Μελέτη μεθόδων ασφαλούς μετάδοσης πολυμέσων σε σύγχρονα ασυρματικά δίκτυα

Abstract

The main contribution of the thesis is to study the multimedia transmission of encoded video streams in terms of the broadcasting quality and security of data transmission.On the one hand, a study is carried out on the modern video encoding mechanisms in wireless networks based on the separation of coding of the source from the protocols and algorithms of video transmission in channel. In order to simplify the problem of optimization of video transmission, firstly, a study has been conducted on the models for assessing the deterioration of video due to losses in the wireless channel based on simplified statistics of physical level losses. The available solutions were limited to complex analytical methods with little practical application. In the context of this thesis, several results were published in order to achieve a seamless video communication in heterogeneous UMTS and WLAN wireless networks and an analysis of corruption caused by the video transmission on wireless networks. The encoding standard MPEG-4 and H.264/AVC are studied in order to analyse the alteration of perceived video quality when switching of service across heterogeneous wireless networks and an optimal planning algorithm of packet transmission in wireless All-IP networks is proposed. On the other hand, a study on modern mechanisms to support safe and transparent multimedia services based on the above optimization mechanisms is performed. In the context of the thesis a mechanism for secure IP multimedia services is studied and extended. The research activities are based on the extension of the IMS platform to support a common management architecture that supports heterogeneous networks and the use of 802.21 protocol for transparent user switching.To sum up, the individual results of this study can be used for the design, implementation and evaluation of a framework for secure and optimized multimedia services taking into account:-Security issues related to IP audio and video services.-Methods of detection of security problems.-Mechanisms for user authentication during the vertical handover in an heterogeneous environment.-Mechanisms for the improvement of multimedia transmissions that could guarantee a high level of quality of service.

Η κύρια ερευνητική συνεισφορά της διατριβής έχει ως στόχο την μελέτη της μετάδοσης πολυμέσων σε δύο ερευνητικές περιοχές που αφορούν την κωδικοποίηση ϱοών ϐίντεο ως προς την επίδραση στη ποιότητα μετάδοσης και στην ασφάλεια της μετάδοσης δεδομένων.Από τη μια πλευρά, μελετήθηκαν οι σύγχρονοι μηχανισμοί κωδικοποίησης ϐίντεο σε ασύρματα δίκτυα με ϐάση τον διαχωρισμό της κωδικοποίησης της πηγής από τα πρωτόκολλα και τους αλγορίθμους της διάδοσης του ϐίντεο στο κανάλι. Προκειμένου να απλοποιηθεί το πρόβλημα της ϐελτιστοποίησης της μετάδοσης του ϐίντεο, πρώτα μελετήθηκαν μοντέλα εκτίμησης της αλλοίωσης του ϐίντεο λόγω των απωλειών στο ασύρματο κανάλι, που ϐασίζονταν σε απλοποιημένες στατιστικές ϑεωρήσεις της απώλειας μόνο στο ϕυσικό επίπεδο. Οι προτεινόμενες λύσεις περιορίζονταν σε πολύπλοκες αναλυτικές μεθόδους με μικρή πρακτική εφαρμογή. Στα πλαίσια της εκπόνησης της διατριβής αυτής δημοσιεύθηκαν τα αποτελέσματα για την επίτευξη αδιάλειπτης επικοινωνίας ϐίντεο σε ετερογενή UMTS και WLAN ασύρματα δίκτυα και την ανάλυση της αλλοίωσης που προκαλείται κατά την μετάδοση ϐίντεο σε ασύρματα δίκτυα. Μελετήθηκε το πρότυπο κωδικοποίησης MPEG-4 και H.264/AVC, ώστε να αναλυθεί η αλλοίωση της αντιλαμβανόμενης ποιότητας του ϐίντεο κατά την μεταγωγή της υπηρεσίας μεταξύ ετερογενών ασύρματων δικτύων και να προταθούν ϐέλτιστοι αλγόριθμοι προγραμματισμού της μετάδοσης πακέτων σε ασύρματα All-IP δίκτυα.Από την άλλη μεριά, μελετήθηκαν οι σύγχρονοι μηχανισμοίγ ια την υποστήριξη ασφαλών και διαφανών υπηρεσιών πολυμέσων με ϐάση τους παραπάνω μηχανισμούς ϐελτιστοποίησης. Στα πλαίσια της διατριβής μελετήθηκαν και αναπτύχθηκαν μηχανισμοί για ασφαλείς IP πολυμεσικές υπηρεσίες. Οι ερευνητικές προσπάθειες που πραγματοποιήθηκαν ϐασίστηκαν στην επέκταση της πλατφόρμας IMS για την υποστήριξη μιας κοινής αρχιτεκτονικής διαχείρισης που ϑα υποστηρίζει ετερογενή δίκτυα καθώς και την χρησιμοποίηση του πρωτοκόλλου 802.21 για την διαφανή μεταγωγή χρηστών.Συνοπτικά, τα επιμέρους αποτελέσματα αυτής της μελέτης μπορούν να αξιοποιηθούν για τον σχεδιασμό, την υλοποίηση και την αποτίμηση ενός πλαισίου ασφαλών και ϐελτιστοποιημένων υπηρεσιών πολυμέσων λαμβάνοντας υπόψιν:-Προβλήματα ασφαλείας,επιθέσεων που άπτονται των IP υπηρεσιών ϐίντεο και ϕωνής.-Μέθοδοι ανίχνευσης προβλημάτων ασφαλείας.-Μηχανισμών ταυτοποίησης χρηστών κατά τη μεταγωγή σε ένα ετερογενές περιβάλλον.-Μηχανισμών ϐελτιστοποίησης της μεταδιδόμενης πολυμεσικής πληροφορίας εξασφαλίζοντας υψηλή ποιότητα υπηρεσίας.