Les limitations des liaisons sans fils dans le streaming multimédia

https://wiki.epfl.ch/pierre-etienne/computing/technology/streaming-multimedia-wifi   (http://blogs.epfl.ch/article/29239)

Les limitations des liaisons sans fils dans le streaming multimédia

Bonjour,

J'ai eu l'occasion de tester le boîtier multimédia 'EMTEC Movie Cube N200' (la review va suivre).

Ce produit propose une clef USB Wi-Fi avec la norme "g", en option (que je n'ai pas testée); j'utiliserai, à la place, un AP bridge équivalent.

Si de surfer sur Internet, autorise des "lag's" (temps de latence), avec une liaison qui fait du streaming multimédia (en d'autres termes, c'est de passer de l'audio ou de la vidéo!), cela ne sera pas admis, car on aura … des coupures de son (le fameux "silence numérique"), et une image qui se fige!

Les fabricants (c'est leur rôle), tentent de vous convaincre que leurs produits sans fil, sont fantastiques en matière de débit (Mb/s); la réalité est moins optimiste.

Les tests en laboratoire, pour une question d'uniformisation des protocoles, sont de mesurer un "best effort", qui donnent de belles valeurs à X mètres, ne vous seront pas très utiles, quand il s'agira de passer les murs et les sols/plafonds (quel épaisseur et quelle matière?).

Pour rappel, le but d'une liaison sans fil (à moins que vous soyiez adeptes du WAF (Woman Acceptance Factor ), ce n'est pas de supprimer un malheureux câble sur quelques mètres, mais de devoir éviter de percer les murs, sols, … pour le passer. La distance sera donc plus importante et avec des obstacles.

J'ai eu l'occasion de tester la norme Wi-Fi la plus récente, soit la norme "n" (qui n'est plus "draft"), et à deux mètres de distances, entre l'AP et le client, j'ai pu obtenir un débit "best effort" de l'ordre de 4 – 5 MBytes/s (32'000 – 40'000 kbps), avec du matériel de la marque Edimax.

Par contre, dès que l'on s'éloigne et que l'on doit passer les murs,…, cela devient assez identique à de la "bonne vieille" norme "g".

 

Dans mon test, j'ai utilisé une liaison Wireless avec la norme "g", en cryptant avec WPA et une clef de 57 caractères:

- Access Point : router 'US Robotics USR5461' + antenne externe

- Client (Mode bridge 'Station Infrastructure') 'Edimax EW-7206APg' + antenne externe

 

Première chose: l'utilisation d'une petite antenne externe, avec un pied magnétique fait la différence (à condition que l'équipement soit équipé d'un connecteur type SMA), et son emplacement en hauteur dans la pièce, améliorera la qualité du signal, ce qui aura une influence directe sur le débit.

Dans mon cas, avec une dizaines de mètres "à vol d'oiseau", et en devant passer deux murs de brique standart, j'arrivais à atteindre un débit de l'ordre de 700 kBytes/s, assez stable au niveau de la qualité. C'est un bon résultat, mais qui est sensible au déplacement des personnes dans l'appartement, ainsi que d'autres conditions, comme l'encombrement des canaux radio, si les portes sont ouvertes ou fermées, …

Rien n'empêche d'utiliser une plus grosse antenne, même à l'intérieur d'une pièce … restera l'aspect 'design' qui "risquera de ne pas le faire" (Toujours le "WAF") :-)

N'oubliez pas que la source, c'est-à-dire le routeur qui fait office d'Acess Point (AP), a une antenne, voir plusieurs pour la norme "n", ne doit pas être caché derrière un meuble, mais bien dégagé (les antennes surtout). Là aussi, entre esthétique et propagation des ondes, il faudra faire un choix !!! ("WAF" toujours et encore!)

A noter, qu'avec une liaison externe, ayant une situation dégagée, en ligne directe entre deux immeubles, et des antennes directives avec un haut gain, il est envisageable d'avoir un excellent signal et d'obtenir un très bon débit; mais quand on compte tout l'équipement, cela n'est pas bon marché!

 

Petit rappel: une liaison Wi-Fi s'apparente à un HUB, et la bande passante est totalisée pour tous les clients qui s'y connectent. Si il est envisageable que plusieurs personnes, dans un même foyer, écoutent des fichiers MP3, ou la radio via le Wi-Fi, avec des films, on atteindra très rapidement les limites… A moins d'installer plusieurs AP, qui seront autant de sources indépendantes.

 

Bien que cela ne soit pas le sujet, le serveur a aussi son importance. Dans mes expériences décrites au point suivant, j'ai utilisé un vieux laptop de plus de 5 ans, avec une liaison en RJ45 100 Mb/s jusqu'au routeur "US Robotic". Le disque dur commence à être plus que plein, avec de la défragmentation importante. Cela n'a pas été critique pour une liaison avec un câble RJ45 au boîtier multimédia (EMTEC Movie Cube N200).

Par contre, faites attention avec les enclosure réseau (NAS): certains ont un débit brute "best effort" de l'ordre de 1 - 3 MB/s … Si cela ne posera pas de problème pour des fichiers multimédia standart, attention avec la "FULL HD"! Toutes ces boîtes, bien qu'affichant que l'interface réseau est 100 Mb/s voir 1 Gb/s, n'ont souvent pas le CPU suffisamment puissants, et le débit réel est souvent bien décevant! Le prix en est un facteur!

 

 

Streaming de fichiers multimédia à travers du Wi-Fi norme "g"

En audio et en vidéo, on donne un débit global (son / son+image) en [kbps] (ou en [Mbps]).

Pour rappel:      8 bits = 1 Byte             8 kbit/s = 8 kbps = 1 kB/s

Les valeurs qui suivent, sont pour donner une comparaison et un ordre de grandeur, basé sur la même unité de débit en [kbps] (kilo bit par secondes):

 

* Une liaison réseau câblée RJ45   100 Mb/s ->     100'000 kbps

* Une liaison réseau câblée RJ45     1 Gb/s ->    1'000'000 kbps

 

[Ceci est un ordre de grandeur et pas un absolu!]

* Une liaison Wireless "g"  @2m  ~   3 MB/s ->        24'000 kbps

* Une liaison Wireless "g"  @10m ~ 750 kbps ->        6'000 kbps

* Une liaison Wireless "n"  @2m  ~   5 MB/s ->        40'000 kbps

 

* Abonnement Internet ("Best Effort") # download    20'000 kbps

                                                           # upload      2'000 kbps

 

Si je reprends mon exemple, 700 kBytes/s (best effort) donne 5'600 kbps. On sera optimiste avec une valeur de 6'000 kbps que j'ai réussi à dépasser, en tenant l'antenne à la main en hauteur, bien dégagée! (c'est vraiment un "best effort (physique)", pendant ces vacances, de la part de l'auteur de ce document …)

 

Voici les débits de fichiers multimédia que j'ai testés; ils sont assez représentatifs de ce qui existe sur Internet:

 

* Fichier audio MP3                                                        320 kbps

* Streaming WebRadio                                 128 kbps – 256 kbps

* Fichier audio WAV (PCM = qualité exacte CD audio)     1'411 kbps

 

* Fichier AVI MPEG-4 ASP (Xvid/DiVx) 720 x 576            2'000 kbps

* DVD 720 x 576 (moyenne – débit maximum)   4'000 - 9'800 kbps

 

* Fichier MKV MPEG-4 AVC "HD Ready" 1'280 x 544         5'400 kbps

* Fichier MKV MPEG-4 AVC "FULL HD"  1'920 x 1'080      10'600 kbps

 

J'ai d'abord testé le streaming de ces fichiers, à travers une liaison câblée RJ45 100 Mb/s, afin de m'assurer qu'il n'y avait pas de coupures, vu que ce type de liaison est largement supérieure au débit le plus "vorace" (Fichier MKV en "FULL HD"): je n'ai pas constaté de problème d'affichage ou de son.

 

J'ai donc testé la qualité du streaming, au travers de la liaison Wi-Fi (norme "g"), comme détaillée plus haut. Voici mes observations:

 

* Pour les fichiers audio ou Webradio, on a une bonne marge, et le son arrive sans coupure.

 

* Pour le DVD rippé sur le disque dur, cela dépendra du débit; la norme permettant d'aller jusqu'à 9.8 Mb/s, cela posera des problèmes de coupures. Dans la pratique, la moyenne (selon le "DVD FAQ"), tourne autour de 4'000 kbps; cela est limite par moment, mais dans les meilleures conditions de transmission des ondes radio, c'est encore possible.

 

* Pour le fichier MKV en "HD Ready", qui donne un très bon rendu à l'écran, avec un débit de 5'400 kbps, c'est "limite" et dépend vraiment du moment de l'écoute, si les portes sont ouvertes ou fermées, encombrement du spectre radio, … J'ai quasiment pu la lire sans trop de "lags" (temps de latence), mais pas sûr qu'un film entier se regarderait sans problème.

 

* Pour le fichier MKV en "FULL HD", le temps que le tampon se charge et cela coupe tout le temps …  Vous aurez remarqué le débit indiqué, 10'600 kbps soit 1.3 MB/s! Lors du test avec le câble RJ45,en mesurant avec un tool comme DU-Meter, qui monitoring le trafic, j'ai eu une pointe à 2.9 MB/s soit 23'200 kbps! C'est le prix à payer pour avoir une image magnifique!

 

 

Conclusions:

Le streaming de fichier multimédia, via une liaison Wireless est possible pour l'audio et la vidéo, à condition que ces derniers restent raisonnables. Des fichiers MPEG-4 ASP (Xvid/DiVx) ne devraient pas poser de problème dans leur majorité.

Par contre, dès que l'on passe au niveau de la "HD Ready" ou "FULL HD", cela va dépendre du débit. On peut trouver des vidéo en "1920 x 1080" avec un débit inférieur à 4'000 kbps, et qui donne une bonne impression de rendu à l'écran. (et d'avoir de gros fichiers VOB, à fort débit qui ont une très mauvaise qualité d'image!)

Mais dans la pratique, on dépend de la personne qui a encodé le fichier, et à moins de le ré-encoder, il passera ou pas … par les ondes radio.

 

Bonne journée!

 

Pierre ETIENNE

 

 

Liens: - Data Rate Units (http://en.wikipedia.org/wiki/Data_rate_units)

          - DVD FAQ (http://www.dvddemystified.com/dvdfaq.html)