A taxonomy of the parameters used by decision methods for adaptive video transmission

International audienceNowadays, video data transfers account for much of the Internet traffic and a huge number of users use this service on a daily base. Even if videos are usually stored in several bitrates on servers, the video sending rate does not take into account network conditions which are changing dynamically during transmission. Therefore, the best bitrate is not used which causes sub-optimal video quality when the video bitrate is under the available bandwidth or packet loss when it is over it. One solution is to deploy adaptive video, which adapts video parameters such as bitrate or frame resolution to network conditions. Many ideas are proposed in the literature, yet no paper provides a global view on adaptation methods in order to classify them. This article fills this gap by discussing several adaptation methods through a taxonomy of the parameters used for adaptation. We show that, in the research community, the sender generally takes the decision of adaptation whereas in the solutions supported by major current companies the receiver takes this decision. We notably suggest, without evaluation, a valuable and realistic adaptation method, gathering the advantages of the presented methods

Error and Congestion Resilient Video Streaming over Broadband Wireless

In this paper, error resilience is achieved by adaptive, application-layer rateless channel coding, which is used to protect H.264/Advanced Video Coding (AVC) codec data-partitioned videos. A packetization strategy is an effective tool to control error rates and, in the paper, source-coded data partitioning serves to allocate smaller packets to more important compressed video data. The scheme for doing this is applied to real-time streaming across a broadband wireless link. The advantages of rateless code rate adaptivity are then demonstrated in the paper. Because the data partitions of a video slice are each assigned to different network packets, in congestion-prone wireless networks the increased number of packets per slice and their size disparity may increase the packet loss rate from buffer overflows. As a form of congestion resilience, this paper recommends packet-size dependent scheduling as a relatively simple way of alleviating the buffer-overflow problem arising from data-partitioned packets. The paper also contributes an analysis of data partitioning and packet sizes as a prelude to considering scheduling regimes. The combination of adaptive channel coding and prioritized packetization for error resilience with packet-size dependent packet scheduling results in a robust streaming scheme specialized for broadband wireless and real-time streaming applications such as video conferencing, video telephony, and telemedicine

ATM network impairment to video quality

Includes bibliographical reference

Methods of Congestion Control for Adaptive Continuous Media

Since the first exchange of data between machines in different locations in early 1960s, computer networks have grown exponentially with millions of people now using the Internet. With this, there has also been a rapid increase in different kinds of services offered over the World Wide Web from simple e-mails to streaming video. It is generally accepted that the commonly used protocol suite TCP/IP alone is not adequate for a number of modern applications with high bandwidth and minimal delay requirements. Many technologies are emerging such as IPv6, Diffserv, Intserv etc, which aim to replace the onesize-fits-all approach of the current lPv4. There is a consensus that the networks will have to be capable of multi-service and will have to isolate different classes of traffic through bandwidth partitioning such that, for example, low priority best-effort traffic does not cause delay for high priority video traffic. However, this research identifies that even within a class there may be delays or losses due to congestion and the problem will require different solutions in different classes. The focus of this research is on the requirements of the adaptive continuous media class. These are traffic flows that require a good Quality of Service but are also able to adapt to the network conditions by accepting some degradation in quality. It is potentially the most flexible traffic class and therefore, one of the most useful types for an increasing number of applications. This thesis discusses the QoS requirements of adaptive continuous media and identifies an ideal feedback based control system that would be suitable for this class. A number of current methods of congestion control have been investigated and two methods that have been shown to be successful with data traffic have been evaluated to ascertain if they could be adapted for adaptive continuous media. A novel method of control based on percentile monitoring of the queue occupancy is then proposed and developed. Simulation results demonstrate that the percentile monitoring based method is more appropriate to this type of flow. The problem of congestion control at aggregating nodes of the network hierarchy, where thousands of adaptive flows may be aggregated to a single flow, is then considered. A unique method of pricing mean and variance is developed such that each individual flow is charged fairly for its contribution to the congestion

サービスレベルネゴシエーションに基づくワイヤレスネットワークのサービス提供スキーム

Tohoku University加藤寧課

Distributed multimedia systems

A distributed multimedia system (DMS) is an integrated communication, computing, and information system that enables the processing, management, delivery, and presentation of synchronized multimedia information with quality-of-service guarantees. Multimedia information may include discrete media data, such as text, data, and images, and continuous media data, such as video and audio. Such a system enhances human communications by exploiting both visual and aural senses and provides the ultimate flexibility in work and entertainment, allowing one to collaborate with remote participants, view movies on demand, access on-line digital libraries from the desktop, and so forth. In this paper, we present a technical survey of a DMS. We give an overview of distributed multimedia systems, examine the fundamental concept of digital media, identify the applications, and survey the important enabling technologies.published_or_final_versio

Resource management in cable access networks

Een kabelnetwerk is tegenwoordig niet meer alleen een medium waarover analoge TV-signalen vanuit een centraal punt, kopstation genaamd, naar de aangesloten huizen worden gestuurd. Sinds enkele jaren is het mogelijk om thuis data digitaal te versturen en te ontvangen. Deze data gaat via een kabelmodem thuis en het kopstation, dat in verbinding staat met andere netwerken. Op deze wijze zijn kabelnetwerken onderdeel geworden van het wereldwijde Internet en kunnen computers thuis hier mee verbonden worden. Door aan zo’n kopstation een digitaal videosysteem met duizenden films te koppelen, ontstaat er de mogelijkheid een video-op-verzoek dienst aan te bieden: Via de computer of zelfs de TV thuis kunnen films worden besteld en direct bekeken, of worden opgeslagen in de computer. Om dit te bewerkstelligen is meer nodig dan alleen een netwerk: Voor de transmissie van video data dient er zorg voor te worden gedragen dat deze zonder hinderende interrupties kan geschieden, omdat dergelijke gebeurtenissen door de gebruiker direct te zien zijn in de vorm van een stilstaand of zwart beeld. Verder is ook de reactiesnelheid van het systeem van belang voor het ondersteunen van operaties door de gebruiker, zoals het bestellen van een film, maar ook het vooruit- of terugspoelen, pauzeren, enzovoorts. Binnen deze context beschrijven en analyseren we in dit proefschrift zes problemen. Vier daarvan houden verband met de transmissie van data over het kabelnetwerk en de overige twee houden verband met het opslaan van video data op een harde schijf. In twee van de vier problemen uit de eerste categorie analyseren we de vertraging die data ondervindt wanneer die vanuit een modem wordt gestuurd naar het kopstation. Deze vertraging bepaalt met name de reactiesnelheid van het systeem. Karakteristiek voor dataverkeer in deze richting is dat pakketten van verschillende modems tegelijkertijd mogen worden verstuurd en daardoor verloren gaan. Met name de vereiste hertransmissies zorgen voor vertraging. Meer concreet beschouwen we een variant op het bekende ALOHA protocol, waarbij we uitgaan van een kanaalmodel dat afwijkt van het conventionele model. Het afwijkende model is van toepassing wanneer een modem een eerste contact probeert te leggen met het kopstation na te zijn opgestart. Met name na een stroomuitval, wanneer een groot aantal modems tegelijkertijd opnieuw opstart, kunnen de vertragingen aanzienlijk zijn. Daarnaast beschouwen we modems tijdens normale operatie en analyseren wij de verbetering in vertraging wanneer pakketten die vanuit ´e´en modem moeten worden verstuurd, worden verpakt in een groter pakket. In beide studies worden wiskundige resultaten vergeleken met simulaties die re¨ele situaties nabootsen. In de andere twee van de vier problemen richten wij ons op de transmissie van video data in de andere richting, namelijk van het kopstation naar de modems. Hierbij spelen stringente tijdsrestricties een voorname rol, zoals hierboven reeds is beschreven. Meer specifiek presenteren we een planningsalgoritme dat pakketten voor een aantal gebruikers op een kanaal zodanig na elkaar verstuurt dat de variatie in de vertraging die de verschillende pakketten ondervinden, minimaal is. Op deze wijze wordt zo goed mogelijk een continue stroom van data gerealiseerd die van belang is voor het probleemloos kunnen bekijken van een film. Daarnaast analyseren we een bestaand algoritme om een film via een aantal kanalen periodiek naar de aangesloten huizen te versturen. In dit geval ligt de nadruk op de wachttijd die een gebruiker ondervindt na het bestellen van een film. In deze analyse onderbouwen we een in het algoritme gebruikte heuristiek en brengen hierin verdere verbeteringen aan. Daarnaast bewijzen we dat het algoritme asymptotisch optimaal is, iets dat reeds langer werd aangenomen, maar nooit rigoreus bewezen was. Bij de laatste twee problemen, die verband houden met het opslaan van video data op een harde schijf, analyseren we hoe deze data zodanig kan worden opgeslagen dat die er nadien efficient van kan worden teruggelezen. In het ene probleem beschouwen we een bestaand planningsalgoritme om pakketten van verschillende videostromen naar een harde schijf te schrijven en passen dit aan om ervoor te zorgen dat het teruglezen van de stroom met bijvoorbeeld een andere pakketgrootte mogelijk wordt zonder daarbij de schijf onnodig te belasten. In het andere probleem analyseren we hoe we effectief gebruik kunnen maken van het gegeven dat data aan de buitenkant van de schijf sneller gelezen kan worden dan aan de binnenkant. We bewijzen dat het probleem van het zo efficient mogelijk opslaan van een gegeven aantal video files NPlastig is en presenteren een eenvoudige heuristiek die, hoewel voor bijzondere instanties een bewijsbaar slechte prestatie levert, in de praktijk in het algemeen goede prestaties levert. Hierbij maken we met name gebruik van het verschil in populariteit van de verschillende films