計劃名稱:

在行動通訊網路進行即時影音串流群播的ARQ 重傳機制: 演算法設計與NS-3 模擬實作

中文計畫摘要：

在行動通訊網路中(3G/4G)，使用群播(Multicast)技術傳送即時影音串流可以達到節省頻寬的目的，但是在傳統的群播機制中對於錯誤封包並沒有使用重傳機制，在封包容易受到干擾而錯誤的無線行動通訊網路中，如果不重傳錯誤封包將造成很高的錯誤率而嚴重影響影音播放的品質。另外，即時(Real-time)影音串流由於有嚴格的時間限制(Time constraints)，如果使用End-to-end的重傳機制，例如TCP，將不具備任何時效性，但是若能善用行動通訊網路中的基地台 (BS)或閘道器(Gateway)來執行封包的重傳將有可能在封包的時限內完成。本計畫因此提出一套運用在行動通訊網路中即時影音群播的ARQ (Automatic Repeated Request)重傳機制，本重傳機制可以讓BS/Gateway在即時影音串流的時限內蒐集群播群組(Multicast group)中每一個行動主機(MS)的ARQ Feedback訊息以執行有效的重傳，本重傳機制也考慮在群播中進行重傳時所必須付出的多餘頻寬代價與MS能容忍重傳的時間限制。

本計畫共分成兩年，第一年為影音群播的ARQ重傳機制與相關演算法的設計，包含在基地台/閘道器的確保重傳封包時效性演算法與在行動主機上回傳ARQ Feedback的演算法。第二年為了驗證本重傳機制的效能，我們將使用NS-3進行此群播重傳機制的模擬，使用模擬結果來驗證本計畫所提出的ARQ重傳機制是可以在時限內執行重傳並提升群播群組內行動主機的影音播放品質，另外，本計畫也會研究使用本重傳機制時所必須付出的額外頻寬(Extra bandwidth)代價。

關鍵字 ：影音串流、群播、重傳、行動通訊網路、ARQ、時間限制。

計劃名稱:

無線網路上新增Negative ACK 的UDP 群播重傳機制: Linux 平台設計與實作
(A Retransmission Mechanism for UDP Multicasting by Adding Negative ACK in Wireless Networks: Design and Implementation on Linux Platform)

中文計畫摘要：

無線網路上利用群播來傳送資料可以有效避免網路頻寬的浪費，但是在無線網路的協定中，並沒有針對群播封包提供一套錯誤回復的機制，所以當封包受到無線干擾或是網路壅塞時，接收端將無法接收到完整的資料，因此本計畫提出一套在無線區域網路上新增NACK (Negative ACK)的群播重傳機制，讓發送端可以有效地整合接收端的NACK封包，並根據接收端回報的網路狀況來動態調整重傳的參數。為了驗證我們的機制，我們將在Linux平台上設計與實作三個部份；首先，在傳送端發送資料前我們會為每筆資料利用RTP序列號碼來建立發送端的Retransmission Buffer；第二，我們會在接收端無線網卡的驅動程式中安裝一套封包的檢驗模組，來得知封包是否因為無線干擾的影響而導致CRC檢驗錯誤，再利用NACK來通知發送端，如此發送端便可了解封包丟失的原因以及有那些封包丟失；最後則是發送端利用RTCP計算出RTT並推導出RTO，並根據RTO以及封包丟失的原因計算重傳的時間，當時間到期時再利用群播方式重傳遺失的封包。

本計畫總共分成兩年，在第一年，我們將設計具有NACK的群播重傳機制，此機制主要分為三項; (1) 利用RTP序列號碼來建立發送端的Retransmission Buffer，(2)在無線區域網路上的接收端設計封包遺失的偵測機制，(3) 在影音伺服器端根據RTO計算遺失封包的重傳時間。在本計畫的第二年，為了驗證所提出的演算法確實可以在無線區域網路上使用NACK來重傳遺失的群播封包，我們將使用自建的影音伺服器在Linux平台上使用C/C++撰寫上述三種模組，以實作的成果來驗證本計畫所提出具有NACK的群播重傳機制，確實可以改善影音串流的播放品質。

關鍵字 ：群播、重傳、NACK、RTP、RTO、Linux。