<p>Digital video är ett område som expanderat kraftigt senaste åren. På grund av avancerade videokompressionsmetoder kan numera en hel långfilm rymmas på mobiltelefonen eller den handhållna videospelaren. Men hur fungerar videokompression och hur hårt kan man komprimera en viss filmsekvens med bibehållen användarnytta? I denna uppsats görs en genomgång för grunderna inom videokompression. Dess förhållande till användarnyttan undersöks genom ett experiment. I detta experiment testas tre videosekvenser komprimerade med tre olika kodekar i tre olika datahastigheter för tre olika experimentgrupper. Slutsatsen av</p><p>denna studie är att det är svårt att hitta en exakt brytpunkt där användaren finner videokvaliteten oacceptabel. Dock kan det konstateras att den högsta datahastigheten(256 kbit/s) genererar hög användarnytta medan den lägsta datahastigheten genererar låg användarnytta. Mellanhastigheten 128 kbit/s får knappt godkänt av testpersonerna.</p>

Digital video är ett område som expanderat kraftigt senaste åren. På grund av avancerade videokompressionsmetoder kan numera en hel långfilm rymmas på mobiltelefonen eller den handhållna videospelaren. Men hur fungerar videokompression och hur hårt kan man komprimera en viss filmsekvens med bibehållen användarnytta? I denna uppsats görs en genomgång för grunderna inom videokompression. Dess förhållande till användarnyttan undersöks genom ett experiment. I detta experiment testas tre videosekvenser komprimerade med tre olika kodekar i tre olika datahastigheter för tre olika experimentgrupper. Slutsatsen av denna studie är att det är svårt att hitta en exakt brytpunkt där användaren finner videokvaliteten oacceptabel. Dock kan det konstateras att den högsta datahastigheten(256 kbit/s) genererar hög användarnytta medan den lägsta datahastigheten genererar låg användarnytta. Mellanhastigheten 128 kbit/s får knappt godkänt av testpersonerna.

Network data rates are growing rapidly. The data rates provided to the customers by their network providers vary from Mbps to Gbps. However, rarely do users get the promised peak throughput. In cellular networks, network conditions change based on obstacles, weather conditions between the client and the base stations, and even the movement of objects and people. As a result of the changes in the radio link, the data transfer rate can change rapidly, hence devices needs to adjust their communications based on the currently available data rate. The Transmission Control Protocol (TCP) is widely used for reliable data transfer over networks. However, TCP was initially designed when link data rates were much lower than the link data rates commonly available today. As a result, TCP does not perform well at high data rates, despite some of the changes that have been made to the protocol to support high data rate links. Moreover, TCP has problems adapting to large changes in link bandwidth (not caused by congestion), resulting in a lower average throughput than the link could potentially deliver. This thesis evaluates two different versions of the TCP protocol (e.g., TCP Reno and Cubic TCP) and proposes a network coding scheme to enhance users’ experience when communicating over unstable radio links. The performance of the two TCP protocols and Random Linear Network Coding (RLNC) scheme were measured in an emulated network environment. The results of these measurements were analyzed and evaluated. The analysis shows that RLNC can provide a higher throughput than TCP over a network with high packet loss. However, RLNC is a UDP based solution and does not implement congestion control algorithms or reliability. A new solution is proposed that increases reliability and implements network adaptation in RLNC solutions. The results obtained in this thesis can be used to develop a new protocol to increases the quality of users’ experience in high loss networks. / Datahastigheter över nätverk ökar drastiskt. Datahastigheterna som ges tillgängliga till användare av deras respektive dataleverantör kan variera från Mbit/s till Gbit/s. Det är dock inte ofta användare får ut vad som har lovats. I mobila nätverk kan nätverkets tillstånd ändras baserat på hinder, väderleksförhållanden mellan en klient och basstationerna, till och med beroende på förflyttning av objekt eller människor. På grund av detta så behöver användares utrustning anpassa dess kommunikation, baserat på den för närvarande tillgängliga datahastigheten. Transmission Control Protocol (TCP) används i stor utsträckning vid behovet av tillförlitlig dataöverföring över nätverk. Däremot så designades TCP när länkdatahastigheterna var mycket lägre än vad som är vanligen tillgängligt idag. På grund av detta så presterar inte TCP över höga datahastigheter, trots ändringar som har gjorts i protokollet för att stödja höghastighets datalänkar. Utöver det så har TCP svårt att anpassa sig efter stora ändringar i länkens bandbredd (som inte är orsakat av stockning), som resulterar i en mindre genomsnitts-dataström än vad länken potentiellt hade kunnat ge. Detta examensarbete utvärderar två olika versioner av TCP (e.g., TCP Reno och Cubic TCP) och föreslår ett sätt att använda network coding för att öka användares upplevelse vid dataöverföring över instabila radio länkar. Prestationerna av de två TCP versionerna och Random Linear Network Coding (RLNC) metoden har blivit mätt i en emulerad nätverksmiljö. Resultaten från dessa mätningar blev analyserade och utvärderade. Analysen visar att RLNC kan ge en högre dataström än TCP över ett nätverk med hög risk för paketförluster. Däremot så är RLNC en User Datagram Protocol (UDP) baserad lösning, och därav inte implementerar trängselkontrolls-algoritmer eller tillförlitlighet. Ett förslag till en ny lösning som ökar tillförlitlighet och implementerar nätverksanpassning till RLNC lösningar har presenterats. Resultaten från detta examensarbete kan användas till att utveckla nya protokoll för att öka kvalitén av användares upplevelse i nätverk med risk för hög paketförlust.

Internet of Things(IoT) tillämpningar har ökat under de senaste åren och därför behövs nya kommunikationstekniker som uppfyller kriterierna låg strömförbrukning, lång räckvidd samt låg kostnad, som behövs för att distribuera tekniken i samhället. LoRa (Long Range) är en framstående trådlös kommunikationsteknik som utvecklades av LoRa Alliance för att uppfylla dessa kriterier.  Syftet med arbetet är att utveckla en mätmetod för prestandaanalys av radiosystemet LoRa. Mätmetoden används sedan för att analysera hur olika parametrar som datahastighet, avstånd och olika miljöer påverkar LoRa-nätverksprestandaparametrar dvs. signalstyrka, paketförluster, fördröjningar (latency) och fördröjningsvariationer (jitter).  För att uppnå syftet utvecklades först en mätningsmetod. Därefter genomfördes experiment i två olika miljöer (stadsmiljö och havsmiljö) för prestandaanalys av LoRa. I varje experiment positionerades en IoT-nod på olika avstånd och datapaket skickades med olika datahastigheter från IoT-noden till en gateway. Datahastigheten ändrades genom att ändra på spridningsfaktor (SF) och bandbredd. Passiv mätningsmetod användes för att samla in mätningsdata. Metoden som användes för att analysera resultaten var statistisk dataanalysmetod då de data som samlades in var kvantitativa.  Resultatet visar att signalstyrkan påverkas av miljö, avstånd och bandbredd. Signalstyrkan är starkare i fri sikt jämfört med stadsmiljö. Signalstyrkan är starkare även vid kortare avstånd och större bandbredd. Däremot har datahastigheten (SF) minimal påverkan på signalstyrkan. Att signalstyrkan påverkas av bandbredden är intressant resultat som inte kunde förutses innan. Paketförlusten påverkas av miljö, datahastighet (SF och bandbredd) och avstånd. Fler datapaket förloras vid längre avstånd och i stadsmiljön. Lägre datahastighet leder till att färre datapaket förloras och på så sätt längre kommunikationsräckvidd uppnås. Enligt tidigare arbetens simuleringar förutsågs att högre datahastighet leder till längre kommunikationsräckvidd men i den här studien genomfördes experiment på riktig hårdvara för att undersöka resultaten. Miljö, avstånd och datahastighet påverkar fördröjningen. Fördröjningen är några millisekunder längre i stadsmiljö än havsmiljö vid samma avstånd. Fördröjningen är även några millisekunder längre vid längre avstånd i samma miljö. Däremot har datahastighet största påverkan på fördröjningen. Fördröjningen ändras med några hundra millisekunder när datahastigheten ändras genom SF och/eller bandbredd.  Fördröjningsvariationen påverkas inte av miljö och avstånd. Datahastighet (bandbredd och SF) påverkar fördröjningsvariationen men denna påverkan är låg och man kan bortse från den. / The Internet of Things (IoT) use cases have increased significantly in recent years. Therefore, new wireless communication technologies are needed that meet the criteria such as low power consumption, long range and low cost. LoRa, which stands for "Long Range", is a wireless communication technology developed by the LoRa Alliance to meet these criteria.  The purpose of this paper is to a develop measurement method for performance analysis of the LoRa radio system. The measurement method used to analyze how different parameters such as data rate, distance and different environments affect LoRa network performance parameters i.e. signal strength, packet loss, latency and jitter. To achieve the purpose, a measurement method and prototype were first developed. Then experiments were carried out in two different environments (urban and open space). In each experiment, an IoT node was positioned at different distances and data packets were sent from the IoT node to a gateway with different data rates. The data rate was changed by changing the spreading factor (SF) and bandwidth. Passive measurement method was used to collect measurement data. The method used to analyze the results was the statistical data analysis method since the data collected was quantitative. The result shows that the signal strength is affected by the environment, distance and bandwidth. The signal strength is stronger in free view compared to urban environment. The signal strength is stronger even at shorter distances and greater bandwidth. However, the data rate (SF) has minimal impact on signal strength. The fact that the signal strength is affected by the bandwidth is interesting results that could not be predicted before. The packet loss is affected by the environment, data rate and distance. More data packets go lost at longer distances and in the urban environment. Lower data rate cause to fewer data packets go lost and a longer communication range being achieved. According to earlier work's simulations, it was possible to predict that higher data rates lead to longer communication range, but in this study experiments were carried out on real hardware to investigate the results. Environment, distance and data rate affect the delay. The delay is a few milliseconds longer in urban environment than the free space environment at the same distance. The delay is also a few milliseconds longer at longer distances in the same environment. However, data rate has the greatest impact on the delay. The delay changes by a few hundred milliseconds when the data rate is changed by SF and/or bandwidth. The jitter is not affected by the environment and distance. Data rate (bandwidth and SF) affects the delay variation but this influence is low and can be ignored.