Intra Coding Strategy for Video Error Resiliency: Behavioral Analysis

One challenge in video transmission is to deal with packet loss. Since the compressed video streams are sensitive to data loss, the error resiliency of the encoded video becomes important. When video data is lost and retransmission is not possible, the missed data should be concealed. But loss concealment causes distortion in the lossy frame which also propagates into the next frames even if their data are received correctly. One promising solution to mitigate this error propagation is intra coding. There are three approaches for intra coding: intra coding of a number of blocks selected randomly or regularly, intra coding of some specific blocks selected by an appropriate cost function, or intra coding of a whole frame. But Intra coding reduces the compression ratio; therefore, there exists a trade-off between bitrate and error resiliency achieved by intra coding. In this paper, we study and show the best strategy for getting the best rate-distortion performance. Considering the error propagation, an objective function is formulated, and with some approximations, this objective function is simplified and solved. The solution demonstrates that periodical I-frame coding is preferred over coding only a number of blocks as intra mode in P-frames. Through examination of various test sequences, it is shown that the best intra frame period depends on the coding bitrate as well as the packet loss rate. We then propose a scheme to estimate this period from curve fitting of the experimental results, and show that our proposed scheme outperforms other methods of intra coding especially for higher loss rates and coding bitrates

Planning and dynamic spectrum management in heterogeneous mobile networks with QoE optimization

The radio and network planning and optimisation are continuous processes that do not end after the network has been launched. To achieve the best trade-offs, especially between quality and costs, operators make use of several coverage and capacity enhancement methods. The research from this thesis proposes methods such as the implementation of cell zooming and Relay Stations (RSs) with dynamic sleep modes and Carrier Aggregation (CA) for coverage and capacity enhancements. Initially, a survey is presented on ubiquitous mesh networks implementation scenarios and an updated characterization of requirements for services and applications is proposed. The performance targets for the key parameters, delay, delay variation, information loss and throughput have been addressed for all types of services. Furthermore, with the increased competition, mobile operator’s success does not only depend on how good the offered Quality of Service (QoS) is, but also if it meets the end user’s expectations, i.e., Quality of Experience (QoE). In this context, a model for the mapping between QoS parameters and QoE has been proposed for multimedia traffic. The planning and optimization of fixed Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) networks with RSs in conjunction with cell zooming has been addressed. The challenging case of a propagation measurement-based scenario in the hilly region of Covilhã has been considered. A cost/revenue function has been developed by taking into account the cost of building and maintaining the infrastructure with the use of RSs. This part of the work also investigates the energy efficiency and economic implications of the use of power saving modes for RSs in conjunction with cell zooming. Assuming that the RSs can be switched-off or zoomed out to zero in periods when the traffic exchange is low, such as nights and weekends, it has been shown that energy consumption may be reduced whereas cellular coverage and capacity, as well as economic performance may be improved. An integrated Common Radio Resource Management (iCRRM) entity is proposed that implements inter-band CA by performing scheduling between two Long Term Evolution – Advanced (LTE-A) Component Carriers (CCs). Considering the bandwidths available in Portugal, the 800 MHz and 2.6 GHz CCs have been considered whilst mobile video traffic is addressed. Through extensive simulations it has been found that the proposed multi-band schedulers overcome the capacity of LTE systems without CA. Result shown a clear improvement of the QoS, QoE and economic trade-off with CA

Zero-padding Network Coding and Compressed Sensing for Optimized Packets Transmission

Ubiquitous Internet of Things (IoT) is destined to connect everybody and everything on a never-before-seen scale. Such networks, however, have to tackle the inherent issues created by the presence of very heterogeneous data transmissions over the same shared network. This very diverse communication, in turn, produces network packets of various sizes ranging from very small sensory readings to comparatively humongous video frames. Such a massive amount of data itself, as in the case of sensory networks, is also continuously captured at varying rates and contributes to increasing the load on the network itself, which could hinder transmission efficiency. However, they also open up possibilities to exploit various correlations in the transmitted data due to their sheer number. Reductions based on this also enable the networks to keep up with the new wave of big data-driven communications by simply investing in the promotion of select techniques that efficiently utilize the resources of the communication systems. One of the solutions to tackle the erroneous transmission of data employs linear coding techniques, which are ill-equipped to handle the processing of packets with differing sizes. Random Linear Network Coding (RLNC), for instance, generates unreasonable amounts of padding overhead to compensate for the different message lengths, thereby suppressing the pervasive benefits of the coding itself. We propose a set of approaches that overcome such issues, while also reducing the decoding delays at the same time. Specifically, we introduce and elaborate on the concept of macro-symbols and the design of different coding schemes. Due to the heterogeneity of the packet sizes, our progressive shortening scheme is the first RLNC-based approach that generates and recodes unequal-sized coded packets. Another of our solutions is deterministic shifting that reduces the overall number of transmitted packets. Moreover, the RaSOR scheme employs coding using XORing operations on shifted packets, without the need for coding coefficients, thus favoring linear encoding and decoding complexities. Another facet of IoT applications can be found in sensory data known to be highly correlated, where compressed sensing is a potential approach to reduce the overall transmissions. In such scenarios, network coding can also help. Our proposed joint compressed sensing and real network coding design fully exploit the correlations in cluster-based wireless sensor networks, such as the ones advocated by Industry 4.0. This design focused on performing one-step decoding to reduce the computational complexities and delays of the reconstruction process at the receiver and investigates the effectiveness of combined compressed sensing and network coding

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

Adaptive Communications for Next Generation Broadband Wireless Access Systems

Un dels aspectes claus en el disseny i gestió de les xarxes sense fils d'accés de banda ampla és l'ús eficient dels recursos radio. Des del punt de vista de l'operador, l'ample de banda és un bé escàs i preuat que s´ha d'explotar i gestionar de la forma més eficient possible tot garantint la qualitat del servei que es vol proporcionar. Per altra banda, des del punt de vista del usuari, la qualitat del servei ofert ha de ser comparable al de les xarxes fixes, requerint així un baix retard i una baixa pèrdua de paquets per cadascun dels fluxos de dades entre la xarxa i l'usuari. Durant els darrers anys s´han desenvolupat nombroses tècniques i algoritmes amb l'objectiu d'incrementar l'eficiència espectral. Entre aquestes tècniques destaca l'ús de múltiples antenes al transmissor i al receptor amb l'objectiu de transmetre diferents fluxos de dades simultaneament sense necessitat d'augmentar l'ample de banda. Per altra banda, la optimizació conjunta de la capa d'accés al medi i la capa física (fent ús de l'estat del canal per tal de gestionar de manera optima els recursos) també permet incrementar sensiblement l'eficiència espectral del sistema.L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi i desenvolupament de noves tècniques d'adaptació de l'enllaç i gestió dels recursos ràdio aplicades sobre sistemes d'accés ràdio de propera generació (Beyond 3G). Els estudis realitzats parteixen de la premissa que el transmisor coneix (parcialment) l'estat del canal i que la transmissió es realitza fent servir un esquema multiportadora amb múltiples antenes al transmisor i al receptor. En aquesta tesi es presenten dues línies d'investigació, la primera per casos d'una sola antenna a cada banda de l'enllaç, i la segona en cas de múltiples antenes. En el cas d'una sola antena al transmissor i al receptor, un nou esquema d'assignació de recursos ràdio i priorització dels paquets (scheduling) és proposat i analitzat integrant totes dues funcions sobre una mateixa entitat (cross-layer). L'esquema proposat té com a principal característica la seva baixa complexitat i que permet operar amb transmissions multimedia. Alhora, posteriors millores realitzades per l'autor sobre l'esquema proposat han permès també reduir els requeriments de senyalització i combinar de forma óptima usuaris d'alta i baixa mobilitat sobre el mateix accés ràdio, millorant encara més l'eficiència espectral del sistema. En cas d'enllaços amb múltiples antenes es proposa un nou esquema que combina la selecció del conjunt optim d'antenes transmissores amb la selecció de la codificació espai- (frequència-) temps. Finalment es donen una sèrie de recomanacions per tal de combinar totes dues línies d'investigació, així con un estat de l'art de les tècniques proposades per altres autors que combinen en part la gestió dels recursos ràdio i els esquemes de transmissió amb múltiples antenes.Uno de los aspectos claves en el diseño y gestión de las redes inalámbricas de banda ancha es el uso eficiente de los recursos radio. Desde el punto de vista del operador, el ancho de banda es un bien escaso y valioso que se debe explotar y gestionar de la forma más eficiente posible sin afectar a la calidad del servicio ofrecido. Por otro lado, desde el punto de vista del usuario, la calidad del servicio ha de ser comparable al ofrecido por las redes fijas, requiriendo así un bajo retardo y una baja tasa de perdida de paquetes para cada uno de los flujos de datos entre la red y el usuario. Durante los últimos años el número de técnicas y algoritmos que tratan de incrementar la eficiencia espectral en dichas redes es bastante amplio. Entre estas técnicas destaca el uso de múltiples antenas en el transmisor y en el receptor con el objetivo de poder transmitir simultáneamente diferentes flujos de datos sin necesidad de incrementar el ancho de banda. Por otro lado, la optimización conjunta de la capa de acceso al medio y la capa física (utilizando información de estado del canal para gestionar de manera óptima los recursos) también permite incrementar sensiblemente la eficiencia espectral del sistema.El objetivo de esta tesis es el estudio y desarrollo de nuevas técnicas de adaptación del enlace y la gestión de los recursos radio, y su posterior aplicación sobre los sistemas de acceso radio de próxima generación (Beyond 3G). Los estudios realizados parten de la premisa de que el transmisor conoce (parcialmente) el estado del canal a la vez que se considera que la transmisión se realiza sobre un sistema de transmisión multiportadora con múltiple antenas en el transmisor y el receptor. La tesis se centra sobre dos líneas de investigación, la primera para casos de una única antena en cada lado del enlace, y la segunda en caso de múltiples antenas en cada lado. Para el caso de una única antena en el transmisor y en el receptor, se ha desarrollado un nuevo esquema de asignación de los recursos radio así como de priorización de los paquetes de datos (scheduling) integrando ambas funciones sobre una misma entidad (cross-layer). El esquema propuesto tiene como principal característica su bajo coste computacional a la vez que se puede aplicar en caso de transmisiones multimedia. Posteriores mejoras realizadas por el autor sobre el esquema propuesto han permitido también reducir los requisitos de señalización así como combinar de forma óptima usuarios de alta y baja movilidad. Por otro lado, en caso de enlaces con múltiples antenas en transmisión y recepción, se presenta un nuevo esquema de adaptación en el cual se combina la selección de la(s) antena(s) transmisora(s) con la selección del esquema de codificación espacio-(frecuencia-) tiempo. Para finalizar, se dan una serie de recomendaciones con el objetivo de combinar ambas líneas de investigación, así como un estado del arte de las técnicas propuestas por otros autores que combinan en parte la gestión de los recursos radio y los esquemas de transmisión con múltiples antenas.In Broadband Wireless Access systems the efficient use of the resources is crucial from many points of views. From the operator point of view, the bandwidth is a scarce, valuable, and expensive resource which must be exploited in an efficient manner while the Quality of Service (QoS) provided to the users is guaranteed. On the other hand, a tight delay and link quality constraints are imposed on each data flow hence the user experiences the same quality as in fixed networks. During the last few years many techniques have been developed in order to increase the spectral efficiency and the throughput. Among them, the use of multiple antennas at the transmitter and the receiver (exploiting spatial multiplexing) with the joint optimization of the medium access control layer and the physical layer parameters.In this Ph.D. thesis, different adaptive techniques for B3G multicarrier wireless systems are developed and proposed focusing on the SS-MC-MA and the OFDM(A) (IEEE 802.16a/e/m standards) communication schemes. The research lines emphasize into the adaptation of the transmission having (Partial) knowledge of the Channel State Information for both; single antenna and multiple antenna links. For single antenna links, the implementation of a joint resource allocation and scheduling strategy by including adaptive modulation and coding is investigated. A low complexity resource allocation and scheduling algorithm is proposed with the objective to cope with real- and/or non-real- time requirements and constraints. A special attention is also devoted in reducing the required signalling. However, for multiple antenna links, the performance of a proposed adaptive transmit antenna selection scheme jointly with space-time block coding selection is investigated and compared with conventional structures. In this research line, mainly two optimizations criteria are proposed for spatial link adaptation, one based on the minimum error rate for fixed throughput, and the second focused on the maximisation of the rate for fixed error rate. Finally, some indications are given on how to include the spatial adaptation into the investigated and proposed resource allocation and scheduling process developed for single antenna transmission

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

Efficient Region-of-Interest Scalable Video Coding with Adaptive Bit-Rate Control

This work relates to the regions-of-interest (ROI) coding that is a desirable feature in future applications based on the scalable video coding, which is an extension of the H.264/MPEG-4 AVC standard. Due to the dramatic technological progress, there is a plurality of heterogeneous devices, which can be used for viewing a variety of video content. Devices such as smartphones and tablets are mostly resource-limited devices, which make it difficult to display high-quality content. Usually, the displayed video content contains one or more ROI(s), which should be adaptively selected from the preencoded scalable video bitstream. Thus, an efficient scalable ROI video coding scheme is proposed in this work, thereby enabling the extraction of the desired regions-of-interest and the adaptive setting of the desirable ROI location, size, and resolution. In addition, an adaptive bit-rate control is provided for the region-of-interest scalable video coding. The performance of the presented techniques is demonstrated and compared with the joint scalable video model reference software (JSVM 9.19), thereby showing significant bit-rate savings as a tradeoff for the relatively low PSNR degradation

LTE Optimization and Resource Management in Wireless Heterogeneous Networks

Mobile communication technology is evolving with a great pace. The development of the Long Term Evolution (LTE) mobile system by 3GPP is one of the milestones in this direction. This work highlights a few areas in the LTE radio access network where the proposed innovative mechanisms can substantially improve overall LTE system performance. In order to further extend the capacity of LTE networks, an integration with the non-3GPP networks (e.g., WLAN, WiMAX etc.) is also proposed in this work. Moreover, it is discussed how bandwidth resources should be managed in such heterogeneous networks. The work has purposed a comprehensive system architecture as an overlay of the 3GPP defined SAE architecture, effective resource management mechanisms as well as a Linear Programming based analytical solution for the optimal network resource allocation problem. In addition, alternative computationally efficient heuristic based algorithms have also been designed to achieve near-optimal performance

Contribution to quality of user experience provision over wireless networks

The widespread expansion of wireless networks has brought new attractive possibilities to end users. In addition to the mobility capabilities provided by unwired devices, it is worth remarking the easy configuration process that a user has to follow to gain connectivity through a wireless network. Furthermore, the increasing bandwidth provided by the IEEE 802.11 family has made possible accessing to high-demanding services such as multimedia communications. Multimedia traffic has unique characteristics that make it greatly vulnerable against network impairments, such as packet losses, delay, or jitter. Voice over IP (VoIP) communications, video-conference, video-streaming, etc., are examples of these high-demanding services that need to meet very strict requirements in order to be served with acceptable levels of quality. Accomplishing these tough requirements will become extremely important during the next years, taking into account that consumer video traffic will be the predominant traffic in the Internet during the next years. In wired systems, these requirements are achieved by using Quality of Service (QoS) techniques, such as Differentiated Services (DiffServ), traffic engineering, etc. However, employing these methodologies in wireless networks is not that simple as many other factors impact on the quality of the provided service, e.g., fading, interferences, etc. Focusing on the IEEE 802.11g standard, which is the most extended technology for Wireless Local Area Networks (WLANs), it defines two different architecture schemes. On one hand, the infrastructure mode consists of a central point, which manages the network, assuming network controlling tasks such as IP assignment, routing, accessing security, etc. The rest of the nodes composing the network act as hosts, i.e., they send and receive traffic through the central point. On the other hand, the IEEE 802.11 ad-hoc configuration mode is less extended than the infrastructure one. Under this scheme, there is not a central point in the network, but all the nodes composing the network assume both host and router roles, which permits the quick deployment of a network without a pre-existent infrastructure. This type of networks, so called Mobile Ad-hoc NETworks (MANETs), presents interesting characteristics for situations when the fast deployment of a communication system is needed, e.g., tactics networks, disaster events, or temporary networks. The benefits provided by MANETs are varied, including high mobility possibilities provided to the nodes, network coverage extension, or network reliability avoiding single points of failure. The dynamic nature of these networks makes the nodes to react to topology changes as fast as possible. Moreover, as aforementioned, the transmission of multimedia traffic entails real-time constraints, necessary to provide these services with acceptable levels of quality. For those reasons, efficient routing protocols are needed, capable of providing enough reliability to the network and with the minimum impact to the quality of the service flowing through the nodes. Regarding quality measurements, the current trend is estimating what the end user actually perceives when consuming the service. This paradigm is called Quality of user Experience (QoE) and differs from the traditional Quality of Service (QoS) approach in the human perspective given to quality estimations. In order to measure the subjective opinion that a user has about a given service, different approaches can be taken. The most accurate methodology is performing subjective tests in which a panel of human testers rates the quality of the service under evaluation. This approach returns a quality score, so-called Mean Opinion Score (MOS), for the considered service in a scale 1 - 5. This methodology presents several drawbacks such as its high expenses and the impossibility of performing tests at real time. For those reasons, several mathematical models have been presented in order to provide an estimation of the QoE (MOS) reached by different multimedia services In this thesis, the focus is on evaluating and understanding the multimedia-content transmission-process in wireless networks from a QoE perspective. To this end, firstly, the QoE paradigm is explored aiming at understanding how to evaluate the quality of a given multimedia service. Then, the influence of the impairments introduced by the wireless transmission channel on the multimedia communications is analyzed. Besides, the functioning of different WLAN schemes in order to test their suitability to support highly demanding traffic such as the multimedia transmission is evaluated. Finally, as the main contribution of this thesis, new mechanisms or strategies to improve the quality of multimedia services distributed over IEEE 802.11 networks are presented. Concretely, the distribution of multimedia services over ad-hoc networks is deeply studied. Thus, a novel opportunistic routing protocol, so-called JOKER (auto-adJustable Opportunistic acK/timEr-based Routing) is presented. This proposal permits better support to multimedia services while reducing the energy consumption in comparison with the standard ad-hoc routing protocols.Universidad Politécnica de CartagenaPrograma Oficial de Doctorado en Tecnologías de la Información y Comunicacione