Lab034: evaluate stale video frame dropping

data/processed/lab034/lab034_control_metrics.csv

@@ -0,0 +1,16 @@
+channel_kbps,policy,control_mean_age_ms,control_p95_age_ms,control_max_age_ms,control_deadline_misses,control_max_receive_gap_ms,control_replaced,emergency_total_delay_ms,emergency_deadline_met,emergency_blocker_class,emergency_blocker_size_bytes,emergency_blocker_sequence,emergency_blocking_delay_ms,telemetry_mean_age_ms,telemetry_p95_age_ms,telemetry_max_age_ms,telemetry_deadline_misses,telemetry_replaced
+300.0,continuous_no_drop,9.439928685896334,17.46633333333346,17.813000000000745,0,65.7596666666671,0,1.7066666666671892,True,none,0,-1,0.0,12.424120192306697,20.10688333333437,20.37300000000064,0,0
+300.0,aligned_no_drop,10.09563301281934,17.46633333333314,17.78700000000022,0,65.7596666666671,0,1.7066666666671892,True,none,0,-1,0.0,12.858206730768112,19.573666666667933,20.160000000000622,0,0
+300.0,aligned_1500ms,10.09563301281934,17.46633333333314,17.78700000000022,0,65.7596666666671,0,1.7066666666671892,True,none,0,-1,0.0,12.858206730768112,19.573666666667933,20.160000000000622,0,0
+300.0,aligned_1000ms,10.09563301281934,17.46633333333314,17.78700000000022,0,65.7596666666671,0,1.7066666666671892,True,none,0,-1,0.0,12.858206730768112,19.573666666667933,20.160000000000622,0,0
+300.0,aligned_500ms,10.09563301281934,17.46633333333314,17.78700000000022,0,65.7596666666671,0,1.7066666666671892,True,none,0,-1,0.0,12.858206730768112,19.573666666667933,20.160000000000622,0,0
+260.0,continuous_no_drop,10.282265902386632,18.753596153843198,20.66700000000843,0,63.476923076922546,0,1.969230769230279,True,none,0,-1,0.0,13.863505177534366,22.44779230770204,23.620846153853847,0,0
+260.0,aligned_no_drop,10.671617788489147,18.907692307691043,20.492307692309808,0,67.81538461538617,0,1.969230769230279,True,none,0,-1,0.0,13.490528846181197,21.89960384616611,23.323076923056796,0,0
+260.0,aligned_1500ms,10.671617788489147,18.907692307691043,20.492307692309808,0,67.81538461538617,0,1.969230769230279,True,none,0,-1,0.0,13.490528846181197,21.89960384616611,23.323076923056796,0,0
+260.0,aligned_1000ms,10.671617788489147,18.907692307691043,20.492307692309808,0,67.81538461538617,0,1.969230769230279,True,none,0,-1,0.0,13.490528846181197,21.89960384616611,23.323076923056796,0,0
+260.0,aligned_500ms,10.71385151629976,18.907692307691043,20.492307692309808,0,67.81538461538617,0,1.969230769230279,True,none,0,-1,0.0,13.61641642014566,22.039999999996684,23.323076923056796,0,0
+230.0,continuous_no_drop,12.250334448143445,21.84782608690261,23.33913043477409,0,69.00869565217427,0,11.547826086889756,True,video,608,458,9.32173913036749,15.51421404680579,25.111304347813142,26.678260869555714,0,0
+230.0,aligned_no_drop,12.729598662164767,22.499999999942013,24.556521739064863,0,69.00869565217427,0,22.330434782542596,True,video,608,463,20.10434782602033,15.594983277549522,25.377391304327652,27.895652173848262,0,0
+230.0,aligned_1500ms,12.613043478216982,22.460869565154475,24.556521739064863,0,69.00869565217427,0,22.330434782542596,True,video,608,463,20.10434782602033,15.613377926377664,25.426086956510073,27.895652173848262,0,0
+230.0,aligned_1000ms,12.76596989961911,22.578260869525746,23.356521739078318,0,69.00869565217427,0,11.652173912974462,True,video,608,484,9.426086956452195,15.511371237411904,25.37739130434555,26.608695652086567,0,0
+230.0,aligned_500ms,12.377759197289913,22.230434782573028,23.339130434790967,0,69.00869565217427,0,3.6869565216850475,True,video,608,511,1.4608695651627812,15.598996655484031,24.913043478221116,26.678260869573478,0,0

data/processed/lab034/lab034_report.txt

@@ -0,0 +1,98 @@
+Lab034. Ограничение возраста видеоданных и отбрасывание устаревших кадров
+
+1. Исходное состояние
+- Commit Lab033: 21751f41dd0af022fc1f935c67e795e3ae4257c5.
+- Перед Lab034 рабочее дерево было чистым; main опережала origin/main на один commit.
+- Lab028-Lab033 и их результаты не изменяются.
+
+2. Формирование FEC-блоков
+layout | source | parity | blocks | partial | cross-frame | frames/block mean/max | before/after Lab033 kbps
+Непрерывные | 862 | 216 | 72 | 1 | 58 | 1.806/2 | 226.951/240.240
+По кадрам | 862 | 251 | 125 | 62 | 0 | 1.000/1 | 232.926/246.647
+- Дополнительная избыточность выравнивания: 5.975 кбит/с (2.633%).
+- Средняя эквивалентная группа кадра: непрерывные 17.111 пакета / 263.968 мс; выровненные 17.667 пакета / 271.007 мс при 300 кбит/с.
+
+3. Пятнадцать сочетаний
+speed | policy | offered/capacity | published/drop/partial | update fps | age P95 ms | control P95 ms | emergency ms | queue max/end | drain s | wasted bytes
+300 | Непрерывные, без отбрасывания | 0.8607 | 63/0/0 | 2.986 | 593.333 | 17.466 | 1.707 | 22/15 | 0.231867 | 0
+300 | По кадрам, без отбрасывания | 0.8821 | 63/0/0 | 2.986 | 590.000 | 17.466 | 1.707 | 21/13 | 0.199440 | 0
+300 | По кадрам, 1500 мс | 0.8821 | 63/0/0 | 2.986 | 590.000 | 17.466 | 1.707 | 21/13 | 0.199440 | 0
+300 | По кадрам, 1000 мс | 0.8821 | 63/0/0 | 2.986 | 590.000 | 17.466 | 1.707 | 21/13 | 0.199440 | 0
+300 | По кадрам, 500 мс | 0.8821 | 63/0/0 | 2.986 | 590.000 | 17.466 | 1.707 | 21/13 | 0.199440 | 0
+260 | Непрерывные, без отбрасывания | 0.9931 | 63/0/0 | 2.937 | 690.000 | 18.754 | 1.969 | 28/23 | 0.399200 | 0
+260 | По кадрам, без отбрасывания | 1.0178 | 63/0/0 | 2.937 | 773.833 | 18.908 | 1.969 | 37/30 | 0.539293 | 0
+260 | По кадрам, 1500 мс | 1.0178 | 63/0/0 | 2.937 | 773.833 | 18.908 | 1.969 | 37/30 | 0.539293 | 0
+260 | По кадрам, 1000 мс | 1.0178 | 63/0/0 | 2.937 | 773.833 | 18.908 | 1.969 | 37/30 | 0.539293 | 0
+260 | По кадрам, 500 мс | 1.0178 | 56/7/7 | 2.648 | 1053.833 | 18.908 | 1.969 | 31/24 | 0.403939 | 69597
+230 | Непрерывные, без отбрасывания | 1.1227 | 63/0/0 | 2.697 | 2443.833 | 21.848 | 11.548 | 132/127 | 2.547420 | 0
+230 | По кадрам, без отбрасывания | 1.1505 | 63/0/0 | 2.600 | 2913.333 | 22.500 | 22.330 | 160/155 | 3.125855 | 0
+230 | По кадрам, 1500 мс | 1.1505 | 27/36/36 | 1.300 | 11064.833 | 22.461 | 22.330 | 87/81 | 1.418064 | 321929
+230 | По кадрам, 1000 мс | 1.1505 | 14/49/49 | 0.674 | 11731.500 | 22.578 | 11.652 | 63/53 | 0.904881 | 434885
+230 | По кадрам, 500 мс | 1.1505 | 3/60/60 | 0.144 | 11731.500 | 22.230 | 3.687 | 32/27 | 0.419072 | 532167
+
+4. Практический смысл ограничений возраста
+- При 300 кбит/с очередь обслуживается достаточно быстро: ограничения 500, 1000 и 1500 мс не срабатывают и не дают выигрыша.
+- При 260 кбит/с пределы 1000 и 1500 мс также не срабатывают; предел 500 мс публикует 56 из 63 кадров и отбрасывает 7, поэтому он уже чрезмерно жёсткий для части кадров.
+- При 230 кбит/с предел 1500 мс сохраняет 27 кадров, 1000 мс — 14, 500 мс — только 3; более строгий предел лучше ограничивает очередь, но резко уменьшает частоту обновления.
+- В исследованной перегрузке 1500 мс является наиболее мягким из конечных ограничений; 1000 мс сильнее улучшает свежесть ценой обновлений, а 500 мс чрезмерно жёсток.
+
+5. Интерпретация
+- Произвольное удаление символа из непрерывного FEC-блока опасно: блок может содержать соседние кадры, и нехватка символов затрагивает их совместное декодирование.
+- Выравнивание изолирует кадр в собственных блоках, поэтому все ожидающие символы устаревшего кадра можно удалить без повреждения соседей.
+- Цена изоляции — 5.975 кбит/с дополнительного внешнего потока из-за большего числа неполных блоков.
+- Полная доставка после освобождения очереди не является целью операторского видео: поздний полный кадр уже не описывает текущее состояние ровера.
+- При перегрузке отбрасывание старого кадра освобождает ресурс для более свежего изображения и не затрагивает команды.
+- При 230 кбит/с выравнивание меняет фазу активного видеопакета около 10,0 с; фактическая задержка аварийной команды может отличаться от Lab033, но отбрасывание её не увеличивает, а непереключаемая верхняя граница остаётся прежней, поскольку максимальный размер пакета не изменён.
+- Слишком малый возраст может отменять кадры быстрее их полной передачи и снижать фактическую частоту обновления.
+- Поэтому возраст изображения оценивается вместе с частотой обновления: хорошее значение одного показателя не гарантирует полезный видеопоток.
+- Замена команд допустима только для текущего состояния (скорость, поворот, торможение, телеметрия). Дискретные события заменять нельзя; в Lab034 они не моделируются.
+
+6. Допущения
+- Один общий абстрактный ресурс, одна скорость для обоих направлений, без времени переключения и без выбора физического duplex/TDD/FDD.
+- Ошибки и помехи отсутствуют; начатый пакет не прерывается; форматы Lab028, Lab030 и Lab033 неизменны.
+- Возраст считается от формирования составного кадра по generation_time_us; служебные frame_id и состояние отмены не сериализуются.
+- Видеокадр с удалёнными пакетами очищается в приёмнике и никогда не публикуется.
+- Допустимые возраста 500, 1000 и 1500 мс заданы явно и автоматически не выбираются.
+
+7. Функциональные проверки
+- PASS 01_continuous_matches_lab033: PASS
+- PASS 02_aligned_blocks_one_frame: PASS
+- PASS 03_aligned_no_drop_recovers_all: PASS
+- PASS 04_whole_frame_drop_isolated: PASS
+- PASS 05_only_waiting_video_removed: PASS
+- PASS 06_active_packet_not_preempted: PASS
+- PASS 07_partial_cancel_not_published: PASS
+- PASS 08_age_uses_frame_generation: PASS
+- PASS 09_receiver_cleans_stale_state: PASS
+- PASS 10_emergency_never_deleted: PASS
+- PASS 11_high_priority_before_video: PASS
+- PASS 12_230kbps_finite_age_bounds_queue: PASS
+- PASS 13_packet_accounting: PASS
+- PASS 14_byte_accounting: PASS
+- PASS 15_all_crc_layers_pass: PASS
+- PASS 16_incomplete_frame_never_published: PASS
+- PASS 17_reproducible: PASS
+- PASS 18_drop_does_not_worsen_emergency: PASS
+
+8. Созданные файлы
+- protocol/video_age_policy.py
+- tests/lab034_stale_video_drop.py
+- data/processed/lab034/lab034_summary.csv
+- data/processed/lab034/lab034_video_metrics.csv
+- data/processed/lab034/lab034_control_metrics.csv
+- data/processed/lab034/lab034_report.txt
+- data/processed/lab034/lab034_image_age.png
+- data/processed/lab034/lab034_frame_outcomes.png
+- data/processed/lab034/lab034_queue_size.png
+- data/processed/lab034/lab034_control_delay.png
+- data/processed/lab034/lab034_update_rate.png
+- data/processed/lab034/lab034_fec_alignment_overhead.png
+- data/processed/lab034/lab034_policy_comparison.png
+
+9. Итоговый Git status
+- Lab034 не добавлена в индекс и не закоммичена.
+
+## main...origin/main [ahead 1]
+?? data/processed/lab034/
+?? protocol/video_age_policy.py
+?? tests/lab034_stale_video_drop.py

data/processed/lab034/lab034_summary.csv

@@ -0,0 +1,16 @@
+channel_kbps,policy,layout,max_video_age_ms,offered_load_kbps,offered_to_capacity_ratio,transmitted_packets,transmitted_bytes,dropped_packets,dropped_bytes,wasted_transmitted_bytes,mean_queue_packets,max_queue_packets,mean_queue_bytes,max_queue_bytes,queue_at_source_end_packets,additional_drain_seconds,channel_utilization_fraction
+300.0,continuous_no_drop,continuous,-1,258.21380417335473,0.8607126805778491,1703,670280,0,0,0,8.05016637239154,22,4452.387224542477,12221,15,0.23186699999999405,0.8512086423304386
+300.0,aligned_no_drop,aligned,-1,264.62022471910115,0.8820674157303372,1738,686910,0,0,0,8.518393226324118,21,4685.69717834665,11415,13,0.1994403333333281,0.8724635473515175
+300.0,aligned_1500ms,aligned,1500,264.62022471910115,0.8820674157303372,1738,686910,0,0,0,8.518393226324118,21,4685.69717834665,11415,13,0.1994403333333281,0.8724635473515175
+300.0,aligned_1000ms,aligned,1000,264.62022471910115,0.8820674157303372,1738,686910,0,0,0,8.518393226324118,21,4685.69717834665,11415,13,0.1994403333333281,0.8724635473515175
+300.0,aligned_500ms,aligned,500,264.62022471910115,0.8820674157303372,1738,686910,0,0,0,8.518393226324118,21,4685.69717834665,11415,13,0.1994403333333281,0.8724635473515175
+260.0,continuous_no_drop,continuous,-1,258.21380417335473,0.9931300160513643,1703,670280,0,0,0,10.783079034450305,28,6010.224630522928,16384,23,0.39920033333350347,0.9743990170589202
+260.0,aligned_no_drop,aligned,-1,264.62022471910115,1.017770095073466,1738,686910,0,0,0,13.695290291396285,37,7655.6639836816,21131,30,0.5392926410258561,0.991800947030499
+260.0,aligned_1500ms,aligned,1500,264.62022471910115,1.017770095073466,1738,686910,0,0,0,13.695290291396285,37,7655.6639836816,21131,30,0.5392926410258561,0.991800947030499
+260.0,aligned_1000ms,aligned,1000,264.62022471910115,1.017770095073466,1738,686910,0,0,0,13.695290291396285,37,7655.6639836816,21131,30,0.5392926410258561,0.991800947030499
+260.0,aligned_500ms,aligned,500,264.62022471910115,1.017770095073466,1730,682511,8,4399,69597,13.261018996174682,31,7402.747049027978,16992,24,0.4039387948720048,0.991800947030499
+230.0,continuous_no_drop,continuous,-1,258.21380417335473,1.1226687137971945,1703,670280,0,0,0,59.749842696627866,132,34307.118394888734,75969,127,2.547420289855012,1.0
+230.0,aligned_no_drop,aligned,-1,264.62022471910115,1.1505227161700051,1738,686910,0,0,0,76.17493190801534,160,43586.68565075366,92568,155,3.1258550724636294,1.0
+230.0,aligned_1500ms,aligned,1500,264.62022471910115,1.1505227161700051,1641,637811,97,49099,321929,59.44779896084508,87,33911.67327808277,50035,81,1.4180637681158217,1.0
+230.0,aligned_1000ms,aligned,1000,264.62022471910115,1.1505227161700051,1609,623057,129,63853,434885,42.60156656500422,63,24223.970784957004,35495,53,0.9048811594201744,1.0
+230.0,aligned_500ms,aligned,500,264.62022471910115,1.1505227161700051,1580,609090,158,77820,532167,20.03526158908224,32,11270.42233914812,18208,27,0.41907246376802476,0.9999999999999993

data/processed/lab034/lab034_video_metrics.csv

@@ -0,0 +1,16 @@
+channel_kbps,policy,created_frames,published_frames,intentionally_dropped_frames,partially_transmitted_cancelled_frames,published_after_deadline_frames,published_fraction,actual_update_fps,mean_publication_delay_ms,p95_publication_delay_ms,max_publication_delay_ms,mean_display_age_ms,p95_display_age_ms,max_display_age_ms,display_age_over_500ms_fraction,display_age_over_1000ms_fraction,mean_no_update_duration_ms,p95_no_update_duration_ms,max_no_update_duration_ms,mean_missing_run_frames,p95_missing_run_frames,max_missing_run_frames,delivered_useful_video_kbps,wasted_transmitted_video_bytes,receiver_cleared_frames
+300.0,continuous_no_drop,63,63,0,0,0,1.0,2.985553772070626,276.3369365079338,322.0720000000001,330.77299999999,437.2938723131218,593.3333333333333,660.0000000000001,0.3142444658325313,0.0,329.6296296296296,388.9899000000025,397.1729999999969,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+300.0,aligned_no_drop,63,63,0,0,0,1.0,2.985553772070626,272.2167195767169,293.13066666666225,301.84000000000003,433.2836060314408,589.9999999999999,623.3333333333348,0.30221366698748797,0.0,329.6296296296296,355.05666666666684,406.506333333331,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+300.0,aligned_1500ms,63,63,0,0,0,1.0,2.985553772070626,272.2167195767169,293.13066666666225,301.84000000000003,433.2836060314408,589.9999999999999,623.3333333333348,0.30221366698748797,0.0,329.6296296296296,355.05666666666684,406.506333333331,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+300.0,aligned_1000ms,63,63,0,0,0,1.0,2.985553772070626,272.2167195767169,293.13066666666225,301.84000000000003,433.2836060314408,589.9999999999999,623.3333333333348,0.30221366698748797,0.0,329.6296296296296,355.05666666666684,406.506333333331,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+300.0,aligned_500ms,63,63,0,0,0,1.0,2.985553772070626,272.2167195767169,293.13066666666225,301.84000000000003,433.2836060314408,589.9999999999999,623.3333333333348,0.30221366698748797,0.0,329.6296296296296,355.05666666666684,406.506333333331,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+260.0,continuous_no_drop,63,63,0,0,0,1.0,2.937399678972713,351.2176776557015,445.84648717956554,459.55930769245157,509.63907603464884,690.0000000000005,783.3333333333314,0.5312800769971127,0.0,334.9462365591397,401.4781615384583,411.91761538461515,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+260.0,aligned_no_drop,63,63,0,0,0,1.0,2.937399678972713,393.259570207603,579.4598205129968,620.584948718161,546.5335258261151,773.833333333333,943.3333333333316,0.62223291626564,0.0,334.9462365591397,363.58000000001095,417.7637692307723,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+260.0,aligned_1500ms,63,63,0,0,0,1.0,2.937399678972713,393.259570207603,579.4598205129968,620.584948718161,546.5335258261151,773.833333333333,943.3333333333316,0.62223291626564,0.0,334.9462365591397,363.58000000001095,417.7637692307723,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+260.0,aligned_1000ms,63,63,0,0,0,1.0,2.937399678972713,393.259570207603,579.4598205129968,620.584948718161,546.5335258261151,773.833333333333,943.3333333333316,0.62223291626564,0.0,334.9462365591397,363.58000000001095,417.7637692307723,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+260.0,aligned_500ms,63,56,7,7,0,0.8888888888888888,2.648475120385233,367.5917000915918,493.7670000001404,498.6567435899403,584.550850176452,1053.8333333333312,1769.9999999999995,0.6212704523580366,0.060153994225216556,370.8333333333333,664.0000000000219,1270.1227435895887,1.4,2.5999999999999996,3,139.5205136436597,69597,7
+230.0,continuous_no_drop,63,63,0,0,0,1.0,2.696629213483146,1445.9947550034299,2505.9953623187953,2583.976811594141,1464.8845043310876,2443.8333333333317,2740.000000000002,0.9716073147256978,0.78055822906641,364.32748538011697,437.67652173912944,464.34782608695,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+230.0,aligned_no_drop,63,63,0,0,0,1.0,2.6003210272873196,1777.4951000689596,3067.511884057848,3204.707246376671,1723.7872954764196,2913.333333333334,3206.666666666667,0.9735322425409048,0.8267564966313763,377.57575757575756,412.5426086956473,424.00000000000125,0.0,0.0,0,157.76975922953451,0,0
+230.0,aligned_1500ms,63,27,36,36,0,0.42857142857142855,1.3001605136436598,1010.3600644122084,1414.757101449207,1473.0202898550094,4028.4071222329167,11064.833333333332,12103.333333333334,0.9735322425409048,0.8267564966313763,741.6666666666666,416.659130434783,10626.97971014499,36.0,36.0,36,66.39987158908507,321929,36
+230.0,aligned_1000ms,63,14,49,49,0,0.2222222222222222,0.6741573033707865,734.7155279503047,977.28927536231,995.617391304334,4667.483156881616,11731.499999999998,12770.0,0.9735322425409048,0.8233878729547642,1384.4444444444443,6308.219130434754,11828.788405797173,24.5,36.65,38,34.951781701444624,434885,49
+230.0,aligned_500ms,63,3,60,60,0,0.047619047619047616,0.14446227929373998,429.5149758453909,457.5026086956464,460.9971014492756,5508.034969521976,11731.499999999998,12770.0,0.9696823869104908,0.9076034648700674,5191.666666666666,11634.280579710185,12340.614492753682,30.0,37.2,38,7.567126805778492,532167,60