Numeric Analysis for Relationship-Aware Scalable Streaming Scheme

Frequent packet loss of media data is a critical problem that degrades the quality of streaming services over mobile networks. Packet loss invalidates frames containing lost packets and other related frames at the same time. Indirect loss caused by losing packets decreases the quality of streaming. A scalable streaming service can decrease the amount of dropped multimedia resulting from a single packet loss. Content providers typically divide one large media stream into several layers through a scalable streaming service and then provide each scalable layer to the user depending on the mobile network. Also, a scalable streaming service makes it possible to decode partial multimedia data depending on the relationship between frames and layers. Therefore, a scalable streaming service provides a way to decrease the wasted multimedia data when one packet is lost. However, the hierarchical structure between frames and layers of scalable streams determines the service quality of the scalable streaming service. Even if whole packets of layers are transmitted successfully, they cannot be decoded as a result of the absence of reference frames and layers. Therefore, the complicated relationship between frames and layers in a scalable stream increases the volume of abandoned layers. For providing a high-quality scalable streaming service, we choose a proper relationship between scalable layers as well as the amount of transmitted multimedia data depending on the network situation. We prove that a simple scalable scheme outperforms a complicated scheme in an error-prone network. We suggest an adaptive set-top box (AdaptiveSTB) to lower the dependency between scalable layers in a scalable stream. Also, we provide a numerical model to obtain the indirect loss of multimedia data and apply it to various multimedia streams. Our AdaptiveSTB enhances the quality of a scalable streaming service by removing indirect loss

A QoS-Based Joint Scheduling and Caching Algorithm for Multimedia Objects

With the development of the broadband Internet, multimedia services have been widely deployed and contributed to a significant amount of today's Internet traffic. Like normal web objects (e.g., HTML pages and images), media objects can benefit from proxy caching; yet their unique features such as huge size and high bandwidth demand imply that conventional proxy caching strategies have to be substantially revised. Moreover, in the current Internet, clients are highly heterogeneous; it is necessary to differentiate their Quality-of-Service (QoS) requirements in streaming. However, the presence of an intermediate proxy in a streaming system poses great challenges to designers. This paper proposes a novel QoS-based algorithm for media streaming with proxy caching. We employ layered coding and transmission, and jointly consider the problems of caching and scheduling to improve the QoS for the clients. We derive general and effective solutions to the problems and evaluate their performance under various configurations. The results demonstrate that the proposed algorithm can accommodate diverse QoS demands from the clients, and yet satisfy stringent resource limits

Annotierte interaktive nichtlineare Videos - Software Suite, Download- und Cache-Management

Modern Web technology makes the dream of fully interactive and enriched video come true. Nowadays it is possible to organize videos in a non-linear way playing in a sequence unknown in advance. Furthermore, additional information can be added to the video, ranging from short descriptions to animated images and further videos. This affords an easy and efficient to use authoring tool which is capable of the management of the single media objects, as well as a clear arrangement of the links between the parts. Tools of this kind can be found rarely and do mostly not provide the full range of needed functions. While providing an interactive experience to the viewer in the Web player, parallel plot sequences and additional information lead to an increased download volume. This may cause pauses during playback while elements have to be downloaded which are displayed with the video. A good quality of experience for these videos with small waiting times and a playback without interruptions is desired. This work presents the SIVA Suite to create the previously described annotated interactive non-linear videos. We propose a video model for interactivity, non-linearity, and annotations, which is implemented in an XML format, an authoring tool, and a player. Video is the main medium, whereby different scenes are linked to a scene graph. Time controlled additional content called annotations, like text, images, audio files, or videos, is added to the scenes. The user is able to navigate in the scene graph by selecting a button at a button panel. Furthermore, other navigational elements like a table of contents or a keyword search are provided. Besides the SIVA Suite, this thesis presents algorithms and strategies for download and cache management to provide a good quality of experience while watching the annotated interactive non-linear videos. Therefor, we implemented a standard-independent player framework. Integrated into a simulation environment, the framework allows to evaluate algorithms and strategies for the calculation of start-up times, and the selection of elements to pre-fetch into and delete from the cache. Their interaction during the playback of non-linear video contents can be analyzed. The algorithms and strategies can be used to minimize interruptions in the video flow after user interactions. Our extensive evaluation showed that our techniques result in faster start-up times and lesser interruptions in the video flow than those of other players. Knowledge of the structure of an interactive non-linear video can be used to minimize the start-up time at the beginning of a video while minimizing an increase in the overall download volume.Moderne Web-Technologien lassen den Traum von voll interaktiven und bereicherten Videos wahr werden. Heutzutage ist es möglich, Videos in nicht-linearer Art und Weise zu organisieren, welche dann in einer vorher unbekannten Reihenfolge abgespielt werden können. Weiterhin können den Videos Zusatzinformationen in Form von kurzen Beschreibungen über animierte Bilder bis hin zu weiteren Videos hinzugefügt werden. Dies erfordert ein einfach und effizient zu bedienendes Autorenwerkzeug, das in der Lage ist, sowohl einzelne Medien-Objekte zu verwalten, als auch die Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen klar darzustellen. Tools dieser Art sind selten und bieten meist nicht den vollen benötigten Funktionsumfang. Während dem Betrachter dieses interaktive Erlebnis im Web Player zur Verfügung gestellt wird, führen parallele Handlungsstränge und zusätzliche Inhalte zu einem erhöhten Download-Volumen. Dies kann zu Pausen während der Wiedergabe führen, in denen Elemente vom Server geladen werden müssen, welche mit dem Video angezeigt werden sollen. Ein gutes Benutzungserlebnis für solche Videos kann durch geringe Wartezeiten und eine unterbrechungsfreie Wiedergabe erreicht werden. Diese Arbeit stellt die SIVA Suite vor, mit der die zuvor beschriebenen annotierten interaktiven nicht-linearen Videos erstellt werden können. Wir bilden Interaktivität, Nichtlinearität und Annotationen in einem Video-Model ab. Dieses wird in unserem XML-Format, Autorentool und Player umgesetzt. Als Leitmedium werden hierbei Videos verwendet, welche aufgeteilt in Szenen zu einer Graphstruktur zusammengefügt werden können. Zeitlich gesteuerte zusätzliche Inhalte, sogenannte Annotationen, wie Texte, Bilder, Audio-Dateien und Videos, werden den Szenen hinzugefügt. Der Betrachter kann im Szenengraph navigieren, indem er in einem bereitgestellten Button-Panel eine Nachfolgeszene auswählt. Andere Navigationselemente sind ein Inhaltsverzeichnis sowie eine Suchfunktion. Neben der SIVA Suite beschreibt diese Arbeit Algorithmen und Strategien für Download und Cache Management, um eine gute Nutzungserfahrung während der Betrachtung der annotierten interaktiven nicht-linearen Videos zu bieten. Ein Webstandard-unabhängiges Playerframework erlaubt es, das Zusammenspiel von Algorithmen und Strategien zu evaluieren, welche für die Berechnung der Start-Zeitpunkte für die Wiedergabe, sowie die Auswahl von vorauszuladenden sowie zu löschenden Elemente verwendet werden. Ziel ist es, Unterbrechungen zu minimieren, wenn der Ablauf des Videos durch Benutzerinteraktion beeinflusst wird. Unsere umfassende Evaluation zeigte, dass es möglich ist, kürzere Startup-Zeiten und weniger Unterbrechungen mit unseren Strategien zu erreichen, als bei der Verwendung der Strategien anderer Player. Die Kenntnis der Struktur des interaktiven nicht-linearen Videos kann dazu verwendet werden, die Startzeit am Anfang der Szenen zu minimieren, während das Download-Volumen nicht erhöht wird