Ontwerp en evaluatie van content distributie netwerken voor multimediale streaming diensten.

Traditionele Internetgebaseerde diensten voor het verspreiden van bestanden, zoals Web browsen en het versturen van e-mails, worden aangeboden via één centrale server. Meer recente netwerkdiensten zoals interactieve digitale televisie of video-op-aanvraag vereisen echter hoge kwaliteitsgaranties (QoS), zoals een lage en constante netwerkvertraging, en verbruiken een aanzienlijke hoeveelheid bandbreedte op het netwerk. Architecturen met één centrale server kunnen deze garanties moeilijk bieden en voldoen daarom niet meer aan de hoge eisen van de volgende generatie multimediatoepassingen. In dit onderzoek worden daarom nieuwe netwerkarchitecturen bestudeerd, die een dergelijke dienstkwaliteit kunnen ondersteunen. Zowel peer-to-peer mechanismes, zoals bij het uitwisselen van muziekbestanden tussen eindgebruikers, als servergebaseerde oplossingen, zoals gedistribueerde caches en content distributie netwerken (CDN's), komen aan bod. Afhankelijk van de bestudeerde dienst en de gebruikte netwerktechnologieën en -architectuur, worden gecentraliseerde algoritmen voor netwerkontwerp voorgesteld. Deze algoritmen optimaliseren de plaatsing van de servers of netwerkcaches en bepalen de nodige capaciteit van de servers en netwerklinks. De dynamische plaatsing van de aangeboden bestanden in de verschillende netwerkelementen wordt aangepast aan de heersende staat van het netwerk en aan de variërende aanvraagpatronen van de eindgebruikers. Serverselectie, herroutering van aanvragen en het verspreiden van de belasting over het hele netwerk komen hierbij ook aan bod

A cooperative and incentive-based proxy-and-client caching system for on-demand media streaming.

Ip Tak Shun.Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2005.Includes bibliographical references (leaves 95-101).Abstracts in English and Chinese.Abstract --- p.iAcknowledgement --- p.ivChapter 1 --- Introduction --- p.1Chapter 1.1 --- Background --- p.1Chapter 1.1.1 --- Media Streaming --- p.1Chapter 1.1.2 --- Incentive Mechanism --- p.2Chapter 1.2 --- Cooperative and Incentive-based Proxy-and-Client Caching --- p.4Chapter 1.2.1 --- Cooperative Proxy-and-Client Caching --- p.4Chapter 1.2.2 --- Revenue-Rewarding Mechanism --- p.5Chapter 1.3 --- Thesis Contribution --- p.6Chapter 1.4 --- Thesis Organization --- p.7Chapter 2 --- Related Work --- p.9Chapter 2.1 --- Media Streaming --- p.9Chapter 2.2 --- Incentive Mechanism --- p.11Chapter 2.3 --- Resource Pricing --- p.14Chapter 3 --- Cooperative Proxy-and-Client Caching --- p.16Chapter 3.1 --- Overview of the COPACC System --- p.16Chapter 3.2 --- Optimal Cache Allocation (CAP) --- p.21Chapter 3.2.1 --- Single Proxy with Client Caching --- p.21Chapter 3.2.2 --- Multiple Proxies with Client Caching --- p.24Chapter 3.2.3 --- Cost Function with Suffix Multicast --- p.26Chapter 3.3 --- Cooperative Proxy-Client Caching Protocol --- p.28Chapter 3.3.1 --- Cache Allocation and Organization --- p.29Chapter 3.3.2 --- Cache Lookup and Retrieval --- p.30Chapter 3.3.3 --- Client Access and Integrity Verification --- p.30Chapter 3.4 --- Performance Evaluation --- p.33Chapter 3.4.1 --- Effectiveness of Cooperative Proxy and Client Caching --- p.34Chapter 3.4.2 --- Robustness --- p.37Chapter 3.4.3 --- Scalability and Control Overhead --- p.38Chapter 3.4.4 --- Sensitivity to Network Topologies --- p.40Chapter 4 --- Revenue-Rewarding Mechanism --- p.43Chapter 4.1 --- System Model --- p.44Chapter 4.1.1 --- System Overview --- p.44Chapter 4.1.2 --- System Formulation --- p.47Chapter 4.2 --- Resource Allocation Game --- p.50Chapter 4.2.1 --- Non-Cooperative Game --- p.50Chapter 4.2.2 --- Profit Maximizing Game --- p.52Chapter 4.2.3 --- Utility Maximizing Game --- p.61Chapter 4.3 --- Performance Evaluation --- p.74Chapter 4.3.1 --- Convergence --- p.76Chapter 4.3.2 --- Participation Incentive --- p.77Chapter 4.3.3 --- Cost effectiveness --- p.85Chapter 5 --- Conclusion --- p.87Chapter A --- NP-Hardness of the CAP problem --- p.90Chapter B --- Optimality of the Greedy Algorithm --- p.92Bibliography --- p.9

Diseño centrado en calidad para la difusión Peer-to-Peer de video en vivo

El uso de redes Peer-to-Peer (P2P) es una forma escalable para ofrecer servicios de video sobre Internet. Este documento hace foco en la definición, desarrollo y evaluación de una arquitectura P2P para distribuir video en vivo. El diseño global de la red es guiado por la calidad de experiencia (Quality of Experience - QoE), cuyo principal componente en este caso es la calidad del video percibida por los usuarios finales, en lugar del tradicional diseño basado en la calidad de servicio (Quality of Service - QoE) de la mayoría de los sistemas. Para medir la calidad percibida del video, en tiempo real y automáticamente, extendimos la recientemente propuesta metodología Pseudo-Subjective Quality Assessment (PSQA). Dos grandes líneas de investigación son desarrolladas. Primero, proponemos una técnica de distribución de video desde múltiples fuentes con las características de poder ser optimizada para maximizar la calidad percibida en contextos de muchas fallas y de poseer muy baja señalización (a diferencia de los sistemas existentes). Desarrollamos una metodología, basada en PSQA, que nos permite un control fino sobre la forma en que la señal de video es dividida en partes y la cantidad de redundancia agregada, como una función de la dinámica de los usuarios de la red. De esta forma es posible mejorar la robustez del sistema tanto como sea deseado, contemplando el límite de capacidad en la comunicación. En segundo lugar, presentamos un mecanismo estructurado para controlar la topología de la red. La selección de que usuarios servirán a que otros es importante para la robustez de la red, especialmente cuando los usuarios son heterogéneos en sus capacidades y en sus tiempos de conexión.Nuestro diseño maximiza la calidad global esperada (evaluada usando PSQA), seleccionado una topología que mejora la robustez del sistema. Además estudiamos como extender la red con dos servicios complementarios: el video bajo demanda (Video on Demand - VoD) y el servicio MyTV. El desafío en estos servicios es como realizar búsquedas eficientes sobre la librería de videos, dado al alto dinamismo del contenido. Presentamos una estrategia de "caching" para las búsquedas en estos servicios, que maximiza el número total de respuestas correctas a las consultas, considerando una dinámica particular en los contenidos y restricciones de ancho de banda. Nuestro diseño global considera escenarios reales, donde los casos de prueba y los parámetros de configuración surgen de datos reales de un servicio de referencia en producción. Nuestro prototipo es completamente funcional, de uso gratuito, y basado en tecnologías bien probadas de código abierto

Mathematical analysis of scheduling policies in peer-to-peer video streaming networks

Las redes de pares son comunidades virtuales autogestionadas, desarrolladas en la capa de aplicación sobre la infraestructura de Internet, donde los usuarios (denominados pares) comparten recursos (ancho de banda, memoria, procesamiento) para alcanzar un fin común. La distribución de video representa la aplicación más desafiante, dadas las limitaciones de ancho de banda. Existen básicamente tres servicios de video. El más simple es la descarga, donde un conjunto de servidores posee el contenido original, y los usuarios deben descargar completamente este contenido previo a su reproducción. Un segundo servicio se denomina video bajo demanda, donde los pares se unen a una red virtual siempre que inicien una solicitud de un contenido de video, e inician una descarga progresiva en línea. El último servicio es video en vivo, donde el contenido de video es generado, distribuido y visualizado simultáneamente. En esta tesis se estudian aspectos de diseño para la distribución de video en vivo y bajo demanda. Se presenta un análisis matemático de estabilidad y capacidad de arquitecturas de distribución bajo demanda híbridas, asistidas por pares. Los pares inician descargas concurrentes de múltiples contenidos, y se desconectan cuando lo desean. Se predice la evolución esperada del sistema asumiendo proceso Poisson de arribos y egresos exponenciales, mediante un modelo determinístico de fluidos. Un sub-modelo de descargas secuenciales (no simultáneas) es globalmente y estructuralmente estable, independientemente de los parámetros de la red. Mediante la Ley de Little se determina el tiempo medio de residencia de usuarios en un sistema bajo demanda secuencial estacionario. Se demuestra teóricamente que la filosofía híbrida de cooperación entre pares siempre desempeña mejor que la tecnología pura basada en cliente-servidor

Shared content addressing protocol (SCAP): optimizing multimedia content distribution at the transport layer

In recent years, the networking community has put a significant research effort in identifying new ways to distribute content to multiple users in a better-than-unicast manner. Scalable delivery is more important now video is the dominant traffic type and further growth is expected. To make content distribution scalable, in-network optimization functions are needed such as caches. The established transport layer protocols are end-to-end and do not allow optimizing transport below the application layer, hence the popularity of overlay application layer solutions located in the network. In this paper, we introduce a novel transport protocol, the Shared Content Addressing Protocol (SCAP) that allows in-network intermediate elements to participate in optimizing the delivery process, using only the transport layer. SCAP runs on top of standard IP networks, and SCAP optimization functions can be plugged-in the network transparently as needed. As such, only transport protocol based intermediate functions need to be deployed in the network, and the applications can stay at the topological end points. We define and evaluate a prototype version of the SCAP protocol using both simulation and a prototype implementation of a transparent SCAP-only intermediate optimization function

A popularity-based approach for the design of mobile content delivery networks

Content Delivery Networks are designed to effectively support the delivery of media to consumers. Enabling large scale content distribution at a reasonable cost and without overloading the mobile core network is a crucial design choice for Network Operators. Nowadays, a key task is the development of efficient Mobile CDN due to the increase of the video traffic volume in the network. In this thesis, a novel “popularity-based approach'” for the design and implementation of MCDN is treate

A Survey on Adaptive Multimedia Streaming

Internet was primarily designed for one to one applications like electronic mail, reliable file transfer etc. However, the technological growth in both hardware and software industry have written in unprecedented success story of the growth of Internet and have paved the paths of modern digital evolution. In today’s world, the internet has become the way of life and has penetrated in its every domain. It is nearly impossible to list the applications which make use of internet in this era however, all these applications are data intensive and data may be textual, audio or visual requiring improved techniques to deal with these. Multimedia applications are one of them and have witnessed unprecedented growth in last few years. A predominance of that is by virtue of different video streaming applications in daily life like games, education, entertainment, security etc. Due to the huge demand of multimedia applications, heterogeneity of demands and limited resource availability there is a dire need of adaptive multimedia streaming. This chapter provides the detail discussion over different adaptive multimedia streaming mechanism over peer to peer network