Transmisión robusta de vídeo en redes vehiculares

Resumo

En el futuro, las redes vehiculares serán tan comunes como actualmente lo son los smartphones. Los vehículos estarán equipados con multitud de sensores de todo tipo, con una cierta capacidad de proceso y la posibilidad de comunicarse entre sí y con la infraestructura disponible, siendo capaces de recoger información, elaborarla y distribuirla. Una de las tecnologías que serán críticas para la implantación de servicios de información en las redes vehiculares es la transmisión de vídeo. La transmisión de vídeo está asociada a aplicaciones que van desde el entretenimiento digital hasta las aplicaciones de seguridad, como la vídeo-llamada de emergencia, pasando por otras como la publicidad contextual, o la información turística. Aunque la transmisión de vídeo en redes vehiculares puede tener multitud de usos beneficiosos, se encuentra con dos grandes dificultades. Por una parte, debido a su naturaleza inalámbrica y a la movilidad de sus nodos, las redes vehiculares sufren particularmente un mayor impacto en la comunicación debido a la pérdida de paquetes. Por otra parte, el vídeo digital tiene unos altos requerimientos en cuanto a recursos, tanto por el alto volumen de datos que maneja como por los grandes requerimientos de cómputo necesarios para poder comprimir el vídeo a transmitir. Esta tesis aborda estos dos problemas, teniendo como objetivo principal la viabilidad de la transmisión de vídeo en estas redes. Por una parte busca la eficiencia en el procesamiento, proponiendo técnicas de computación paralela para acelerar la compresión de vídeo y por otra parte busca la robustez frente a la pérdida de datos, proponiendo soluciones para mejorar la calidad de experiencia del usuario. En cuanto a la utilización de las técnicas de paralelismo para acelerar la codificación de vídeo, se han diseñado dos aproximaciones distintas. En la primera aproximación se aplica una paralelización de alto nivel, en la que las estrategias de paralelismo están diseñadas a nivel de grupo de cuadros o imágenes. En esta aproximación se proponen diferentes agrupaciones de los cuadros que componen una secuencia y cada grupo se asigna a un procesador distinto para que sean procesados en paralelo. La segunda aproximación es a bajo nivel y está basada en dividir cada cuadro de la secuencia en varias regiones y asignar cada región a un procesador para que trabajen en paralelo. Para cada una de las diferentes aproximaciones se ha evaluado la capacidad de aceleración en la codificación del vídeo así como la distorsión introducida. Para añadir robustez a la transmisión de vídeo (y en línea con la segunda de las dos aproximaciones de computación paralela) se ha dividido cada cuadro en varias regiones, con el objetivo de ajustar el tamaño de cada área codificada al tamaño máximo de transmisión de datos, lo cual mejora la robustez en cuanto a la pérdida de paquetes, pero implica aumentar la tasa de paquetes por segundo a transmitir, lo que puede implicar una mayor tasa de pérdidas. Mejorar la robustez global requiere buscar un equilibrio para que la solución no se convierta en el problema. También se han propuesto técnicas de corrección de errores a nivel de red para paliar la incidencia de las pérdidas en la decodificación de los datos. Además, se han tenido en cuenta las características específicas de la codificación y decodificación del vídeo, tales como los modos de compresión, con el fin de mejorar la calidad final del vídeo reconstruido. Esta tesis se ha realizado bajo la modalidad de presentación de tesis doctorales con un conjunto de publicaciones, recogida en la normativa de la Universidad Miguel Hernández de Elche. En cumplimiento de dicha normativa se han incorporado las publicaciones que la componen como anexo y se han incluido las secciones correspondientes a la descripción general de los trabajos, el resumen global de los resultados obtenidos y las conclusiones finales.