210 research outputs found

    Efficient memory management in VOD disk array servers usingPer-Storage-Device buffering

    Get PDF
    We present a buffering technique that reduces video-on-demand server memory requirements in more than one order of magnitude. This technique, Per-Storage-Device Buffering (PSDB), is based on the allocation of a fixed number of buffers per storage device, as opposed to existing solutions based on per-stream buffering allocation. The combination of this technique with disk array servers is studied in detail, as well as the influence of Variable Bit Streams. We also present an interleaved data placement strategy, Constant Time Length Declustering, that results in optimal performance in the service of VBR streams. PSDB is evaluated by extensive simulation of a disk array server model that incorporates a simulation based admission test.This research was supported in part by the National R&D Program of Spain, Project Number TIC97-0438.Publicad

    Scalable on-demand streaming of stored complex multimedia

    Get PDF
    Previous research has developed a number of efficient protocols for streaming popular multimedia files on-demand to potentially large numbers of concurrent clients. These protocols can achieve server bandwidth usage that grows much slower than linearly with the file request rate, and with the inverse of client start-up delay. This hesis makes the following three main contributions to the design and performance evaluation of such protocols. The first contribution is an investigation of the network bandwidth requirements for scalable on-demand streaming. The results suggest that the minimum required network bandwidth for scalable on-demand streaming typically scales as K/ln(K) as the number of client sites K increases for fixed request rate per client site, and as ln(N/(ND+1)) as the total file request rate N increases or client start-up delay D decreases, for a fixed number of sites. Multicast delivery trees configured to minimize network bandwidth usage rather than latency are found to only modestly reduce the minimum required network bandwidth. Furthermore, it is possible to achieve close to the minimum possible network and server bandwidth usage simultaneously with practical scalable delivery protocols. Second, the thesis addresses the problem of scalable on-demand streaming of a more complex type of media than is typically considered, namely variable bit rate (VBR) media. A lower bound on the minimum required server bandwidth for scalable on-demand streaming of VBR media is derived. The lower bound analysis motivates the design of a new immediate service protocol termed VBR bandwidth skimming (VBRBS) that uses constant bit rate streaming, when sufficient client storage space is available, yet fruitfully exploits the knowledge of a VBR profile. Finally, the thesis proposes non-linear media containing parallel sequences of data frames, among which clients can dynamically select at designated branch points, and investigates the design and performance issues in scalable on-demand streaming of such media. Lower bounds on the minimum required server bandwidth for various non-linear media scalable on-demand streaming approaches are derived, practical non-linear media scalable delivery protocols are developed, and, as a proof-of-concept, a simple scalable delivery protocol is implemented in a non-linear media streaming prototype system

    Decomposition of network of queues with self-similar traffic

    Get PDF
    Jackson's network of queues model greatly simplifies the performance analysis of telecommunication networks with Poisson traffic arrivals and exponential service times. It reduces the analysis of a network into the analysis of individual communication links, each of which may be modeled as an M/M/m queue. Motivated by the growing significance of self-similar traffic in modeling broadband network traffic, we propose a new network of queues model for telecommunication networks. Our model resembles Jackson's model except that the arrival is self-similar and the service time is deterministic. It captures the characteristics of modern high speed cell-based networks. We hypothesize a result analogous to Jackson's Theorem, that each mode of this network model behaves as a G/D/1 queue with self-similar arrival. Based on this hypothesis, many network-wide performance measures, such as the end-to-end delay, can be evaluated in a simple fashion. Our hypothesis is strongly supported by three facts, namely, the sum of independent self-similar processes, the random splitting of self-similar processes, and the output process of a deterministic service time queue with self-similar input are all self-similar.published_or_final_versio

    Decomposition of network of queues with self-similar traffic

    Get PDF
    Jackson's network of queues model greatly simplifies the performance analysis of telecommunication networks with Poisson traffic arrivals and exponential service times. It reduces the analysis of a network into the analysis of individual communication links, each of which may be modeled as an M/M/m queue. Motivated by the growing significance of self-similar traffic in modeling broadband network traffic, we propose a new network of queues model for telecommunication networks. Our model resembles Jackson's model except that the arrival is self-similar and the service time is deterministic. It captures the characteristics of modern high speed cell-based networks. We hypothesize a result analogous to Jackson's Theorem, that each mode of this network model behaves as a G/D/1 queue with self-similar arrival. Based on this hypothesis, many network-wide performance measures, such as the end-to-end delay, can be evaluated in a simple fashion. Our hypothesis is strongly supported by three facts, namely, the sum of independent self-similar processes, the random splitting of self-similar processes, and the output process of a deterministic service time queue with self-similar input are all self-similar.published_or_final_versio

    Resource management in cable access networks

    Get PDF
    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

    Control of Multiple Remote Servers for Quality-Fair Delivery of Multimedia Contents

    Full text link
    This paper proposes a control scheme for the quality-fair delivery of several encoded video streams to mobile users sharing a common wireless resource. Video quality fairness, as well as similar delivery delays are targeted among streams. The proposed controller is implemented within some aggregator located near the bottleneck of the network. The transmission rate among streams is adapted based on the quality of the already encoded and buffered packets in the aggregator. Encoding rate targets are evaluated by the aggregator and fed back to each remote video server (fully centralized solution), or directly evaluated by each server in a distributed way (partially distributed solution). Each encoding rate target is adjusted for each stream independently based on the corresponding buffer level or buffering delay in the aggregator. Communication delays between the servers and the aggregator are taken into account. The transmission and encoding rate control problems are studied with a control-theoretic perspective. The system is described with a multi-input multi-output model. Proportional Integral (PI) controllers are used to adjust the video quality and control the aggregator buffer levels. The system equilibrium and stability properties are studied. This provides guidelines for choosing the parameters of the PI controllers. Experimental results show the convergence of the proposed control system and demonstrate the improvement in video quality fairness compared to a classical transmission rate fair streaming solution and to a utility max-min fair approach

    FVV Live: A real-time free-viewpoint video system with consumer electronics hardware

    Full text link
    FVV Live is a novel end-to-end free-viewpoint video system, designed for low cost and real-time operation, based on off-the-shelf components. The system has been designed to yield high-quality free-viewpoint video using consumer-grade cameras and hardware, which enables low deployment costs and easy installation for immersive event-broadcasting or videoconferencing. The paper describes the architecture of the system, including acquisition and encoding of multiview plus depth data in several capture servers and virtual view synthesis on an edge server. All the blocks of the system have been designed to overcome the limitations imposed by hardware and network, which impact directly on the accuracy of depth data and thus on the quality of virtual view synthesis. The design of FVV Live allows for an arbitrary number of cameras and capture servers, and the results presented in this paper correspond to an implementation with nine stereo-based depth cameras. FVV Live presents low motion-to-photon and end-to-end delays, which enables seamless free-viewpoint navigation and bilateral immersive communications. Moreover, the visual quality of FVV Live has been assessed through subjective assessment with satisfactory results, and additional comparative tests show that it is preferred over state-of-the-art DIBR alternatives

    On the merits of SVC-based HTTP adaptive streaming

    Get PDF
    HTTP Adaptive Streaming (HAS) is quickly becoming the dominant type of video streaming in Over-The-Top multimedia services. HAS content is temporally segmented and each segment is offered in different video qualities to the client. It enables a video client to dynamically adapt the consumed video quality to match with the capabilities of the network and/or the client's device. As such, the use of HAS allows a service provider to offer video streaming over heterogeneous networks and to heterogeneous devices. Traditionally, the H. 264/AVC video codec is used for encoding the HAS content: for each offered video quality, a separate AVC video file is encoded. Obviously, this leads to a considerable storage redundancy at the video server as each video is available in a multitude of qualities. The recent Scalable Video Codec (SVC) extension of H. 264/AVC allows encoding a video into different quality layers: by dowloading one or more additional layers, the video quality can be improved. While this leads to an immediate reduction of required storage at the video server, the impact of using SVC-based HAS on the network and perceived quality by the user are less obvious. In this article, we characterize the performance of AVC- and SVC-based HAS in terms of perceived video quality, network load and client characteristics, with the goal of identifying advantages and disadvantages of both options
    corecore