Gestione di flussi video a descrizioni multiple su reti P2P tramite giochi cooperativi

In questa tesi sono presentati dei meccanismi di classificazione di pacchetti video, codificati tramite codifica a descrizioni multiple (MDC). Lo scopo del lavoro riguarda la trasmissione efficiente di flussi video attraverso reti P2P. A tal fine, la sequenza video viene dapprima divisa in diversi sottoinsiemi di informazione chiamati descrizioni. Quando tutte le descrizioni sono ricevute correttamente, il decodificatore è in grado di ricostruire il segnale originario, mentre se si verificano degli errori di trasmissione è possibile sfruttare la ridondanza condivisa tra tutte le descrizioni per stimare i dati persi e ricostruire una approssimazione del segnale originale. Questo tipo di codifica si è dimostrato particolarmente efficace per la distribuzione di contenuti audio/video attraverso canali affetti da perdite di vario genere. Nel primo capitolo sono quindi definite le problematiche tipiche di una trasmissione su reti peer-to-peer che portano ad una inevitabile perdita di pacchetti. La natura di queste perdite può infatti dipendere dallo stato del canale, dalle congestioni della rete e dai ritardi di trasmissione. Nel secondo capitolo sono illustrati nel dettaglio diversi meccanismi di codifica a descrizioni multiple e lo schema utilizzato per la codifica di sequenze video. Lavori di studi precedenti, hanno dimostrato come la suddivisione dei pacchetti in diverse classi di servizio a diversa priorità possa portare ad un miglioramento delle prestazioni ottenute attraverso la sola applicazione della codifica MD. Questo lavoro di tesi si propone di unire i vantaggi della codifica MD all'utilizzo di diverse classi di servizio, attraverso l'introduzione di algoritmi efficienti di classificazione per i pacchetti appartenenti alle diverse descrizioni. Questi algoritmi fanno uso di quella teoria nota come Teoria dei Giochi, definendo il problema di classificazione come un gioco in cui le descrizioni della codifica MDC rappresentano i giocatori, mentre le classi di servizio dei diversi pacchetti corrispondono alle possibili strategie da adottare. In particolare, i meccanismi di classificazione sviluppati utilizzano un approccio cooperativo, in cui i diversi giocatori hanno la possibilità di coalizzarsi tra loro per migliorare il proprio guadagno. La teoria dei giochi è descritta nel terzo capitolo, mentre nel quarto capitolo è definito un particolare meccanismo chiamato DiffServ, che permette di classificare i pacchetti all'interno di una rete in base al loro livello di importanza. La classificazione prevede la suddivisione dei pacchetti in tre diverse classi di servizio secondo le specifiche definite dal protocollo srTCM (introdotto anch'esso nel quarto capitolo). Nel quinto capitolo è stato definito nel dettaglio lo schema di codifica implementato e i diversi meccanismi di classificazione sviluppati attraverso la teoria dei giochi cooperativi. Infine, nel Capitolo 6, sono illustrati i modelli di rete realizzati per la simulazione dell'intero sistema. Le diverse architetture sono state create attraverso l'ambiente di simulazione NS2 (Network Simulator version 2). Sono state realizzate varie topologie di rete di diversa complessità, in modo da riprodurre più fedelmente possibile le strutture tipiche di una rete P2P. Infine, per ogni modello di rete e meccanismo di classificazione implementato, sono stati riportati i risultati ottenuti, i grafici e le conclusioni