multimedia requieren que se les proporcione un nivel de calidad de


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servicio en cuanto a latencia, jitter y ancho de banda, lo que directamente incide sobre la propia red. Un ejemplo es HiperLAN-2 (H/2) [¡Error! Marcador no definido.], que es una WLAN capaz de proporcionar niveles de QoS, y que se ha diseñado para proporcionar acceso inalámbrico a redes de área extensa de banda ancha, disponiendo de capas de adaptación específicas para ATM e IP. El IEEE tampoco se ha quedado atrás y aporta su tecnología IEEE 802.11 de la que existen distintas implementaciones a nivel físico (IEEE 802.11a [¡Error! Marcador no definido.] IEEE 802.11b [¡Error! Marcador no definido.]; IEEE 802.11g) y se está desarrollando un ‘addendum’ para mejorar su MAC y aportar niveles de calidad de servicio (IEEE 802.11e).

Dentro de las redes locales inalámbricas, hay un tipo particular de redes que está recibiendo un gran

esfuerzo investigador en los últimos años. Son las redes Ad-Hoc, que se caracterizan porque no requieren infraestructura dedicada, por lo que cada terminal móvil implementa también funciones de punto de acceso. De esta forma, la red Ad-Hoc está compuesta exclusivamente por los terminales móviles, no existiendo un elemento central que coordine las comunicaciones.

A la vista de todo lo anterior, desde el punto de vista de las aplicaciones de transporte de video por redes

inalámbricas, es muy importante disponer de sistemas de codificación robusta de video capaces de soportar el patrón tan agresivo de errores que imponen estas redes, y dicho sistema de codificación debería implementar mecanismos de detección y corrección de errores dentro de la trama de vídeo, además de tener un flujo codificado de salida relativamente bajo ya que el ancho de banda de las redes inalámbricas es muy limitado y por ello la capacidad del canal. Desde el punto de vista de la red, es fundamental que la red disponga de un procedimiento de control de acceso al medio (MAC) eficiente y capaz de dar soporte a los procedimientos de codificación robusta utilizados. Esto significa que es importante que los procedimientos de codificación y la red estén coordinados y cooperen conjuntamente para mejorar la calidad del video transmitido por la red. En nuestro caso, centramos el proyecto investigador en un codificador particular que es el ISO-MPEG-4, ya que incorpora sus propios mecanismos de transmisión robusta, posibilita varios niveles de escalabilidad y genera bajos caudales. Este codificador proporciona un buen soporte distribuido y cuenta con una gran implantación. De esa forma contribuimos hacia algunos de los objetivos anteriores sin afectar (o afectando de forma reducida y controlada) a otros (complejidad, retardo). En cuanto a la red, si bien no descartamos ninguna tecnología, inicialmente nos inclinamos por considerar una IEEE 802.11 a/b. 2. Antecedentes

Hoy día MPEG-4 está sufriendo un gran auge, como consecuencia de sus excelentes características que le permiten generar flujos reducidos y robustos, siendo un excelente candidato para ser utilizado en entornos inalámbricos. Centrándonos en la robustez, MPEG-4 especifica las cuatro técnicas que pueden implementarse, aunque es importante analizar bajo que condiciones es aconsejable el uso de cada una de ellas, así como evaluar la sobrecarga que incorpora y la mejora de calidad que proporciona. Son el Modo video packet; el data partitioning; los Códigos reversibles (RLVC) y los Códigos de extensión de cabecera (HEC). Las cuatro técnicas anteriores introducen un buen nivel de protección, pero en muchos casos es insuficiente, puesto que las redes inalámbricas introducen tasas de errores demasiado agresivas. Partiendo de la existencia del estándar MPEG-4, se han realizado estudios para analizar el comportamiento de estos sistemas ante canales con errores [¡Error! Marcador no definido.] [¡Error! Marcador no definido.], con el objetivo de verificar bajo que condiciones las técnicas incorporadas por el estándar son suficientes, y cuando no lo sean, nuevas técnicas o mejoras de las existentes. Un importante número de propuestas van en la línea de usar esquemas UEP (Unequal Errror Protection), en los que el codificador genera dos o más flujos de datos, y estos son transmitidos por canales de la red dotados de distinto nivel de protección.

Una alternativa es usar técnicas UEP basadas en segmentación de objetos, tal y como se propone en [¡Error! Marcador no definido.], donde los autores segmentan el flujo MPEG-4 y transmiten con distinto nivel de redundancia el flujo de datos de cada VO en función de su importancia perceptual en la imagen compuesta. Otro trabajo en esa línea es el presentado en [¡Error! Marcador no definido.], en el que los autores proponen una arquitectura para transporte fiable de video MPEG-4 por internet. En él, implementan un esquema de paquetización basado en la descomposición de la secuencia en VOs y ayudados por un algoritmo de control de calidad del enlace que evalúa en ancho de banda disponible en cada instante, implementan un esquema de control de velocidad que actúa sobre el codificador y ajusta el flujo generado por este, de acuerdo con la importancia de


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los VOs. Otra alternativa es usar Técnicas UEP basadas en escalabilidad espacial. Hay muchos autores que hacen

referencia al MPEG-4 FGS (Fine Grain Scalability) que se usa para codificar imágenes MPEG-4 por capas en aplicaciones de streaming. En [¡Error! Marcador no definido.] se realiza la codificación MPEG-4 FGS almacenándose información de la propia secuencia. A la hora de transmitir el flujo, en base a la información analizada de la escena y del estado en que se encuentra la red (usando un procedimiento de feedback), se decide que capas de mejora se envían y se etiquetan los paquetes con niveles de prioridad. De esta forma, al usarse una red con soporte DiffServ, le damos prioridad a la capa base y a algunas de mejora (según la escena), también se envían otras de mejora con menor prioridad, y las últimas no se envían.

Otros autores proponen usar técnicas UEP basadas en información de los VOPs, en las que se realiza una

codificación de la escena (completa o segmentada en objetos) y realizar una reordenación de la información contenida en el flujo codificado. Una propuesta sencilla en esta línea es la realizada por Hertrich, que propone abordar el tema desde el punto de vista de las capacidades adaptativas que proporciona el interfaz IEEE 802.11b. Para ello propone transmitir los I-VOP en el modo de 2 Mbps, los P-VOP en el de 5.5 Mpbs y los B-VOP en el de 11 Mbps. De esta forma, dota de mayor robustez a las I, seguidamente a las P y por último a las B (que envía sin robustez adicional). Otro puntod e vista es realizar la partición de datos en función de la importancia de la información contenida en los VOPs generados por el codificador. Esto es lo que se propone en un trabajo realizado por Worral y otros [¡Error! Marcador no definido.], en el que se dividen los I-VOPs y P-VOPS en dos particiones distintas.

En cuanto a las redes, en los últimos años, las comunicaciones móviles están sufriendo un auge espectacular, como consecuencia de los avances producidos en las redes inalámbricas y en la integración de dispositivos. En el campo de las WLAN, hoy día hay una tecnología principal que se abre hueco en el mundo cableado. Se trata de las redes IEEE 802.11 b/a, que ya disponen de una gran base de tecnología implantada (en su versión IEEE 802.11b). También se está desarrollando la tecnología HiperLAN/2 (H/2), aunque a día de hoy no existen productos comerciales, y ya hay quien duda de que alguna vez existan. En nuestro caso, centramos el proyecto investigador sobre IEEE 802.11 b/a.

Hay un tipo particular de redes inalámbricas, que son las denominadas Ad-Hoc, que se caracterizan

porque no existe ningún elemento central que coordine la comunicación entre los terminales móviles, sino que cada terminal hace las funciones de un pequeño router, de forma que entre todos, configuran una red inalámbrica genérica adaptativa. Las ventajas de este tipo de redes son múltiples y su desarrollo tecnológico está comenzando, por lo que se augura aquí una importante línea de investigación [¡Error! Marcador no definido.].

Una WLAN con MAC que incorpore soporte diffServ debe asegurar que el canal radio está disponible y es compartido por todos los usuarios activos, a la vez que es capaz de asegurar que a los distintos tipos de tráfico se les trata de forma diferenciada. IEEE 802.11 define una capa MAC que opera en modo CSMA/CA, en el que existe un tiempo de espera IFS y un intervalo de backoff que dobla su tamaño después de una colisión (después de períodos libres, disminuyen su tamaño), estando formado este intervalo por una serie de ventanas ranuradas. De acuerdo con un estudio realizado en [¡Error! Marcador no definido.], se observa como el número medio de retransmisiones de un paquete es inversamente proporcional a CWmax. Esto es un efecto negativo de cara a las aplicaciones que requieren tiempo real. También hay otros autores que proponen partir de un valor CWmin (en vez de cero).

IFS Hay otros trabajos que se orientan desde el punto de vista de ajustar los parámetros del algoritmo de backoff. Aquí es importante tener en cuenta que al disminuir el límite superior del intervalo de contención, aumentamos la probabilidad de colisión, y al aumentar dicho límite, aumentamos el retardo y el jitter. Por ello, hay que ser muy cuidadoso a la hora de actual sobre el algoritmo de backoff. Una propuesta muy sencilla en esta línea es la realizada por Barry [¡Error! Marcador no definido.], que propone un mecanismo denominado VMAC (Virtual MAC) que permite implementar dos clases de servicio. El VMAC monitoriza el estado de la red a través de las


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estadísticas del MAC local, y como resultado de ello, se asignan distintos CWmax y CWmin a cada una de ellas. Evaluando la propuesta se demuestra que se obtienen menores retardos y pérdidas de paquetes en la clase prioritaria, frente a la best effort. En cuanto a la robustez de esta propuesta, es buena, ya que bajo altas cargas de tráfico, el retardo se incrementa en las dos clases de servicios, pero se mantiene la diferenciación entre ellas. Otros autores proponen también realizar un ajuste de los parámetros de backoff, aunque de distinta forma. Por ejemplo, Cali [¡Error! Marcador no definido.] propone un mecanismo de ajuste dinámico de parámetros del backoff en función del conocimiento que las estaciones móviles tienen de la red, demostrándose como en el caso de tráfico estacionario (o casi estacionario), el rendimiento se incrementa de forma importante. En el caso de tráfico muy variable, las estaciones no disponen de información actualizada del estado de la red, por lo que el ajuste de parámetros puede llegar tarde y ser contraproducente. El mecanismo dinámico propuesto puede verse como un protocolo CSMA p-persistente en el que p y los intervalos de backoff son variables. Algo parecido realiza Bianchi [¡Error! Marcador no definido.], que propone modificar dinámicamente el intervalo de backoff en función del número de estaciones (estimado) en la red, de forma que en redes con pocos terminales móviles se reduce el intervalo, mientras que en redes con muchas estaciones, se incrementa. En [¡Error! Marcador no definido.], Aad propone un método muy parecido al anterior, analizándose con flujos UDP y TCP enviados en modo RTS/CTS, y observándose como realmente se le proporcionan prioridades a los distintos terminales móviles. Además se mejora la utilización total del canal (los periodos libres se aprovechan mejor por las estaciones con menor tiempo de backoff), pero como contrapartida, este se vuelve más inestable, presentando mayores fluctuaciones en jitter. Otro trabajo interesante en esta línea es el de Vaidya [¡Error! Marcador no definido.], en el que se propone un mecanismo denominado DFS (Distributed Fair Scheduling) que utiliza el mecanismo de backoff para determinar qué estación debe enviar primero manteniendo el fairness de la red. Benveniste [¡Error! Marcador no definido.] propone un procedimiento denominado BAT (Backoff Adaptation to Traffic) en el que utiliza información de la propia red para ajustar el intervalo de backoff. Usando un feeback de la red, se estima el número de estaciones que tienen intervalo de backoff mínimo y en función de ello se actúa sobre el valor máximo de la ventana de contención. Para estimar el número de estaciones con backoff mínimo, las estaciones monitorizan en sus propios adaptadores el número de slots libres y el número de resoluciones de backoff fallidas. Todas estas propuestas de ajuste del backoff, por lo general introducen mayores retardos en algunos flujos, llegando a reducir el fairness de la red.

Independientemente de las dos líneas anteriores (ajuste IFS y ajuste del backoff), hay otros autores que realizan otro tipo de propuestas. En [¡Error! Marcador no definido.] Seifert propone un esquema denominado Blackburst cuyo objetivo es proporcionar un mínimo retardo a aquellos terminales móviles que requieren enviar datos en tiempo real. En él, las estaciones de baja prioridad son tratadas mediante el procedimiento DCF genérico y las estaciones de mayor prioridad utilizan unas secuencias de jamming para capturar el canal. Cuando un terminal de alta prioridad necesita usar el canal, escucha si está ocupado. En caso afirmativo, espera a que quede libre y envía al canal una secuencia de jamming cuya duración es proporcional al tiempo que lleva esperando y en cuando termina de enviar su secuencia de jamming, escucha de nuevo. Si el canal está libre, envía los datos. Si está ocupado por otra secuencia de jamming de otro terminal móvil, es porque este último llevaba más tiempo esperando. De esta forma, aquel que envíe una secuencia mayor (el que más tiempo lleva esperando), será el que transmita primero. En ese mismo trabajo se realiza una evaluación de prestaciones, comparando blackburst con un esquema DCF y un DFS, verificándose que este método es adecuado para reducir los retardos en aquellas estaciones que tienen necesidad de enviar datos en tiempo real y que mantiene un buen fairness en la red. Otra propuesta muy sencilla es la realizada por Chesson [¡Error! Marcador no definido.], en la que propone un mecanismo denominado VDCF que mejora el EDCF introduciendo mínimos cambios respecto de su especificación. Para ello se propone la existencia de dos (o más) colas de acceso al MAC de forma que cada una de ellas aplica distintos valores de IFS y CW. Otro grupo de autores proponen implementar mecanismos basados en un token que se va pasando entre terminales móviles y va otorgando acceso al medio de transmisión. Estas propuestas proporcionan esquemas deterministas y libres de colisión, pero más complejos. En general, son propuestas similares a la IEEE 802.4 (Token-Bus), pero adaptadas al medio inalámbrico. Un ejemplo es el Wireless Rether Protocol propuesto por Sharma [¡Error! Marcador no definido.], en el que propone un protocolo en el que existe un nodo central (el punto de acceso) que realiza la gestión del token, y mediante un intercambio de éste, se va asignando dinámicamente el uso del canal. De acuerdo con la evaluación de prestaciones realizada, se obtienen buenos niveles de calidad, pero no hay que olvidar que es un esquema centralizado. Hay otros autores que proponen implementar un método basado en el control de potencia de los


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terminales móviles, de forma que se le asocia una potencia superior a aquel terminal (o flujo de un terminal) que necesita transmitir datos de alta prioridad. Por lo general, se le asocia una potencia superior a la suma de las potencias ‘normales’ del resto de terminales, de forma que se asegura que cuando necesita transmitir datos prioritarios, ocupará el canal (aunque haya otras transmisiones en curso), y como su potencia es superior, su señal prevalecerá sobre las que ya estaban. Esto causa un corte en la transmisión del resto de terminales, pero asegura la transferencia de los datos urgentes en tiempo mínimo. Por último, hay trabajos en los que los autores proponen introducir pequeñas modificaciones en el protocolo de acceso al medio, con el objetivo de mejorar el rendimiento de todos o algunos terminales móviles. En [¡Error! Marcador no definido.] se presenta un protocolo DCF+ compatible con el DCF normalizado, en el que se realizan pequeñas modificaciones en la secuencia normal de tramas. En particular, proponen que un terminal móvil pueda mandar bajo determinadas circunstancias tramas CTS (no precedidas de una RTS) y se aproveche el retorno para transferir datos. De esta forma, cuando el resto de estaciones del canal reciban esa trama CTS activarán su vector de reserva NAV y así se asegura la disponibilidad del canal durante un intervalo de tiempo.

A día de hoy, se encuentra en desarrollo el estándar IEEE 802.11e que se presenta como un añadido a las redes IEEE 802.11 para que éstas proporcionen niveles de calidad de servicio. Este estándar se encuentra en desarrollo, esperándose que esté terminado en el primer semestre de 2003 y existan implementaciones a finales de ese mismo año. Básicamente, se propone modificar el MAC añadiendo un dos procedimientos: el EDCF (Enhanced DCF) y el HCF (Hyrbid Coordination Function). En cuanto al EDCF [¡Error! Marcador no definido.], se propone introducir un IFS variable en función de la prioridad del terminal móvil y usar intervalos de backoff también variables. Cada interfaz compatible IEEE 802.11e podrá soportar hasta 8 categorías de servicio, de forma que a cada una de ellas se le aplicará un IFS específico (según el AIFS) y un intervalo de backoff también distinto. En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se observa como a cada clase de tráfico (TC) se le asigna un intervalo AIFS distinto, y cómo se actúa también sobre el tamaño máximo del intervalo de backoff. De acuerdo con evaluaciones realizadas, se observa como el uso de del AIFS proporciona una buena separación entre las distintas clases, mejor incluso que usando intervalos de backoff variables [¡Error! Marcador no definido.].

3. Logros del equipo investigador en el tema del proyecto:

• Análisis de fuentes de video MPEG VBR transmitidas por redes: Se ha analizado el efecto que produce la transmisión de fuentes MPEG-2 VBR sobre redes, considerando distintos grados de multiplexión y de alineamiento, presentándose los resultados en el congreso IEEE INFOCOM’98 [¡Error! Marcador no definido.]. Otras aportaciones son:

• Procedimientos UEP de codificación robusta (2): Se ha desarrollado un procedimiento dinámico sobre

MPEG-2 que ha demostrado ser muy eficiente sobre redes ATM con tráfico multiplexado, publicándose los resultados en la revista Annals of telecommunications Journal [¡Error! Marcador no definido.]. Otras aportaciones son:

• Esquemas de descarte selectivo de información en dispositivos de red (3): Se han realizado estudios

sobre distintas políticas de gestión de colas en conmutadores ATM, presentándose los resultados en un artículo publicado en la revista IEEE transactions on Broadcasting [¡Error! Marcador no definido.].

• Técnicas ECT (4): Se han evaluado distintas técnicas propuestas por otros autores y se ha propuesto una

nueva técnica dinámica que mejora los resultados previos, publicándose en la revista Journal of Real-Time Imaging [¡Error! Marcador no definido.].

• Arquitecturas para transmisión robusta de video codificado VBR (5): Se ha propuesto una

arquitectura para transmisión robusta de video por redes ATM, presentándose los resultados en la revista IEEE Journal On Selected Areas on Communications [¡Error! Marcador no definido.] y resultados parciales en las revistas IEEE Communications [¡Error! Marcador no definido.] e IEEE Transactions on Broadcasting [¡Error! Marcador no definido.] y en el congreso IEEE ICC’98 [¡Error! Marcador


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no definido.].

• Codificación robusta MPEG-4 (7): Se ha propuesto un esquema de partición de datos que afecta los tres tipos de VOPs, y que mejora el rendimiento de otras propuestas previas, presentándose los resultados en [¡Error! Marcador no definido.].


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Objetivos detallados del Proyecto

El objetivo principal del proyecto investigador propuesto es la mejora de las prestaciones de un sistema de transmisión de video codificado MPEG-4 por redes locales inalámbricas, mediante el análisis y ajuste dinámico de parámetros de la capa de control de acceso al medio y desarrollo de nuevos procedimientos de codificación resistente a errores. En este contexto, se propondrán procedimientos que doten de mayor robustez a los codificadores/decodificadores de vídeo MPEG-4 y, aprovechando las características y posibilidades del MAC de la WLAN, se combinarán los procedimientos propuestos con el ajuste de parámetros de la capa MAC para que ésta ofrezca un mayor nivel de QoS a la transmisión de video combinada con tráfico multiplexado.

El objetivo anterior es muy ambicioso, pudiéndose descomponer en los siguientes objetivos parciales:

1. Estudiar las principales características del estándar MPEG-4, implementando y evaluando sobre

canales inalámbricos las técnicas de protección propuestas por el mismo.

2. Desarrollar técnicas que mejoren la robustez de las señales de video codificadas MPEG-4 transmitidas por canales inalámbricos, compatibles con el estándar.

3. Estudiar las características de la tecnología de redes de área local inalámbricas IEEE 802.11 b/a,

haciendo especial hincapié en el procedimiento de control de acceso al medio (MAC) y sus posibilidades de cara a proporcionar niveles de QoS.

4. Caracterizar y evaluar, en términos de calidad, el sistema de transmisión de vídeo codificado MPEG-4

sobre las redes inalámbricas anteriores, analizando sus ventajas e inconvenientes y determinando las principales cuestiones a tener en cuenta de cara a una optimización, tanto del MAC de la red como de los procedimientos robustos diseñados previamente.

5. Analizar distintas propuestas realizadas para proporcionar niveles de QoS en redes IEEE 802.11 con

MAC en modo distribuido (DCF), de cara a proporcionar distintos niveles de protección a varios flujos de la secuencia de video particionados en el codificador (técnicas UEP).

6. Evaluar, en términos de calidad de video, distintas posibilidades de uso de intervalos IFS dinámicos,

así como intervalos de backoff dinámicos, considerando la mejora de calidad obtenida así como el efecto sobre el resto de terminales móviles de la red.

7. Diseñar un procedimiento de ajuste dinámico de parámetros en el MAC, compatible con la propuesta

(draft) de IEEE 802.11e, y adecuado para el transporte robusto de video.

8. Analizar, desarrollar y evaluar procedimientos de descarte selectivo de paquetes compatibles con la propuesta IEEE 802.11e, verificando la mejora obtenida para distintos ajustes de los parámetros del MAC en modo DCF, tanto con tráfico exclusivo de video como con tráfico multiplexado diverso

9. Optimizar los procedimientos de protección de la señal de vídeo MPEG-4 propuestos anteriormente,

de acuerdo con las conclusiones obtenidas de los estudios, desarrollos y ajustes realizados a nivel de MAC.

10. Verificar las técnicas propuestas en entornos reales mediante redes IEEE IEEE 802.11a -e en modo

DFC y EDFC.


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Metodología y Plan de trabajo indicando:

- Descomposición en tareas (en proyectos coordinados indicando centro ejecutor)

- Metodología para las tareas

- Personas involucradas en cada tarea

- Cronograma de las tareas Descomposición en tareas

A partir de los objetivos parciales presentados en la sección anterior, descomponemos el proyecto en tareas, de forma que las tareas correspondientes a una misma actividad se agrupan en un módulo. Distinguimos cuatro módulos mediante los cuales se aborda el desarrollo del proyecto de forma creciente. Son los siguientes:

1. Mejora de la robustez del sistema de compresión MPEG-4 sobre canales inalámbricos, mediante el

desarrollo de técnicas UEP. 2. Evaluación y ajuste del MAC de la WLAN para mejorar la calidad de video multiplexado.

3. Optimización del MAC IEEE 802.11e para transporte de video multiplexado. 4. Evaluación global del sistema propuesto.

A continuación se describe con más detalle cada uno de los módulos y su descomposición en tareas. Como es normal en cualquier proyecto de investigación, el grado de concreción de las tareas disminuye a medida que se avanza en el tiempo, ya que existe una dependencia de unas tareas de los resultados de otras. Además, dadas las características del equipo de investigación, algunas tareas se solaparán en el tiempo, iniciándose una antes de haber terminado la anterior.

MODULO 1: MEJORA DE LA ROBUSTEZ DEL SISTEMA MPEG-4 SOBRE CANALES INALAMBRICOS

En este primer módulo se estudiarán las principales características del estándar MPEG-4, con objeto de

desarrollar nuevos procedimientos de codificación robusta basados en técnicas UEP. Este estudio nos permitirá realizar una caracterización del compresor, para determinar los factores más importantes que influyen en la codificación de la señal de vídeo, así como el nivel de protección que incluyen los procedimientos que incorpora. Estos estudios se realizarán para secuencias de imágenes de test de formato QCIF (176 x 144) y con distintas características en cuanto a contenido, con objeto de comparar nuestros resultados con los otros investigadores. Seguidamente se implementarán sobre el codificador los procedimientos de robustez propuestos por el estándar con objeto de evaluar su comportamiento bajo distintos niveles y patrones de error en el canal. Se usará un modelo de Gilbert [¡Error! Marcador no definido.] para introducir errores en el canal y las evaluaciones se realizarán también en términos de calidad de la secuencia de video y de sobreflujo.

A continuación se desarrollarán procedimientos robustos de codificación de video MPEG-4, de forma que la señal aumente su nivel de inmunidad frente a los errores introducidos por el canal inalámbrico. Para ello, será necesario actuar sobre el codificador y el decodificador de forma coordinada. En el codificador, investigaremos nuevas técnicas que permitan generar flujos segmentados resistentes a errores, de forma que puedan ser utilizados en los siguientes módulos para que actúen de forma coordinada con la red y así, proporcionar una mayor calidad global a la secuencia de video.

Además de ello, consideraremos técnicas ECT que permitan regenerar información en destino, analizando


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su comportamiento con video codificado MPEG-4 y por último, se realizarán evaluaciones conjuntas de los sistemas propuestos en emisor y receptor. En cuanto a las técnicas ECT, ya existen estudios realizados por el equipo investigador para MPEG-2 [¡Error! Marcador no definido.], por lo que nos limitaremos a verificar el comportamiento de las más adecuadas con MPEG-4, no entrando (a no ser que sea imprescindible) en el desarrollo de otras nuevas.

Este módulo se descompone en las siguientes tareas: • Tarea 1.1: Estudio de las características de MPEG-4

Esta tarea comienza estudiando las principales características del sistema de codificación MPEG-4, con el objetivo de recopilar y ampliar la experiencia adquirida por el equipo investigador en proyectos previos. También se pretende que los nuevos miembros que se incorporen al equipo investigador adquieran una base de conocimientos suficiente para el desarrollo del mismo.

Se realizará una caracterización de los diferentes factores que afectan al tráfico generado por MPEG-4 en

función de la calidad de la codificación, comparándolo con resultados previos existentes de otros codificadores. Puesto que trabajaremos con caudales VBR, será importante evaluar como afecta la selección del factor de cuantificación Q a la calidad y volumen de datos transmitidos, con lo que se obtendrán las respuestas de este codificador en cuanto a caudal instantáneo, caudal medio, calidad instantánea y calidad media en función del factor de cuantificación, etc. La finalidad última de esta tarea será la elección de los valores idóneos que determinen el comportamiento más adecuado del compresor de vídeo, para distintas secuencias de imágenes.

Es posible que algunas de las elecciones adoptadas sean reconsideradas en tareas posteriores, por lo que

quizás sea necesario retomar esta tarea a lo largo de la vida del proyecto. • Tarea 1.2: Estudio y evaluación de las técnicas de codificación robusta de video propuestas por el

estándar MPEG-4 en canales inalámbricos con errores. El estándar MPEG-4 propone el uso de cuatro técnicas (video packets, particionado de datos, códigos

reversibles y extensión de cabecera) que dotan de mayor robustez a la señal, por lo que un primer paso es implementarlas en nuestro codificador y evaluar su comportamiento bajo determinadas condiciones de error. Se trata de verificar su comportamiento en canales inalámb ricos para comprobar si a partir de cierto nivel de error, presentan deficiencias importantes. También es muy importante conocer su comportamiento frente a distintos tipos de errores del canal.

Partiendo del estudio realizado en [¡Error! Marcador no definido.], usando secuencias QCIF

evaluaremos el comportamiento de cada una de las técnicas con distintos niveles y distribuciones de error, analizando los puntos débiles que presentan y las situaciones en las que darán mejor/peor resultado.

De cara al desarrollo del proyecto, se hará principal hincapié en la segunda, puesto que permite un buen

grado de libertad sin salirnos de las especificaciones del estándar. • Tarea 1.3: Desarrollo y evaluación de nuevas técnicas UEP de codificación robusta de señales de video

codificadas MPEG-4 Una vez estudiado a fondo el comportamiento de las técnicas propuestas por el estándar MPEG-4, en esta

tarea nos centramos en las UEP basadas en realizar un data partitionning considerando la importancia de la información codificada. Como se ha comentado en los antecedentes, existen distintas posibilidades a la hora de implementar esas técnicas, por lo que es necesario acotar de partida la línea en que se va a trabajar. En nuestro caso, la intención es partir del trabajo realizado en [¡Error! Marcador no definido.], que ha sido mejorado en [¡Error! Marcador no definido.], para desarrollar un procedimiento que use un criterio distinto para hacer la partición de los datos y a posteriori, uno dinámico que realice un ajuste de los parámetros que determinan como se hace la partición de datos. También se analizarán otras técnicas que se consideren adecuadas.

A priori, también pensamos que puede ser adecuado realizar la partición de datos considerando las características del nivel de control de acceso al medio (MAC), tanto en cuanto al comportamiento de este como


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a las distintas posibilidades de ajuste (se estudiará en el siguiente módulo), por lo que también se profundizará sobre este tema.

Por último, en esta tarea se realizará una evaluación de prestaciones mediante las codificaciones y simulaciones necesarias, para comprobar el grado de robustez alcanzado por las nuevas alternativas diseñadas y la eficacia de las mismas, ante los mismos patrones de pérdidas o errores obtenidos en el módulo anterior. Esta evaluación permitirá validar las nuevas alternativas o desecharlas en busca de otras más eficientes. También será muy importante medir el coste asociado (en sobrecarga) a las técnicas de robustez propuestas, lo que contribuirá a su viabilidad.

• Tarea 1.4: Evaluación de técnicas de regeneración de señal de video

A pesar de los procedimientos desarrollados en la tarea anterior, las degradaciones en la calidad de vídeo son inevitables cuando ésta se transmite sobre redes inalámbricas. Por ello, es importante aplicar técnicas ECT en el receptor. Con estas técnicas de ocultación, no se consigue reproducir exactamente la información que fue perdida, pero sí unas adecuadas aproximaciones que consiguen reducir la visibilidad de las zonas perdidas después de la descodificación y antes de mostrarlas en pantalla.

En esta tarea se partirá de los resultados obtenidos en estudios previos ya realizados por el equipo

investigador con MPEG-2 sobre canales inalámbricos [¡Error! Marcador no definido.], ya que estimamos a priori que el comportamiento de esas técnicas con video MPEG-4 no debe diferir mucho de los resultados obtenidos. En cualquier caso, es posible que alguno de los métodos requiera de algún pequeño ajuste, cosa que se realizará en esta tarea.

• Tarea 1.5 : Evaluación en conjunto de las nuevas técnicas propuestas. Una vez que se han propuesto técnicas de codificación robusta y que se han evaluado técnicas de

recuperación de errores (ECT), es muy importante analizar el comportamiento en conjunto de ambas, pues es posible que un esquema de codificación robusta de lugar a errores con determinados patrones que pueden ser ‘poco compatibles’ con otras técnicas ECT. En este sentido, la presente tarea tiene por objeto evaluar en términos de calidad de la secuencia de video, distintas alternativas de las estudiadas previamente, con el objetivo de proponer las más adecuadas bajo determinadas condiciones.

Las propuestas que se realicen se evaluarán en dos entornos distintos, para lo cual se utilizarán los flujos generados por el simulador. En primer lugar se usará la propia estación de trabajo usando un modelo de Gilbert para simular los errores del canal. Es la opción que se ha venido haciendo hasta ahora, por lo que los resultados obtenidos se usarán como referencia.

Seguidamente se usarán los flujos generados por el codificador para alimentar una fuente en OPNET y

poder evaluar el comportamiento bajo distintos modelos de canales. En este caso, no se incluye las capas de red, sino simplemente las fuentes y el modelo de canal. Con ello, también dispondremos de referencias que serán muy útiles en tareas posteriores.

MODULO 2: AJUSTE Y EVALUACION DE LA CAPA DE CONTROL DE ACCESO AL MEDIO DE LA WLAN PARA MEJORAR LA CALIDAD DE VIDEO MULTIPLEXADO

Tal y como se ha visto en el capítulo anterior, las técnicas UEP necesitan que la red proporcione mecanismos para tratar de forma diferenciada los distintos flujos generados. Aunque se han hecho propuestas para implementar esquemas diffServ en WLAN 801.11, éstas no han sido evaluadas en términos de calidad de video y muchas de ellas presentan efectos secundarios sobre la red, ya que al dotar de mayor prioridad a un terminal móvil, podemos negar el acceso al medio de transmisión a otros, como consecuencia de la implementación del MAC que opera en modo CSMA/CA. Además, en el caso de fuentes de video codificado (en nuestro caso MPEG-4), es necesario considerar una vida máxima a los paquetes transmitidos, de forma que si se agota su vida antes de ser transmitidos, deben ser descartados.

Nuestro objetivo es proporcionar el soporte necesario para que puedan actuar eficientemente las técnicas


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de protección de video, afectando lo menos posible al resto de terminales móviles de la red. Para ello, analizaremos las propuestas más significativas en la línea de modificación del IFS y del comportamiento del procedimiento de backoff, determinando los parámetros más adecuados de cada una de ellas para mejorar la calidad del video transmitido, con tráfico best-effort de otras estaciones. Estos estudios serán útiles de cara al ajuste del interfaz IEEE 802.11e que se realizará en el módulo siguiente.

En todos los casos el objetivo es evaluar la calidad de video, y para ello será importante considerar

distribuciones de retardo de paquetes, jitter, retransmisiones, descarte, etc. También será necesario considerar la vida máxima de los paquetes y su descarte cuando esta sea sobrepasada.

Comenzaremos actuando sobre el IFS de la estación emisora de video, analizando la mejora de acceso que

obtiene el terminal móvil y la degradación de prestaciones del resto. Esa mejora se evaluará en términos de calidad de video y de sobrecarga de control. Según estudios realizados por otros autores, al disminuir un terminal móvil su IFS, gana en prioridad de acceso pero produce un efecto negativo sobre el resto de terminales. Además, cuando el terminal que disminuye su IFS y envía grandes volúmenes de tráfico, el efecto puede ser mayor, ya que puede demorar paquetes de control (lo que no se debe admitir). Es por ello que será muy importante evaluar el comportamiento de la estación emisora y el efecto producido en el resto. También es importante evaluar cómo modificar este IFS, ya que si se disminuye demasiado, podríamos afectar al tráfico de control de la red, y si se modifica de forma indiscriminada, podemos afectar al fairness de la red.

Seguidamente analizaremos la posibilidad de asignar IFS distintos a los subflujos generados por el

codificador jerárquico, analizando igualmente el comportamiento de ambos flujos y el resto de estaciones. A priori, pensamos que sería adecuado usar valores dinámicos de este temporizador (comprendidos dentro de un rango) para cada subflujo, por lo que estudiaremos si esto es viable, como influye el valor del IFS en la calidad y como determinar qué valor habría que dar en cada instante. Esto es similar a lo que propone el estándar IEEE 802.11e que se encuentra en desarrollo, pero es importante evaluar su uso en términos de calidad de video y con dos clases de servicio.

En todos los casos, se analizarán, entre otros, los siguientes resultados: − Tráfico cursado en función del tráfico generado. − Ancho de banda disponible en función de tiempo, para distintas trazas de video MPEG-4 − Rendimiento en función del número de terminales móviles, considerando distintos números de

terminales móviles con el MAC ajustado (terminales móviles con fuentes MPEG-4) y el resto normales

− Retardo medio de los paquetes en función del número de terminales móviles, considerando las situaciones anteriores.

− Jitter, en los mismos casos anteriores − Número de paquetes descartados, en función del tráfico y del número de terminales móviles.

Este módulo se descompone en las siguientes tareas. • Tarea 2.1: Estudio y modelización de la capa de control de acceso al medio IEEE 802.11

En esta primera tarea se estudiará a fondo la tecnología IEEE 802.11, y en particular, el MAC que implementa (al hablar de tecnología IEEE 802.11 nos referimos implícitamente a las versiones a y b de dichas normas que comparten el mismo MAC). Como ocurría en la tarea 1.1, se trata de conocer al detalle su comportamiento, pero también es importante que aquellos miembros del equipo investigador que se han incorporado al proyecto partan de una base de conocimientos suficiente.

En cuanto a la modelización, en el caso de la IEEE 802.11b partimos ya de un modelo muy completo proporcionado en la librería de modelos de OPNET, el cual permite interactuar con un conjunto amplio de las variables que intervienen en el proceso. Este modelo es de los más completos que existen, aunque será necesario ajustarlo a nuestras necesidades, ya que implementa un algoritmo de backoff fijo e intervalos IFS también fijos. En cualquier caso, no es complicado realizar funciones que modifiquen esos parámetros.


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En cuanto al modelo de la IEEE 802.11a, partiremos de uno de los ya desarrollados por otros investigadores adaptándolo a nuestras necesidades. A día de hoy existen varias implementaciones disponibles para usos investigadores, entre los que destaca el realizado por Braswell [¡Error! Marcador no definido.]. De todos modos, y a la vista de la aceptación que está teniendo esta tecnología, no descartamos que cuando se realice realmente esta tarea OPNET lo proporcione ya en su librería, en cuyo caso, analizaremos cual es el más adecuado para nuestras investigaciones.

• Tarea 2.2: Análisis y evaluación de la calidad de video transmitido sobre redes inalámbricas IEEE

802.11a. En esta tarea evaluaremos el comportamiento de la WLAN tal y como es, con objeto de disponer de

valores que posteriormente permitan evaluar las mejoras obtenidas. Para ello, consideraremos una red IEEE 802.11a ‘típica’, y evaluaremos sobre ella la calidad del video MPEG-4 transmitido aplicando el descarte de paquetes por agotamiento del tiempo de vida. Para ello, consideraremos varias secuencias de video codificado (QCIF) con distintos patrones de carga y varios contextos.

En particular, se comenzará estudiando la situación base, consistente en un terminal móvil emisor y uno

receptor, para ir ampliando posteriormente la red con nuevos terminales móviles que generan tráfico de fondo o bien tráfico de video codificado. Se trata de analizar, entre otras cosas, el número máximo de terminales que se admiten en función de la calidad de video.

Como se ha comentado antes, el objetivo general es disponer de una información que posteriormente nos permita conocer el grado de mejora que introducen los procedimientos que desarrollemos. También se pretende que el equipo investigador se familiarice con el uso de OPNET.

• Tarea 2.3: Técnicas basadas en la modificación del IFS y su impacto sobre la calidad de video

Diversos autores han propuesto mecanismos para introducir niveles de prioridades a terminales móviles de la WLAN mediante un ajuste de parámetros del mismo. Estos autores evalúan sus propuestas en base a parámetros genéricos, pero en nuestro caso, es fundamental evaluarlas con fuentes VBR con patrones de tráfico MPEG-4, y en términos de calidad de video. Por ello, en esta tarea proponemos evaluar cómo afecta la modificación del IFS a la calidad de video, con objeto de conocer su adecuación para ser usadas en el entorno propuesto. Para ello, se comenzará analizando la situación en la que una estación usa intervalos IFS menores para los terminales móviles que necesitan transferir datos de video, y como estas modificaciones afectan al resto de estaciones que están transfiriendo otro tipo de datos.

A priori, pensamos que la técnica anterior quizás sea demasiado agresiva para la red, ya que al priorizar

todo el tráfico de un terminal móvil, estamos degradando las prestaciones del resto. Por ello, una alternativa intermedia consiste en priorizar sólo uno de los flujos del terminal móvil (el que lleva el flujo de datos importante del codificador jerárquico). En este caso el efecto sobre los otros terminales móviles de la red será menor, aunque la calidad del vídeo también lo será.

Como en los casos anteriores, consideramos un descarte de paquetes por agotamiento de su vida máxima.

• Tarea 2.4 : Técnicas basadas en el ajuste del algoritmo de backoff y su impacto sobre la calidad de video. Tal y como se ha comentado en los antecedentes, otra posibilidad es ajustar algunos parámetros del

algoritmo de backoff del terminal móvil. Con ello, al asignar tiempos límites menores, conseguimos dar mayor prioridad a un terminal móvil, después de una colisión. En este caso, los resultados deben ser más impredecibles, ya que al reducir el factor multiplicativo que controla el incremento del intervalo de backoff después de cada colisión, pero con ello no aseguramos que ese terminal móvil se priorice siempre frente al resto.

Nuestro objetivo es evaluar como se ve afectada la calidad de la secuencia de video bajo distintas

situaciones de terminales y tráfico de fondo, y comparar los resultados obtenidos con los de la tarea anterior. De esta forma, dispondremos de información para realizar con garantías el tercer módulo, en el que se plantea el uso conjunto de ambas técnicas.


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MODULO 3: DESARROLLO DE UN PROCEDIMIENTO DINAMICO DE AJUSTE DE PARAMETROS EN EL MAC DE LA WLAN PARA LA TRANSMISION EFICIENTE DE VIDEO MPEG-4 Una vez analizados los efectos que produce sobre la calidad de video las distintas posibilidades de actuar independientemente en el IFS y el algoritmo de backoff, es el momento de considerar en conjunto ambas técnicas, tal y como propone el estándar IEEE 802.11e. Así mismo, es el momento de considerar distintas políticas de descarte controlado de información. Para ello, consideraremos el ajuste simultáneo de los principales parámetros (IFS, Cwmín, CWmax, L), en base a la experiencia previa. El objetivo final es proporcionar un mecanismo dinámico que bajo determinadas situaciones, realice el ajuste de uno o varios de esos parámetros, con el objetivo de mejorar la calidad de video degradando lo menos posible al resto de terminales móviles. A continuación abordaremos cuestiones relacionadas con el descarte de paquetes en las colas de acceso al MAC. Según estudios previos [¡Error! Marcador no definido.], sabemos que la calidad de video puede mejorarse mucho realizando políticas de descartes selectivos, por lo que analizaremos distintas políticas de este tipo. En una WLAN con acceso DCF (o EDCF), ocurrirá con mucha frecuencia que el tiempo de transmisión se alargará demasiado para algunos paquetes, por lo que en determinadas circunstancias será mejor eliminarlos (incluso antes de que se agote su vida) • Tarea 3.1: Diseño de un procedimiento de ajuste dinámico de parámetros

En esta tarea consideramos un MAC del tipo IEEE 802.11e, en el que existen dos colas de acceso controladas por un controlador (ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. en la página ¡Error! Marcador no definido.), de forma que a cada una de ellas se le aplican valores de IFS, Cwmín, CWmax o L distintos. Puesto que ya conocemos el efecto producido sobre la calidad de video la modificación de cada uno de esos parámetros, se trata de desarrollar un algoritmo que determine en cada instante los valores más adecuados para preservar la calidad de video. En este instante del proyecto, ya se dispone de la experiencia adquirida en el módulo anterior, por lo que el comportamiento de esos parámetros con tráfico VBR será conocido y será más sencillo realizar el ajuste. Esto es lo que propone el draft IEEE 802.11e, pero deja libertad para la selección de los procedimientos de ajuste de parámetros, por lo que en esta tarea propondremos valores y procedimientos que permitan mejorar la calidad de video multiplexado transmitido por la WLAN. En esta tarea realizaremos descartes de paquetes sólo en aquellos casos en los que se agote su vida.

• Tarea 3.2: Diseño y evaluación de técnicas de descarte selectivo de paquetes en el acceso al MAC

Independientemente de los desarrollos y ajustes realizados en las tareas anteriores, en la red se van a producir colisiones que provocarán una retransmisión de paquetes. Además, como consecuencia de la contención, puede ocurrir que determinados paquetes se demoren más de lo deseable.

Hasta ahora, sólo hemos descartado paquetes que han ido agotando su vida media, pero sabemos por

estudios previos que es posible reducir la congestión de la red y mejorar la calidad de video realizando descartes selectivos, incluso antes de que ocurra el agotamiento de su vida. Por ello, en esta tarea se considerarán varias alternativas evaluando su comportamiento en términos de calidad de video.

Con objeto de proporcionar esa funcionalidad, en esta tarea se propone implementar un sencillo

mecanismo de descarte de paquetes basado en la existencia de flujos diferenciados y que posibilite el descarte de paquetes de acuerdo con distintas estrategias (paquetes que han sobrepasado un umbral de permanencia, paquetes demorados frente a otros posteriores ya transmitidos, etc.).

El objetivo no es desarrollar políticas complejas de descartes, sino analizar las que han propuesto otros

autores y en base a ellas, proponer mejoras a las mismas.


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• Tarea 3.3 : Evaluación conjunta del procedimiento de ajuste dinámico con descarte selectivo Una vez llegados a este punto, se habrá desarrollado el procedimiento de ajuste selectivo de parámetros y

conoceremos el efecto producido por distintas políticas de descarte de información. Por ello, es necesario evaluarlo todo en conjunto, considerando distintos entornos y distintos niveles de carga en la red.

Partiremos de una pareja emisora-receptora de video, e iremos aumentando la carga de la red añadiendo

fuentes best-effort y nuevas parejas de fuentes de video. Con ello, conoceremos la mejora obtenida en cuanto al número de terminales soportados para una calidad de video estimada, así como la mejora de la calidad obtenida para un número fijo de terminales. Puesto que se disponen de los resultados obtenidos en el módulo 2, podremos comparar las mejoras ofrecidas por nuestra propuesta.

También es posible que al actual conjuntamente el procedimiento de ajuste dinámico con el de descarte,

haya que realizar pequeños ajustes en ambos, por lo que esto se analizará en esta tarea.

MODULO 4: EVALUACIÓN GLOBAL DE LOS SISTEMAS PROPUESTOS

En los módulos anteriores se han ido mostrando los problemas encontrados en la transmisión de vídeo sobre redes inalámbricas, tanto desde el punto de vista del codificador como de la red, y se han ido modelando y evaluando las diferentes propuestas individualmente para solventar estos problemas, mostrando la eficiencia de cada una de ellas. Estas propuestas se han agrupado en dos bloques, que se corresponden con el codificador MPEG-4 (módulo 1) y la red (módulos 2 y 3). Por ello, es importante evaluar el sistema global de codificación y transmisión robusta de vídeo sobre redes inalámbricas propuesto. Es decir, se trata de verificar de forma coordinada todas las propuestas realizadas en cuanto al algoritmo de codificación robusta y el algoritmo de control del MAC con ajuste dinámico de parámetros y descarte selectivo.

En primer lugar se realiza la evaluación sobre la herramienta de simulación OPNET y posteriormente se

usa un entorno real, para comparar resultados. • Tarea 4.1: Modelado y evaluación de prestaciones del sistema global propuesto

En esta tarea se realizará una evaluación de prestaciones conjunta del procedimiento de codificación robusto propuesto, la técnica ECT correspondiente y el procedimiento de ajuste dinámico de parámetros del MAC con descarte controlado. Nuestro objetivo es evaluarlo con distintos tipos de carga y tráfico de fondo, para verificar la bondad de las propuestas realizadas.

Con esta evaluación conjunta comprobaremos las mejoras obtenidas en el sistema y realizaremos unos

últimos ajustes, si se consideran necesarios. • Tarea 4.2: Experimentación mediante uso de dispositivos portátiles

Como se ha comentado previamente, en el laboratorio de redes de la EPSA se dispone de una red inalámbrica IEEE 802.11b que conecta varias estaciones fijas y móviles. Además, se está a la espera de adquirir una IEEE 802.11a cuando el gobierno español la homologue. Esta red dispondrá de tarjetas de red basadas en el chipset Intersil Prism 2.1 del cual está disponible el manual de desarrollo software [¡Error! Marcador no definido.] que proporciona información sobre como programar el driver para modificar los parámetros de operación de las tarjetas.

Según se vayan desarrollando las distintas tareas, en aquellas cuyos desarrollos sean susceptibles de ser verificados en un entorno real, se probarán en la red. Independientemente de ello, en esta última tarea se verificará también la propuesta final realizada.

En esta verificación se considerarán varias situaciones en cuanto a número de terminales y situación de

estos, de forma que se darán distintas circunstancias de interferencias, atenuaciones, distorsiones, etc, lo que a fin de cuentas se traducirá en unos patrones de errores.


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Los valores obtenidos en estas pruebas reales se compararán con los obtenidos en las simulaciones.

Como se ha observado a lo largo de la descripción del proyecto, hay algunas tareas que se pueden solapar en el tiempo. En la siguiente se muestra la planificación temporal de tareas propuesta.

Tarea 1er Año 2º Año

3er Año

INVESTIGADOR Tarea

1 er

Sem 2º Sem 1 er

Sem 2º

Sem 1 er Sem

2º Sem

1.1 Estudio de las características de MPEG-4

1.2

Estudio y evaluación de técnicas de codificación robusta de video propuestas por el estándar MPEG-4, en canales inalámbricos con errores

1.3 Desarrollo y evaluación de nuevas técnicas

UEP de codificación robusta de señales de video codificadas MPEG-4

1.4 Evaluación de técnicas de regeneración de video (ECT)

1.5 Evaluación en conjunto de las nuevas técnicas propuestas

2.1 Estudio y modelado de la capa de control de acceso al medio IEEE 802.11

2.2 Análisis y evaluación de la calidad de video

transmitido sobre redes inalámbricas IEEE 802.11a/b

2.3 Técnicas basadas en la modificación del IFS y su impacto sobre la calidad de video

2.4 Técnicas basadas en el ajuste del algoritmo

de backoff y su impacto sobre la calidad de video

3.1 Diseño de un procedimiento de ajuste dinámico de parámetros

3.2 Diseño y evaluación de técnicas de descarte selectivo de paquetes en el acceso al MAC

3.3 Evaluación conjunta del procedimiento de ajuste dinámico con descarte selectivo

4.1 Modelado y evaluación de prestaciones del sistema global propuesto

4.2 Experimentación mediante el uso de dispositivos portátiles

EQUIPO UCLM: 1à Pedro Cuenca; 2 à Luis Orozco; 3 à Antonio Garrido; 4 à Teresa Olivares; 5 à Francisco M. Delicado EQUIPO UPV: METODOLOGIA

La transmisión robusta de video sobre redes inalámbricas es un tema demasiado amplio, siendo imposible realizar un proyecto que incida sobre todos y cada unos de los aspectos relacionados con esa temática, por lo que es fundamental enfocar de forma adecuada el proyecto, decidiendo a priori sobre que aspectos concretos queremos trabajar y cómo influyen estos sobre el proyecto en concreto.


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El enfoque propuesto es el siguiente:

• Esquema de compresión: Se utilizará MPEG-4, pues es muy adecuado para ser utilizado en canales inalámbricos. Para tomar esta decisión se ha tenido en cuenta el bajo caudal que genera, el nivel de robustez del mismo, las posibilidades de escalabilidad que ofrece y el nivel de implantación que está teniendo. Además, también ha sido fundamental el grado de experiencia que tiene el equipo investigador con MPEG-2.

• Tipo de técnicas robustas a investigar: Se han mostrado previamente distintas alternativas a la hora de

diseñar procedimientos de transmisión robusta. En nuestro caso, nos centramos en un conjunto de técnicas que son sencillas de implementar, ofrecen buenos resultados e incorporan baja sobrecarga, que son las UEP (Unequal Error Protection), basadas en descomponer el flujo codificado en dos sub-flujos (o capas), con objeto de transmitirlos con distinto nivel de protección.

• Tipo de redes inalámbricas: Dentro del amplio espectro de tecnologías de redes inalámbricas, centramos

el proyecto sobre las redes de área local (WLAN), y en particular sobre la tecnología IEEE 802.11 b/a, que es la que dispone a día de hoy de una mayor implantación.

• Tipo de acceso al medio: Dentro de las distintas posibilidades de funcionamiento del mecanismo de

control de acceso al medio de la WLAN, nos centramos en el acceso distribuido (DCF), ya que es el que implementan las redes actuales IEEE 802.11, y además es el adecuado para ser usado en modo Ad-Hoc.

En aquellas tareas en las que interviene la red, se utiliza la herramienta de simulación OPNET

Modeler/Radio, que también es conocida por miembros del equipo investigador) y una red local inalámbrica IEEE 802.11b/a. A día de hoy se dispone de una de IEEE 802.11b que incorpora el chipset PRISM 3 y en el momento de iniciar el proyecto se adquiriría una IEEE 802.11a con Chipset PRISM INDIGO. En ambos casos, Intersil CO proporciona comercialmente el manual del programador [¡Error! Marcador no definido.], que indica como acceder a los registros internos de la misma para configurar los parámetros de operación.

En cuanto al desarrollo del proyecto, las tareas relacionadas con los procedimientos de codificación robusta

(módulo 1) se realizarán sobre el codificador MPEG-4 en equipos LINUX. En estos equipos ya están implementadas (de otros proyectos) las herramientas necesarias para evaluar la calidad de video con distintas métricas, por lo que los resultados podrán ser analizados según se obtengan.

En los módulo 2 y 3, para introducir errores sintéticos en el canal de transmisión con objeto de evaluar la

eficiencia de los procedimientos de codificación propuestos, se usará en primera instancia un modelo de Gilbert [¡Error! Marcador no definido.], que también está ya implementado de otros proyectos. Este modelo genera errores muy parecidos a los que se producen en canales inalámbricos. Una vez que se encuentren depurados los procedimientos, los flujos generados se trasladarán a OPNET, usando un sencillo esquema punto-punto con canal inalámbrico. De esta forma, evaluamos el comportamiento de los esquemas de codificación propuestos sin tener en cuenta el efecto que producirá el MAC y el tráfico de fondo que pueda existir en la red.

En las tareas de estos módulos se usará el modelo de red sin modificaciones, con un canal inalámbrico,

usando las trazas generadas por el codificador. De esta forma, conoceremos cual es el comportamiento de la red (incluyendo el MAC original). Aquí también usaremos las trazas obtenidas en el módulo anterior, para transmitirlas por la red inalámbrica. Para ello, será necesario implementar un módulo que lea los ficheros de trazas y se los entregue al adaptador de red para su transmisión, y una vez realizado, se efectuarán distintos tipos de pruebas, para verificar su comportamiento y compararlo con os datos del simulador.

Seguidamente, para todas las tareas que llevan implícito actuaciones sobre el MAC de la WLAN, se utiliza

OPNET. Para ello, contamos con el modelo de la 802.11b que viene incorporado en la librería y a día de hoy también disponemos de modelos de la IEEE 802.11-a, no siendo extraño que cuando se realizara esta tarea, la librería de OPNET incorporaría un modelo propio de esta norma.

En todo el desarrollo de los módulos 2 y 3 se utilizará prioritariamente el simulador, y sólo se trasladarán a


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la red desarrollos ya ajustados en el simulador, para verificar su comportamiento. Por último, en el módulo 4 se juntarán todas las propuestas y se verificará el funcionamiento del sistema conjunto, tanto en el simulador como en la red real.


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Beneficios del proyecto. Especificando lo siguiente:

- Contribuciones científico-técnicas esperables:

- Posibilidades de transferencias tecnológicas:

- Otros: Finalmente, los resultados de investigación que pueda generar este proyecto son de gran interés ya que habitualmente suelen aplicarse en productos comerciales altamente demandados por la sociedad. Es por ello, que el diseño, evaluación y desarrollo de los sistemas


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Difusión y explotación de los resultados indicando:

- Artículos en revistas:

- Capítulos de libros:

- Comunicaciones en congresos:

- Patentes:

- Contratos o convenios:

- Tesis doctorales que puedan derivarse:

- Relaciones con otros centros o participación en redes:

- Propuestas sucesivas a programas internacionales:

- Otros: Teniendo en cuenta que se trata de un proyecto de investigación aplicada sin participación industrial, los resultados obtenidos no serán, en general, directamente transferibles a las empresas a corto plazo, si no más bien a medio plazo. Por ello, la difusión y divulgación de los resultados del proyecto se realizará fundamentalmente mediante publicaciones en congresos internacionales del más alto nivel y revistas . Esta difusión se completará con la inclusión en nuestro servidor Web de todos los trabajos publicados y en curso de evaluación.

En primera instancia se utilizarán congresos para presentar aportaciones parciales, ya que la publicación en revistas supone una demora en la publicación. Además, los congresos permiten contactar con otros investigadores, incluidos los que desarrollan su trabajo en los laboratorios de I+D. Paralelamente, se En cualquier caso, es conveniente publicar también los resultados más relevantes en revistas especializadas, con objeto de darlos a conocer a un mayor número de investigadores. Así pues, los medios propuestos para difundir los resultados de la investigación en este proyecto son:

− Publicación en congresos y revistas internacionales. − Publicación en el servidor Web del grupo de investigación. − Presentación de los resultados de investigación de las empresas.

Basándonos en el ritmo de difusión y explotación de los resultados de los últimos años en el equipo de investigación, y teniendo en cuenta la dificultad que supone estimar con exactitud el número de publicaciones esperables, podemos estimar la siguiente información sobre producción científica para los años de la duración de este proyecto de investigación:

- Artículos en revistas: 2 - Comunicaciones en congresos: 15 - Contratos o convenios: 2 - Tesis doctorales que puedan derivarse: 2


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- Relaciones con otros centros o participación en redes: Universidad Politécnica de Valencia, Universidad

Jaime I de Castellón, Universidad de Ottawa (Canada), participación en las Redes de Excelencia de la Unión Europea.

- Propuestas sucesivas a programas internacionales: SI. VI Programa Marco de la Unión Europea.


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IMPRESO 4 PRESUPUESTO DETALLADO (en proyectos coordinados uno por cada subproyecto) En proyectos coordinados

Nº subproyecto:

Costes de personal de apoyo con cargo al proyecto (euros)

Dedicación al proyecto Ayuda que se solicita

Nombre o perfil requerido

Número de horas/semana

Número de meses

EUROS

Justificación de su necesidad

y tareas que realizará

TOTAL………………………….


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Costes de material inventariable (euros)

Relación de equipamiento propio de otras Entidades del que se dispone para la ejecución del proyecto

Nuevo material que se requiere Coste (*) /EUROS Justificación de su necesidad

TOTAL (*) Debe justificarse adjuntando factura proforma Costes de material fungible (euros)

Ayuda que se solicita Concepto EUROS


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TOTAL……………..

Costes de viajes y dietas (euros)


TOTAL…………


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IMPRESO 4 PRESUPUESTO DETALLADO (en proyectos coordinados uno por cada subproyecto) En proyectos coordinados

Nº subproyecto:

Costes de personal de apoyo con cargo al proyecto (euros)

Dedicación al proyecto Ayuda que se solicita

Nombre o perfil requerido

Número de horas/semana

Número de meses

EUROS

Justificación de su necesidad y

tareas que realizará

TOTAL…………………………. Costes de material inventariable (euros)

Relación de equipamiento propio de otras Entidades del que se dispone para la ejecución del proyecto Dos servidores del grupo de investigación (PCs) Dos tarjetas inalámbricas 802.11 PCMCIA

Nuevo material que se requiere Coste (*) /EUROS Justificación de su necesidad 2 PC puestos de trabajo K7 1GHz, 256KB RAM, Kit multimedia, etc

3.030,52 Se requieren dos puestos de trabajo. La utilización de estos puestos de trabajo permitirá el desarrollo de los codificadores de imagen y vídeo y la evaluación de los protocolos de transmisión en las redes cableadas e inalámbricas

Kit de desarrollo Bluetooth 3.381,40 Imprescindible para conocer en profundidad las características del acceso Bluetooth y evaluar el rendimiento de las comunicaciones multimedia usando esta tecnología, se incluyen un kit de desarrollo de aplicaciones sobre interfaces Bluetooth.

2, UPV


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1 PC Portátil 1532

2 PDAs 1.776,57

Para evaluar el rendimiento en todos sus aspectos de las tecnologías inalámbricas requerimos dispositivos móviles en los que evaluar los prototipos que se proponen. En particular se solicita un PC portátil y dos PDAs con distintas tecnologías de acceso inalámbrico y sistemas operativos.

TOTAL 9.720,49 (*) Debe justificarse adjuntando factura proforma Costes de material fungible (euros)


CDs, DVDs, fotocopias, etc. 900 TOTAL…………….. 900 Costes de viajes y dietas (euros)


Asistencia a congresos, jornadas técnicas y reuniones de trabajo

12.000

TOTAL………… 12.000 Otros costes (euros)

Ayuda que se solicita

Justificación de su necesidad Concepto

EUROS Material bibliográfico: libros, estándares y suscripción revistas

900 Gastos derivados de la adquisición de libros, publicaciones científicas, inscripciones a revistas, etc. que formarán parte del fondo bibliográfico del proyecto.

Cuotas de inscripción a congresos 6.600 Este concepto se refiere al gasto relativo a las cuotas de inscripción. Se solicita la cantidad necesaria para las 12 publicaciones que hemos estimado. En particular correspondería con unas 550 Euros/cuota por término medio.

TOTAL 7.500


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JUNTA DE COMUNIDADES DE CASTILLA-LA MANCHA ...Entidad financiadora: Junta de Comunidades de Castilla La Mancha y Fondo Social Europeo Fecha de la conc esión de la solicitud: 1999