Capítulo 4: REDUCCIÓN DE LA LATENCIA EN LOS SERVICIOS DE DIFUSIÓN
4.2 MÉTODO PARA REDUCIR LA LATENCIA Y EVITAR LAS PARADAS DEL SERVICIO
Esta sección muestra un método para calcular el buffer mínimo que permite evitar las para- das de servicio en un área de cobertura especifica. El método evita el sobredimensionamiento del buffer inicial, y por consiguiente, el incremento excesivo e innecesario del retardo inicial del servicio.
El buffer mínimo se calcula en función de la tasa de error de paquetes del canal eMBMS (PER), el tiempo de ida y vuelta o Round Trip Time (RTT) y el retardo para la recuperación unicast de los segmentos multimedia. Combinando este método con resultados de simulación de diferentes despliegues de la red móvil, es posible analizar el impacto de diferentes parámetros del servicio en el retardo inicial de buffering.
Como se explica en el Capítulo 2, la aplicación de las técnicas AL-FEC, o el uso del modo de transmisión MBSFN, no garantiza que los segmentos multimedia sean entregados correcta- mente a los receptores multicast. Por esta razón, el 3GPP propone utilizar HTTP para recuperar aquellos segmentos que no se transmitan correctamente sobre eMBMS. Sin embargo, el ancho de banda disponible en el canal utilizado para la recuperación unicast de los segmentos es des- conocido y varía dinámicamente, al contrario de lo que ocurre en el servicio eMBMS, donde el ancho de banda es fijo durante toda la sesión. Monserrat et al.[MCFG12] muestran que el ancho de banda máximo asignado al terminal se reduce a medida que aumenta el número de terminales en la celda. Los resultados que presentan en su artículo muestran que el ancho de banda del canal unicast puede ser menor que el bitrate de la representación que se envía por eMBMS. Si esto sucede, el retardo para recuperar el segmento por HTTP será mayor que la duración del propio segmento, lo que podría conllevar la interrupción del servicio si el buffer del reproductor se vacía durante el proceso de recuperación.
Para calcular el buffer mínimo, se realiza un análisis del caso peor, es decir, cuando varios segmentos consecutivos se pierden durante su transmisión sobre eMBMS. El nivel inicial del buffer debe determinarse de forma que la ráfaga de segmentos se recupere por HTTP sin causar la parada del servicio.
Servidor FLUTE/HTTP Servidor de contenidos Cliente DASH Cliente tmcast(n) CLiente FLUTE Red LTE tmcast(n+1) tmcast(n+2) ducast treq(n) treq(n+1) treq(n+2) trec(n) trec(n+1) trec(n+2) Tsgmnt ducast ducast
Figura 4.2: Análisis de retardo. La figura muestra el tiempo que se requiere para recuperar, por HTTP,mseg- mentos consecutivos.
multimedia no se decodifique correctamente en el receptor. Es decir, la probabilidad de que un segmento se recupere por HTTP. Para calcular el buffer mínimo se ha extendido el modelo ana- lítico definiendo un umbral othresholdque representa la probabilidad de que se produzca una parada de servicio. El umbral se relaciona con la probabilidad de quemsegmentos consecutivos se pierdan en el canal eMBMS:
P(fRC)m < threshold (4.3)
Por ejemplo, para garantizar la continuidad de la reproducción durante un largo periodo de tiempo, debe fijarse un valor pequeño delthreshold. Como se mostrará más tarde, esto requiere aumentar el retardo inicial de buffering. En definitiva, dado un valor delthreshold, la parada del servicio se evita si el buffer es lo suficientemente largo como para que se pueda recuperar por HTTP una ráfaga demsegmentos perdidos.
La Figura 4.2 muestra, como ejemplo, la recuperación unicast de tres segmentos perdidos durante su transmisión sobre eMBMS. Se asume que se ha establecido una conexión HTTP persistente. De lo contrario, también habría que considerar un retardo adicional asociado al establecimiento de la conexión TCP. La Figura 4.2 muestra que el retardo para recuperar un segmento por HTTP (ducast) es mayor que la duración del segmentoTsgmnt. Para evitar la para-
da del servicio es necesario ajustar el nivel del buffer al retardo que sufre el último segmento, el que se recupera más tarde. El buffer mínimo necesario puede calcularse, por tanto, como
db =trec(n+2)−treq(n+2) =RT T + 3ducast−2Tsgmnt (4.4)
que se recibe,ducast el retardo para recuperar un segmento por HTTP, yTsgmntla duración del
segmento. Como se puede observar en la figura, en un servicio de streaming multimedia en directo, el reproductor solicita periódicamente los segmentos cadaTsgmnt.
En general, si el retardo para recuperar por HTTP un segmento es mayor que su duración (ducast > Tsgmnt), el buffer necesario para evitar la parada del servicio durante la recuperación
unicast demsegmentos puede calcularse como:
db =RT T +mducast−(m−1)Tsgmnt (4.5)
Sin embargo, siducast< Tsgmnt, el buffer necesario es:
db =RT T +ducast (4.6)
Resumiendo, es posible calcular la probabilidad de que un segmento se recupere por HTTP (ecuación 3.1) a partir del PER y de las ecuaciones que modelan el comportamiento de los có- digos Raptor (ecuaciones 3.2 y 3.3). Esta probabilidad puede utilizarse para calcular el número de segmentos que se perderían en el canal eMBMS de forma consecutiva para un threshold
dado, siendo el threshold la probabilidad de que el servicio se interrumpa (ecuación 4.3). Fi- nalmente, puede calcularse el buffer mínimo (ecuaciones 4.5 y 4.6) a partir del retardo para la recuperación unicast de los segmentos y el RTT. El valor obtenido se específica en el cam- pominBufferTimedel MPD, que índica el número de segmentos que debe almacenar el buffer antes de que la reproducción pueda dar comienzo.