A Novel Approach to Reduce the Unicast Bandwidth of an IPTV System in a High-Speed Access Network

Channel change time is a critical quality of experience (QOE) metric for IP-based video delivery systems such as Internet Protocol Television (IPTV). An interesting channel change acceleration scheme based on peer-assisted delivery was recently proposed, which consists of deploying one FCC server (Fast Channel Change Server) in the IP backbone in order to send the unicast stream to the STB (Set-Top Box) before sending the normal multicast stream after each channel change. However, deploying such a solution will cause high bandwidth usage in the network because of the huge unicast traffic sent by the FCC server to the STBs. In this paper, we propose a new solution to reduce the bandwidth occupancy of the unicast traffic, by deploying the FCC server capabilities on the user STB. This means that, after each channel change request, the STB will receive the unicast traffic from another STB instead of the central server. By using this method, the unicast traffic will not pass through the IP network; it will be a peer-to-peer communication via the Access Network only. Extensive simulation results are presented to demonstrate the robustness of our new solution

Key distribution technique for IPTV services with support for admission control and user defined groups

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 200

Service quality assurance for the IPTV networks

The objective of the proposed research is to design and evaluate end-to-end solutions to support the Quality of Experience (QoE) for the Internet Protocol Television (IPTV) service. IPTV is a system that integrates voice, video, and data delivery into a single Internet Protocol (IP) framework to enable interactive broadcasting services at the subscribers. It promises significant advantages for both service providers and subscribers. For instance, unlike conventional broadcasting systems, IPTV broadcasts will not be restricted by the limited number of channels in the broadcast/radio spectrum. Furthermore, IPTV will provide its subscribers with the opportunity to access and interact with a wide variety of high-quality on-demand video content over the Internet. However, these advantages come at the expense of stricter quality of service (QoS) requirements than traditional Internet applications. Since IPTV is considered as a real-time broadcast service over the Internet, the success of the IPTV service depends on the QoE perceived by the end-users. The characteristics of the video traffic as well as the high-quality requirements of the IPTV broadcast impose strict requirements on transmission delay. IPTV framework has to provide mechanisms to satisfy the stringent delay, jitter, and packet loss requirements of the IPTV service over lossy transmission channels with varying characteristics. The proposed research focuses on error recovery and channel change latency problems in IPTV networks. Our specific aim is to develop a content delivery framework that integrates content features, IPTV application requirements, and network characteristics in such a way that the network resource utilization can be optimized for the given constraints on the user perceived service quality. To achieve the desired QoE levels, the proposed research focuses on the design of resource optimal server-based and peer-assisted delivery techniques. First, by analyzing the tradeoffs on the use of proactive and reactive repair techniques, a solution that optimizes the error recovery overhead is proposed. Further analysis on the proposed solution is performed by also focusing on the use of multicast error recovery techniques. By investigating the tradeoffs on the use of network-assisted and client-based channel change solutions, distributed content delivery frameworks are proposed to optimize the error recovery performance. Next, bandwidth and latency tradeoffs associated with the use of concurrent delivery streams to support the IPTV channel change are analyzed, and the results are used to develop a resource-optimal channel change framework that greatly improves the latency performance in the network. For both problems studied in this research, scalability concerns for the IPTV service are addressed by properly integrating peer-based delivery techniques into server-based solutions.Ph.D

Keyframe insertion : enabling low-latency random access and packet loss repair

From a video coding perspective, there are two challenges when performing live video distribution over error-prone networks, such as wireless networks: random access and packet loss repair. There is a scarceness of solutions that do not impact steady-state usage and users with reliable connections. The proposed solution minimizes this impact by complementing a compression-efficient video stream with a companion stream solely consisting of keyframes. Although the core idea is not new, this paper is the first work to provide restrictions and modifications necessary to make this idea work using the High-Efficiency Video Coding (H.265/HEVC) compression standard. Additionally, through thorough quantification, insight is provided on how to provide low-latency fast channel switching capabilities and error recovery at low quality impact, i.e., less than 0.94 average Video Multimethod Assessment Fusion (VMAF) score decrease. Finally, worst-case drift artifacts are described and visualized such that the reader gets an overall picture of using the keyframe insertion technique

Broadband Video Streaming with Built-in Resiliency

Mobile TV services are being actively developed for a variety of last hop, broadband wireless technologies. Application layer error control mechanisms such as Broadband Video Streaming seek to reduce packet loss from raw UDP transport. This paper goes further than existing streaming protocols by integrating source-coded error resilience through data-partitioning and intra-refresh macroblocks with the error control mechanism. Results show that for a temporally complex sequence, up to 6.23 dB gain in video quality (PSNR) can result, depending on burst error lengths across an IEEE 802.16e link

Towards an engaging social TV on a second screen

Trabalho de projecto de mestrado, Engenharia Informática (Sistemas de Informação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015Este trabalho debruça-se sobre a integração das redes sociais com conteúdos televisivos e na experiencia de visualização dos consumidores de televisão. Os sistemas de informação de hoje em dia estão cada vez mais orientados ao utilizador e às redes sociais que estes usam. As empresas estão obrigadas a utilizar estas ferramentas para as suas estratégias de marketing e muitas delas têm parcerias com redes sociais como o Facebook ou o Twitter para compreender os interesses e desejos dos seus clientes. Desta forma, as empresas produtoras de conteúdos televisivos têm estado bastante atentas a este fenómeno. Recentemente, temos vindo a assistir ao aparecimento de aplicações de redes sociais inseridas em Smart TVs, set-top-boxes e outros sistemas de televisão. Na sua maioria, oferecem as mesmas rotinas de interacção que os seus clientes têm nas redes sociais, no conforto dos seus sofás e através da televisão. Muitas destas têm vindo a esforçar-se por deixarem de replicar somente as funcionalidades já existentes. Nesse sentido, têm vindo a oferecer funcionalidades para os espectadores poderem partilhar os seus hábitos de consumo televisivo. As aplicações que integram redes sociais com os conteúdos televisivos têm vindo a ser categorizadas de várias formas na literatura existente. O termo televisão social é o mais comum para descrever este tipo de fenómeno. A televisão social é, na verdade, um conceito antigo. Há algum tempo atrás, os espectadores assistiam a um programa de televisão e no dia seguinte discutiam-no ao pequeno almoço em sua casa, no trabalho ou num bar com os amigos. Agora, essa discussão foi transposta para as redes sociais, durante a emissão em directo. Formalmente, a televisão social pode ser definida como o conjunto de tecnologias que dão suporte às interacções sociais entre os espectadores. Com a ajuda da Internet é possível obter a mesma experiência de TV com pessoas de todo o mundo, como se estas estivessem a fazer-nos companhia no sofá de nossa casa. A simples partilha do programa que está a ser visto é, muitas vezes, o ponto de partida para discussões sobre programas. Desde há muitas décadas, que é comum para os espectadores ver televisão e falar sobre actores, programas, moda ou música presente na TV. Estes tem vindo a fazê-lo online, de forma natural e confortável, desde o aparecimento das redes sociais, sobretudo o Facebook e o Twitter. Estas permitem uma comunicação bidireccional no sentido em que qualquer pessoa pode partilhar a sua opini˜ao e simultaneamente ter conhecimento da opinião do restante universo de espectadores, bem como de conteúdos providenciados pelas produtoras. Para os telespectadores, a televisão social permite uma experiência envolvente que lhes dá a possibilidade de troca de opinião televisiva com qualquer parte do mundo. Além disto, aqui é lhes dado o poder de dizer aos produtores de conteúdos quais os seus interesses e desejos. Estes ganham conectividade, interactividade e melhores conteúdos. O objectivo da televisão social passa por enriquecer a experiência de ver televisão através das redes sociais e, simultaneamente, fazer crescer as audiências televisivas. Nos últimos anos, tem-se vindo a captar uma tendência crescente em torno de outro assunto integrado neste tema, o segundo ecrã. Este é um conceito muitas vezes relacionado e confundido com a televisão social. O Segundo Ecrã, pode ser definido como o conjunto de tecnologias, onde o utilizador pode receber dados em tempo real ou informação extra sobre o conteúdo, que está a ser emitido na televisão, em directo. Este segundo ecrã é, na sua origem, uma companhia para o telespectador e um complemento ao primeiro ecrã, a televisão. Tornou-se um assunto popular nos últimos anos e teve um destaque mais acentuado com a consolidação da utilização de smartphones e tablets, especialmente enquanto se vê televisão. Este destaque está relacionado com o aparecimento de aplicações que sincronizam o conteúdo da TV com os dispositivos móveis. Com o lançamento do iPad e outros tablets, surgiu uma nova era de experiencias lean-back1 e no início de 2011 começaram a aparecer as primeiras aplicações second screen. Desta forma, os produtores de conteúdos de televisão têm investido em criar este tipo de aplicações, fornecendo ao espectador mais informação sobre o que está ver na televisão, através de um segundo ecrã. Os típicos casos de aplicação são os programas de desporto, séries, reality-shows ou outro tipo de concurso. Este conceito de second screen foi crescendo também com a necessidade de fazer os espectadores interagirem com os programas em tempo real e dar-lhes uma voz activa. Assim, este tipo de aplicações permite muitas vezes ao espectador votar em algo e influenciar o desenrolar do programa, em directo. Na literatura pode-se encontrar uma categorização do tipo de aplicações second screen. A primeira agrupa as aplicações baseadas em tecnologia capaz de reconhecer o programa que está a ser visto pelo utilizador. A segunda diz respeito as que oferecem a experiência do realizador, permitindo o acesso às várias câmaras da emissão. Por último, várias fazem integração com o Facebook e Twitter, mostrando os últimos comentários nas redes sociais. A expansão desta categoria vive da necessidade de reconhecer os interesses dos espectadores. Embora os sistemas televisivos apresentem actualmente uma larga oferta de produtos que fazem algum tipo de integração da televisão com as redes sociais, estes não têm conseguido envolver os espectadores de forma eficaz e que os leve a serem utilizados frequentemente. Nos E.U.A., o país com maior oferta de aplicações nas categorias da televisão social e do segundo ecrã, 86% das pessoas não têm estas aplicações instaladas nos seus dispositivos móveis. No entanto, apenas 24% destas não são donas de um smartphone ou tablet. Assim, este trabalho de mestrado detecta as falhas e sucessos destas aplicações e apresenta uma solução que facilita e incentiva a integração social dos conteúdos televisivos. Desta forma, esta tese apresenta o estado da arte nas áreas da televisão social e do segundo ecrã, investigando os estudos e os inquéritos realizados nestas áreas. Assim, explora-se o que tem vindo a falhar nestas aplicações, bem como os avanços tecnológicos que têm envolvido os consumidores de televisão. Uma vez feito o diagnóstico, é proposta uma solução para a integração das redes sociais com a televisão num segundo ecrã, sincronizada com uma set-top-box. Esta solução procura explorar as virtudes de alguns produtos já existentes, eliminando as barreiras para a sua usabilidade e criando novos incentivos para a interacção social através da televisão. O facto de reconhecer automaticamente o programa que está sintonizado na set-top-box do espectador irá mostrar como um check-in numa aplicação de segundo ecrã pode ser transparente para o utilizador. Alinhado com esta ideia, a aplicação mostra recomendações de programas feitas por amigos do Facebook que ao ser carregadas transportam automaticamente o espectador para a recomendação. De forma a guiar o espectador no que pode ver na sua televisão, informação sobre os programas mais quentes a nível social é dada em forma de recomendação. Assim, esta aplicação visa melhorar a usabilidade e o envolvimento dos espectadores sem os distrair do primeiro ecrã, a TV. No fim, é feita uma avaliação à usabilidade da aplicação e à satisfação dos espectadores de televisão através de uma amostra, de forma a estimar o sucesso da mesma. Aqui, os resultados mostram que os utilizadores, no geral, classificaram a aplicação como tendo uma usabilidade satisfatória e que apresenta um design apelativo. Esta avaliação revela também as descobertas feitas em relação às funcionalidades que os participantes acharam mais interessantes.Social television can be defined as the technologies supporting social interactions among viewers. Second screen became a trendy topic in the last years and had a buzz with the uprise of smartphones usage, specially while watching TV. This is a technology in which the user gets real time data about a live TV show on a mobile device. In the last years, many social TV applications appeared on television systems but, in general, they replicate the features from the existing social networks. Besides that, this environment is not suited to them due to its usability and design space and, as so, they tend to be integrated in second screen products. In spite of the existing offer, statistics reveal that users are not engaged with these applications. In the U.S.A., 86% of people do not have this type of applications installed on their devices, where 24% of them do not have a mobile device. This thesis addresses the integration of social networks in the television content and viewers experience. It studies the previous research and products on Social TV and Second Screen areas and proposes a new solution. Furthermore, it detects the flaws and successes of previous applications and then presents the design and development of a new solution. The solution aims to offer an appealing social integration with TV content, by automatic synchronization between the mobile device and the set-top-box, offering social features focused on TV content. Thus, it allows TV recommendation between friends and can be used as a social TV guide. Lastly, it presents an evaluation of its usability, design and utility, where it shown that is expected to be even more useful to who consume more TV. Moreover, achievements on usability, main findings about the most engaging features and interesting comments made by the participants are presented