Evaluation of HTTP/DASH Adaptation Algorithms on Vehicular Networks

Video streaming currently accounts for the majority of Internet traffic. One factor that enables video streaming is HTTP Adaptive Streaming (HAS), that allows the users to stream video using a bit rate that closely matches the available bandwidth from the server to the client. MPEG Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) is a widely used standard, that allows the clients to select the resolution to download based on their own estimations. The algorithm for determining the next segment in a DASH stream is not partof the standard, but it is an important factor in the resulting playback quality. Nowadays vehicles are increasingly equipped with mobile communication devices, and in-vehicle multimedia entertainment systems. In this paper, we evaluate the performance of various DASH adaptation algorithms over a vehicular network. We present detailed simulation results highlighting the advantages and disadvantages of various adaptation algorithms in delivering video content to vehicular users, and we show how the different adaptation algorithms perform in terms of throughput, playback interruption time, and number of interruptions

Análisis del servicio de video streaming basado en el algoritmo FDASH sobre LTE

Video Streaming is the service that generates the highest percentage of data trafc inlong-term evolution (LTE) mobile networks. Additionally, most video transmissions over LTE networksuse the Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) protocol. Hence, this study assesses thebehavior of video service through DASH implementation based on fuzzy logic known as Fuzzy DASH(FDASH) over LTE networks, considering different numbers of users and handovers. This paper alsoaddresses various quality of service parameters such as delay, packet loss, packet loss variation, andperformance. Herein, FDASH is presented as a viable video service consumption option because itadapts streaming to the different conditions and requirements of LTE mobile wireless technology.El video streaming es el servicio que mayor porcentaje de tráfco genera con respecto altotal de datos en las redes móviles de evolución de largo plazo LTE (por sus siglas en inglés). Por otraparte, el protocolo de Streaming Adaptativo Dinámico sobre HTPP (DASH, por sus siglas en inglés)ha sido seleccionado para la transmisión del video en las redes LTE. Así, en este artículo, se presentael análisis del comportamiento del servicio de video mediante una implementación de DASH bajológica difusa denominada FDASH (fuzzy DASH) en una red LTE, considerando diferente número deusuarios y traspasos (handover). Se analizan parámetros de calidad de servicio, como retardo, pérdida de paquetes, variación de pérdida de paquetes y rendimiento. Mediante este trabajo, se presentaFDASH como opción para el consumo del servicio de video, ya que permite adaptarse a las diferentescondiciones y exigencias de la tecnología inalámbrica móvil LTE

Implementazione e analisi di algoritmi dinamici per trasmissione MPEG-DASH su client Android

Attualmente, la maggior parte dei dati che transitano sulla rete appartiene a contenuti multimediali. Più nello specifico, è lo Streaming Video ad avere la predominanza nella condivisione di Internet; vista la crescita che tale servizio ha subìto negli ultimi anni, si sono susseguiti diversi studi volti allo sviluppo di tecniche e metodologie che potessero migliorarlo. Una di queste è sicuramente l'Adaptive Video Streaming, tecnica utilizzata per garantire all'utente una buona Quality of Experience (QoE) mediante l'utilizzo dei cosiddetti "algoritmi di rate adaptation". Il lavoro svolto in questi studi si è voluto concentrare su due filoni distinti, ma allo stesso tempo confrontabili: la prima parte della tesi riguarda lo sviluppo e l'analisi di alcuni algoritmi di rate adaptation per DASH, mentre la seconda è relativa all'implementazione di un nuovo algoritmo che li possa affiancare, migliorando la QoE nel monitorare lo stato della connessione. Si è quindi dovuta implementare un'applicazione Android per lo streaming video, che fosse conforme allo standard MPEG-DASH e potesse fornire le informazioni di testing da utilizzare per le analisi. La tesi è suddivisa in quattro capitoli: il primo introduce l'argomento e definisce la terminologia necessaria alla comprensione degli studi; il secondo descrive alcuni dei lavori correlati allo streaming adattivo e introduce i due filoni principali della tesi, ovvero gli algoritmi di rate adaptation e la proposta di algoritmo per la selezione dinamica del segmento; il terzo presenta l'app SSDash, utilizzata come mezzo per le analisi sperimentali; infine, il quarto ed ultimo capitolo mostra i risultati delle analisi e le corrispondenti valutazioni

QoE estimation for Adaptive Video Streaming over LTE Networks

Η 4η γενιά (4G) κινητών επικοινωνιών, στην οποία ανήκει το σύστημα Long Term Evolution (LTE), παρέχει ευρυζωνική πρόσβαση σε κινητές συσκευές με ποιότητα και ταχύτητα που αγγίζουν τις ενσύρματες επικοινωνίες. Παρόλ’αυτά, η κινητικότητα εκ φύσεως εισάγει αστοχίες/διακυμάνσεις στην ασύρματη διεπαφή, γενόντας έτσι την ανάγκη για αντίστοιχη προσαρμογή της ροής μετάδοσης των δεδομένων. Η ανάγκη αυτή είναι ακόμη πιο έκδηλη για τις ροές δεδομένων βίντεο, που έχουν και τη μερίδα του λέοντος στην διαδικτυακή κίνηση. Καθώς, λοιπόν, η ροή βίντεο μέσω ΗΤΤΡ έχει γίνει ο κανόνας στη διανομήπεριεχομένου, η εφαρμογή ενός πρωτοκόλλου προσαρμογής βασισμένου στο HTTP είναι αναπόφευκτη. Το DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) επιτρέπει μια ομαλή, αδιάκοπη ροή video εφαρμόζοντας αλγόριθμους προσαρμογής του bitrate στη μεριά του χρήστη αξιοποιώντας πλήρως την υπάρχουσα υποδομή. Έχοντας ως στόχο να τελειοποιήσουν την ποιότητα την οποία προσφέρει στους χρήστες το δίκτυο, οι ερευνητές συνεχώς αναπτύσσουν νέες φόρμουλες για την εκτίμηση της ποιότητας εμπειρίας του τελικού χρήστη, γνωστής υπο τον όρο Quality of Experience (QoE). Η παρούσα πτυχιακή αντιπροσωπεύει την προσπάθεια συγκερασμού των τριών ακόλουθων πυλώνων: της υποκείμενης υποδομής, του ελέγχου της ποιότητας υπηρεσίας με τη χρήση αλγορίθμων προσαρμογής και του επαναπροσδιορισμού του συστήματος με ανάλυση της ποιότητας και ανατροφοδότηση. Ανοίγει τη συζήτηση για τη χρήση προσαρμοζόμενης ροής μετάδοσης πάνω απο δίκτυα LTE και στοχεύει όχι μόνο να προσφέρει μια βαθιά βιβλιογραφική προσέγγιση των επιμέρους, αλλά και να περιγράψει πώς συνδέονται, πώς επικαλύπτονται, ή πώς αλληλεπιδρούν. Περιγράφει τα σημαντικότερα σύγχρονα μοντέλα μέτρησης QoE και πώς αυτά χρησιμεύουν στην αντικειμενική εκτίμηση της ποιότητας. Βασική συνεισφορά της εργασίας, είναι η ανάπτυξη μιάς πλήρης εκτελέσιμης οντότητας (module) για τον προσομοιωτή NS-3 συνδυάζοντας όλες τις έννοιες που αναφέρονται παραπάνω.Ο αναγνώστης μπορεί να βρεί ενα τυπικό παράδειγμα εκτέλεσης της εν λόγω οντότητας, με την συνοδεία μιας βήμα-βήμα εξήγησής του και και κάποιων διαγραμμάτων με αποτελέσματα. Το NS3 module αναπτύχθηκε με την ελπίδα να φανεί χρήσιμο σε κάθε ερευνητή τηλεπικοινωνιών που ασχολείται με θέματα παροχής ποιότητας εμπειρίας και αναζητά ένα εργαλείο προσομειώσεων.The ability to address an increasing need for mobility in work and entertainment has rendered LTE networks critically essential to our everyday environments. The promising 4th Generation (4G) of Long Term Evolution (LTE) provides ubiquitous broadband access to mobile devices matching land communications in speed and quality. However, the nature of mobility introduces a need for adaptivity in multimedia streaming, the largest part of mobile Internet traffic. As HTTP video streaming has become the de facto dominating solution to distribute media content, the implementation of an HTTP-based adaptive streaming protocol is inevitable. Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) allows for smooth, uninterrupted video streaming by implementing bitrate adaptation algorithms on the client side, with complete utilization of the existing network infrastructure. In order to perfect the current quality served by the network, network researchers constantly develop new metrics to assess the end-user’s Quality of Experience. This thesis represents an attempt to join these three pillars of mobile video streaming: the underlying infrastructure, the over-the-top algorithmic quality control, and the follow-up feedback measurement. It opens a discussion about the use of adaptive streaming in LTE networks, and aims to offer not only a deep down bibliographic approach of each individual concept, but also describe where they overlap, how they connect and interact with each other. It depicts the most important contemporary QoE models and metrics, explains their formulas, and outlines their uses as key performance indicators in objective quality estimation. Furthermore, within this work, we provide a complete, expandable NS-3 model combining all the concepts discussed. An HTTP Server-Client model within the LTE network architecture, with implemented adaptive streaming functionality. The tool was developed in the hope of becoming useful to any telecommunications researcher, supporting their research and introducing them to the NS-3 simulator. In the end, we present a typical execution of our example with a step by step explanation, followed by the plotting of some of the results using a C++ script we developed