An Analysis of Quality of Service (QoS) In Live Video Streaming Using Evolved HSPA Network Media

Evolved High Speed Packet Access (HSPA+) is a mobile telecommunication system technology and the evolution of HSPA technology. This technology has a packet data based service with downlink speeds up to 21.1 Mbps and uplink speed up to 11.5 Mbps on the bandwidth 5MHz. This technology is expected to fulfill and support the needs for information that involves all aspects of multimedia such as video and audio, especially live video streaming. By utilizing this technology it will facilitate communicating the information, for example to monitoring the situation of the house, the news coverage at some certain area, and other events in real time. This thesis aims to identify and test the Quality of Service (QoS) performance on the network that is used for live video streaming with the parameters of throughput, delay, jitter and packet loss. The software used for monitoring the data traffic of the live video streaming network is wireshark network analyzer. From the test results it is obtained that the average throughput of provider B is 5,295 Kbps bigger than the provider A, the average delay of provider B is 0.618 ms smaller than the provider A, the average jitter of provider B is 0.420 ms smaller than the provider A and the average packet loss of provider B is 0.451% smaller than the provider A

3G migration in Pakistan

The telecommunication industry in Pakistan has come a long way since the country\u27s independence in 1947. The initial era could be fairly termed as the PTCL (Pakistan Telecommunication Company Limited) monopoly, for it was the sole provider of all telecommunication services across the country. It was not until four decades later that the region embarked into the new world of wireless communication, hence ending the decades old PTCL monopoly. By the end of the late 1990\u27s, government support and international investment in the region opened new doors to innovation and better quality, low cost, healthy competition. Wireless licenses for the private sector in the telecommunication industry triggered a promising chain of events that resulted in a drastic change in the telecommunication infrastructure and service profile. The newly introduced wireless (GSM) technology received enormous support from all stakeholders (consumers, regulatory body, and market) and caused a vital boost in Pakistan\u27s economy. Numerous tangential elements had triggered this vital move in the history of telecommunications in Pakistan. Entrepreneurs intended to test the idea of global joint ventures in the East and hence the idea of international business became a reality. The technology had proven to be a great success in the West, while Pakistan\u27s telecom consumer had lived under the shadow of PTCL dominance for decades and needed more flexibility. At last the world was moving from wired to wireless! Analysts termed this move as the beginning of a new era. The investors, telecommunication businesses, and Pakistani treasury prospered. It was a win-win situation for all involved. The learning curve was steep for both operators and consumers but certainly improved over time. In essence, the principle of deploying the right technology in the right market at the right time led to this remarkable success. The industry today stands on the brink of a similar crossroads via transition from second generation to something beyond. With the partial success of 3G in Europe and the USA, the government has announced the release of three 3G licenses by mid 2009. This decision is not yet fully supported by all but still initiated parallel efforts by the operators and the vendors to integrate this next move into their existing infrastructure

MBMS—IP Multicast/Broadcast in 3G Networks

In this article, the Multimedia Broadcast and Multicast Service (MBMS) as standardized in 3GPP is presented. With MBMS, multicast and broadcast capabilities are introduced into cellular networks. After an introduction into MBMS technology, MBMS radio bearer realizations are presented. Different MBMS bearer services like broadcast mode, enhanced broadcast mode and multicast mode are discussed. Streaming and download services over MBMS are presented and supported media codecs are listed. Service layer components as defined in Open Mobile Alliance (OMA) are introduced. For a Mobile TV use case capacity improvements achieved by MBMS are shown. Finally, evolution of MBMS as part of 3GPP standardization is presented

Open-Source Telemedicine Platform for Wireless Medical Video Communication

An m-health system for real-time wireless communication of medical video based on open-source software is presented. The objective is to deliver a low-cost telemedicine platform which will allow for reliable remote diagnosis m-health applications such as emergency incidents, mass population screening, and medical education purposes. The performance of the proposed system is demonstrated using five atherosclerotic plaque ultrasound videos. The videos are encoded at the clinically acquired resolution, in addition to lower, QCIF, and CIF resolutions, at different bitrates, and four different encoding structures. Commercially available wireless local area network (WLAN) and 3.5G high-speed packet access (HSPA) wireless channels are used to validate the developed platform. Objective video quality assessment is based on PSNR ratings, following calibration using the variable frame delay (VFD) algorithm that removes temporal mismatch between original and received videos. Clinical evaluation is based on atherosclerotic plaque ultrasound video assessment protocol. Experimental results show that adequate diagnostic quality wireless medical video communications are realized using the designed telemedicine platform. HSPA cellular networks provide for ultrasound video transmission at the acquired resolution, while VFD algorithm utilization bridges objective and subjective ratings

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

Cost based optimization for strategic mobile radio access network planning using metaheuristics

La evolución experimentada por las comunicaciones móviles a lo largo de las últimas décadas ha sido motivada por dos factores principales: el surgimiento de nuevas aplicaciones y necesidades por parte del usuario, así como los avances tecnológicos. Los servicios ofrecidos para términales móviles han evolucionado desde el clásico servicio de voz y mensajes cortos (SMS), a servicios más atractivos y por lo tanto con una rápida aceptación por parte de usuario final como, video telephony, video streaming, online gaming, and the internet broadband access (MBAS). Todos estos nuevos servicios se han convertido en una realidad gracias a los avances técnologicos, avances tales como nuevas técnicas de acceso al medio compartido, nuevos esquemas de codificiación y modulación de la información intercambiada, sistemas de transmisión y recepción basados en múltiples antenas (MIMO), etc. Un aspecto importante en esta evolución fue la liberación del sector a principios de los años 90, donde la función reguladora llevado a cabo por las autoridades regulatorias nacionales (NRA) se ha antojado fundamental. Uno de los principales problemas tratados por la NRA espcífica de cada nación es la determinación de los costes por servicios mayoristas, esto es los servicios entre operadores de servicios móvilles, entre los que cabe destacar el coste por terminación de llamada o de inteconexión. El servicio de interconexión hace posible la comunicación de usuarios de diferente operadores, así como el acceso a la totalidad de servicios, incluso a aquellos no prestados por un operador en concreto gracias al uso de una red perteneciente a otro operador, por parte de todos los usuarios. El objetivo principal de esta tesis es la minimización de los costes de inversión en equipamiento de red, lo cual repercute en el establecimiento de las tarifas de interconexión como se verá a lo largo de este trabajo. La consecución de dicho objetivo se divide en dos partes: en primer lugar, el desarrollo de un conjunto de algoritmos para el dimesionado óptimo de una red de acceso radio (RAN) para un sistema de comunicaciones móvilles. En segundo lugar, el diseño y aplicación de algoritmos de optimización para la distribución óptima de los servicios sobre el conjunto de tecnologías móviles existentes (OSDP). El modulo de diseño de red proporciona cuatro algoritmos diferenciados encargados del dimensionado y planificación de la red de acceso móvil. Estos algoritmos se aplican en un entorno multi-tecnología, considerando sistemas de segunda (2G), tercera (3G) y cuarta (4G) generación, multi-usuario, teniendo en cuenta diferentes perfiles de usuarios con su respectiva carga de tráfico, y multo-servicio, incluyendo voz, servicios de datos de baja velocidad (64-144 Kbps), y acceso a internet de banda ancha móvil. La segunda parte de la tesis se encarga de distribuir de una manera óptima el conjunto de servicios sobre las tecnologías a desplegar. El objetivo de esta parte es hacer un uso eficiente de las tecnologías existentes reduciendo los costes de inversión en equipamiento de red. Esto es posible gracias a las diferencias tecnológicas existente entre los diferentes sistemas móviles, que hacen que los sistemas de segunda generación sean adecuados para proporcionar el servicio de voz y mensajería corta, mientras que redes de tercera generación muestran un mejor rendimiento en la transmisión de servicios de datos. Por último, el servicio de banda ancha móvil es nativo de redes de última generadón, como High Speed Data Acces (HSPA) y 4G. Ambos módulos han sido aplicados a un extenso conjunto de experimentos para el desarrollo de análisis tecno-económicos tales como el estudio del rendimiento de las tecnologías de HSPA y 4G para la prestación del servicio de banda ancha móvil, así como el análisis de escenarios reales de despliegue para redes 4G que tendrán lugar a partir del próximo año coinicidiendo con la licitación de las frecuencias en la banda de 800 MHz. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio sobre el despliegue de redes de 4G en las bandas de 800 MHz, 1800 MHz y 2600 MHz, comparando los costes de inversión obtenidos tras la optimización. En todos los casos se ha demostrado la mejora, en términos de costes de inversión, obtenida tras la aplicación de ambos módulos, posibilitando una reducción en la determinación de los costes de provisión de servicios. Los estudios realizados en esta tesis se centran en la nación de España, sin embargo todos los algoritmos implementados son aplicables a cualquier otro país europeo, prueba de ello es que los algoritmos de diseño de red han sido utilizados en diversos proyectos de regulación

Quality-driven resource utilization methods for video streaming in wireless communication networks

This research is focused on the optimisation of resource utilisation in wireless mobile networks with the consideration of the users’ experienced quality of video streaming services. The study specifically considers the new generation of mobile communication networks, i.e. 4G-LTE, as the main research context. The background study provides an overview of the main properties of the relevant technologies investigated. These include video streaming protocols and networks, video service quality assessment methods, the infrastructure and related functionalities of LTE, and resource allocation algorithms in mobile communication systems. A mathematical model based on an objective and no-reference quality assessment metric for video streaming, namely Pause Intensity, is developed in this work for the evaluation of the continuity of streaming services. The analytical model is verified by extensive simulation and subjective testing on the joint impairment effects of the pause duration and pause frequency. Various types of the video contents and different levels of the impairments have been used in the process of validation tests. It has been shown that Pause Intensity is closely correlated with the subjective quality measurement in terms of the Mean Opinion Score and this correlation property is content independent. Based on the Pause Intensity metric, an optimised resource allocation approach is proposed for the given user requirements, communication system specifications and network performances. This approach concerns both system efficiency and fairness when establishing appropriate resource allocation algorithms, together with the consideration of the correlation between the required and allocated data rates per user. Pause Intensity plays a key role here, representing the required level of Quality of Experience (QoE) to ensure the best balance between system efficiency and fairness. The 3GPP Long Term Evolution (LTE) system is used as the main application environment where the proposed research framework is examined and the results are compared with existing scheduling methods on the achievable fairness, efficiency and correlation. Adaptive video streaming technologies are also investigated and combined with our initiatives on determining the distribution of QoE performance across the network. The resulting scheduling process is controlled through the prioritization of users by considering their perceived quality for the services received. Meanwhile, a trade-off between fairness and efficiency is maintained through an online adjustment of the scheduler’s parameters. Furthermore, Pause Intensity is applied to act as a regulator to realise the rate adaptation function during the end user’s playback of the adaptive streaming service. The adaptive rates under various channel conditions and the shape of the QoE distribution amongst the users for different scheduling policies have been demonstrated in the context of LTE. Finally, the work for interworking between mobile communication system at the macro-cell level and the different deployments of WiFi technologies throughout the macro-cell is presented. A QoEdriven approach is proposed to analyse the offloading mechanism of the user’s data (e.g. video traffic) while the new rate distribution algorithm reshapes the network capacity across the macrocell. The scheduling policy derived is used to regulate the performance of the resource allocation across the fair-efficient spectrum. The associated offloading mechanism can properly control the number of the users within the coverages of the macro-cell base station and each of the WiFi access points involved. The performance of the non-seamless and user-controlled mobile traffic offloading (through the mobile WiFi devices) has been evaluated and compared with that of the standard operator-controlled WiFi hotspots

Comparative Analysis of Scheduling Algorithms Performance in a Long Term Evolution Network

The advancement in cellular communications has enhanced the special attention given to the study of resource allocation schemes. This study is to enhance communications to attain efficiency and thereby offers fairness to all users in the face of congestion experienced anytime a new product is rolled out. The comparative analysis was done on the performance of Enhanced Proportional Fair, Qos-Aware Proportional Fair and Logarithmic rule scheduling algorithms in Long Term Evolution in this work. These algorithms were simulated using LTE system toolbox in MATLAB and their performances were compared using Throughput, Packet delay and Packet Loss Ratio. The results showed Qos-Aware Proportional Fair has a better performance in all the metrics used for the evaluation