Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Stable Communication Over a Wireless Network Under Heavy Load

Eklund, Mattias LU and Nilsson Nyman, Carl (2018) EITM01 20172
Department of Electrical and Information Technology
Abstract
For our master's thesis we have worked with a company called Uniti to help them establish a system for communicating with their autonomous vehicle during a public demonstration. This included handling a video feed from the vehicle as well as assuring low latency for said feed. For the purposes of this thesis the targeted latency was below 200ms.

In order to construct a solution which met our requirements we looked at several combinations of wireless mediums and video encoding standards. For our thesis work we considered Wi-Fi and LTE as network mediums as well as JPEG and H.264 as video encoding standards.

We implemented several combinations of network mediums and video encoding standards to see whether or not they would perform well... (More)
For our master's thesis we have worked with a company called Uniti to help them establish a system for communicating with their autonomous vehicle during a public demonstration. This included handling a video feed from the vehicle as well as assuring low latency for said feed. For the purposes of this thesis the targeted latency was below 200ms.

In order to construct a solution which met our requirements we looked at several combinations of wireless mediums and video encoding standards. For our thesis work we considered Wi-Fi and LTE as network mediums as well as JPEG and H.264 as video encoding standards.

We implemented several combinations of network mediums and video encoding standards to see whether or not they would perform well within the latency criteria. We then tested these solutions in a wireless environment with a moderate amount of load on it. During the tests we took sample data which we later analyzed. This data was in turn used to determine whether or not a certain solution was within margins for our project as well as reliable enough.

We found that a Wi-Fi connection yielded results within the required boundaries when using both JPEG and H.264 as the video coding standards, with varying but yet acceptable results. On the other hand LTE was found to deliver less desirable results although LTE could provide certain other benefits such as being functional at longer ranges. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Vi har arbetat med trådlös kommunikation för att undersöka en möjlig lösning för att streama video
från ett fordon i rörelse till en stationär mottagare. Under våra tester så använde vi video-kodnings
standarderna H.264 och MJPEG. Vi testade även att använda både WiFi samt LTE som trådlösa
medium för att transportera data mellan enheter. Vi utförde sedermera tester på kombinationer av
dessa medium och kodningsstandarder för att mäta latens och paketförlust. Igenom dessa tester så
kom vi fram till att gällande kodningsstandard så ger MJPEG och H.264 liknande värden, men att
MJPEG varierade mindre och därför var mer stabilt. Gällande medium märkte vi att WiFi gav betydligt
lägre latens och mindre varians än LTE. Detta ledde oss till... (More)
Vi har arbetat med trådlös kommunikation för att undersöka en möjlig lösning för att streama video
från ett fordon i rörelse till en stationär mottagare. Under våra tester så använde vi video-kodnings
standarderna H.264 och MJPEG. Vi testade även att använda både WiFi samt LTE som trådlösa
medium för att transportera data mellan enheter. Vi utförde sedermera tester på kombinationer av
dessa medium och kodningsstandarder för att mäta latens och paketförlust. Igenom dessa tester så
kom vi fram till att gällande kodningsstandard så ger MJPEG och H.264 liknande värden, men att
MJPEG varierade mindre och därför var mer stabilt. Gällande medium märkte vi att WiFi gav betydligt
lägre latens och mindre varians än LTE. Detta ledde oss till slutsatsen att WiFi kombinerat med
MJPEG gav den bäst passande lösningen till scenariot för vårt problem. H.264 och LTE hade dock
betydliga fördelar som kunde spelat stor roll ifall scenariot hade varit annorlunda då t.ex. H.264
fungerar bättre med lägre överföringshastigheter och LTE har substantiellt bättre räckvidd än WiFi.
Det behov som vi adresserat i detta arbete är möjligheten att kunna observera ett fordons framfart i
nåra till realtid. Detta för att kunna ta rationella beslut gällande omkringstående personers säkerhet
under demonstrations-event. Att visa upp autonoma funktioner på fordon i nära anslutning till
människor behöver göras med försiktighet så att ingen kommer till skada, det har hänt att autonoma
fordon har kört på människor under demonstrationer då fordonets bromsar inte aktiverats i tid.
En dator kommer kunna göra snabbare bedömningar för situationer som den känner igen än vad en
människa kommer att kunna göra. Dock så kommer det att uppstå situationer som programvaran inte
är tränad/programmerad för, och i dessa fall behöver man kunna gå in och avbryta körningen och
avsluta så säkert som möjligt.
Vårt arbete är ämnat att användas under en demonstration för att visa upp ett fordon och ger då
begränsade användningsområden för vår lösning utanför sagda demonstration. Detta kommer mest
ifrån att vår lösning är ämnad åt en väldigt konstruerad miljö och mot väldigt specifika mål.
I slutändan behövdes inte den lösning som vi konstruerade då det var möjligt att observera fordonet
direkt, samt att skicka en stoppsignal via en separat WiFi modul till fordonet, men vårt arbete
användes som bas för backkameran då denna gick över ethernet lokalt i fordonet och krävde låg
latens. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Eklund, Mattias LU and Nilsson Nyman, Carl
supervisor
organization
course
EITM01 20172
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
wifi, lte, h.264, jpeg, 4g
report number
LU/LTH-EIT 2018-679
language
English
id
8964326
date added to LUP
2018-12-27 08:20:12
date last changed
2018-12-27 08:20:12
@misc{8964326,
  abstract     = {{For our master's thesis we have worked with a company called Uniti to help them establish a system for communicating with their autonomous vehicle during a public demonstration. This included handling a video feed from the vehicle as well as assuring low latency for said feed. For the purposes of this thesis the targeted latency was below 200ms.

In order to construct a solution which met our requirements we looked at several combinations of wireless mediums and video encoding standards. For our thesis work we considered Wi-Fi and LTE as network mediums as well as JPEG and H.264 as video encoding standards.

We implemented several combinations of network mediums and video encoding standards to see whether or not they would perform well within the latency criteria. We then tested these solutions in a wireless environment with a moderate amount of load on it. During the tests we took sample data which we later analyzed. This data was in turn used to determine whether or not a certain solution was within margins for our project as well as reliable enough.

We found that a Wi-Fi connection yielded results within the required boundaries when using both JPEG and H.264 as the video coding standards, with varying but yet acceptable results. On the other hand LTE was found to deliver less desirable results although LTE could provide certain other benefits such as being functional at longer ranges.}},
  author       = {{Eklund, Mattias and Nilsson Nyman, Carl}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Stable Communication Over a Wireless Network Under Heavy Load}},
  year         = {{2018}},
}