Contribución a los modelos de estimación de la calidad percibida en servicios de vídeo sobre Internet mediante parámetros objetivos

En los últimos años el consumo de servicios de vídeo se ha incrementado de forma notable y se espera que dicha tendencia continúe en los próximos años. Los servicios de streaming de vídeo Over-The-Top (OTT), en los que se centra esta tesis, constituyen uno de los principales motores de dicho crecimiento. A diferencia de los servicios Internet Protocol Television (IPTV), que utilizan una red controlada en la que se pueden implementar mecanismos de Quality of Service (QoS), los servicios de streaming de vídeo OTT se prestan sobre Internet, por lo que llevan asociados interesantes desafíos desde un punto de vista técnico. Uno de los mayores desafíos técnicos a los que se enfrentan los servicios de streaming de vídeo OTT es mantener un nivel de Quality of Experience (QoE) que satisfaga a sus usuarios, por lo que es necesario contar con técnicas y herramientas que permitan monitorizar la calidad percibida por los usuarios de estos servicios. El streaming de vídeo OTT supone un cambio de filosofía en comparación con otras técnicas de streaming más tradicionales como RTP/RTSP. Los servicios de vídeo OTT suelen seguir el paradigma Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH), que se basa en sustituir los servidores de streaming tradicionales por servidores web que ponen a disposición de los clientes los contenidos de vídeo codificados en varias versiones con distinto nivel de calidad. Cada una de estas versiones o representaciones está dividida en pequeños fragmentos o segmentos que los clientes pueden solicitar mediante el protocolo HTTP. Los clientes pueden solicitar diferentes niveles de calidad en función de los parámetros que consideren más adecuados (ancho de banda de la red, resolución de pantalla, tipo de códec, etc.), lo que les permite adaptarse a condiciones cambiantes del entorno. Como se puede ver, el paradigma DASH ha trasladado el control de la sesión del servidor al cliente y ha sustituido los servidores de streaming por servidores web que simplemente sirven los segmentos de vídeo que los clientes solicitan. Además se esta simplificación de los servidores de streaming, existen otras ventajas asociadas a DASH, como son la utilización de Content Delivery Network (CDN), la compatibilidad con NATs y firewalls, etc. En esta tesis doctoral se lleva a cabo la propuesta de un conjunto de modelos cuyo objetivo es estimar la calidad percibida por los usuarios de los servicios de vídeo basados en DASH. Más concretamente, partiendo de la definición del servicio como un conjunto de componentes de servicio, se desarrollan modelos parciales que estiman la calidad percibida asociada a cada uno de estos componentes: calidad de vídeo, calidad de audio, degradaciones asociadas a la transmisión, etc. Cada una de estas estimaciones de calidad percibida se combinan en un modelo global que estima la calidad percibida total del servicio

Solutions for large scale, efficient, and secure Internet of Things

The design of a general architecture for the Internet of Things (IoT) is a complex task, due to the heterogeneity of devices, communication technologies, and applications that are part of such systems. Therefore, there are significant opportunities to improve the state of the art, whether to better the performance of the system, or to solve actual issues in current systems. This thesis focuses, in particular, on three aspects of the IoT. First, issues of cyber-physical systems are analysed. In these systems, IoT technologies are widely used to monitor, control, and act on physical entities. One of the most important issue in these scenarios are related to the communication layer, which must be characterized by high reliability, low latency, and high energy efficiency. Some solutions for the channel access scheme of such systems are proposed, each tailored to different specific scenarios. These solutions, which exploit the capabilities of state of the art radio transceivers, prove effective in improving the performance of the considered systems. Positioning services for cyber-physical systems are also investigated, in order to improve the accuracy of such services. Next, the focus moves to network and service optimization for traffic intensive applications, such as video streaming. This type of traffic is common amongst non-constrained devices, like smartphones and augmented/virtual reality headsets, which form an integral part of the IoT ecosystem. The proposed solutions are able to increase the video Quality of Experience while wasting less bandwidth than state of the art strategies. Finally, the security of IoT systems is investigated. While often overlooked, this aspect is fundamental to enable the ubiquitous deployment of IoT. Therefore, security issues of commonly used IoT protocols are presented, together with a proposal for an authentication mechanism based on physical channel features. This authentication strategy proved to be effective as a standalone mechanism or as an additional security layer to improve the security level of legacy systems