Survey on QoE/QoS Correlation Models for Video Streaming over Vehicular Ad-hoc Networks

Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) are a new emerging technology which has attracted enormous interest over the last few years. It enables vehicles to communicate with each other and with roadside infrastructures for many applications. One of the promising applications is multimedia services for traffic safety or infotainment. The video service requires a good quality to satisfy the end-user known as the Quality of Experience (QoE). Several models have been suggested in the literature to measure or predict this metric. In this paper, we present an overview of interesting researches, which propose QoE models for video streaming over VANETs. The limits and deficiencies of these models are identified, which shed light on the challenges and real problems to overcome in the future

Measuring quality of video of internet protocol television (IPTV)

141 p.La motivación para el desarrollo de esta tesis es la necesidad que existe de monitorizar la calidad de experiencia del vídeo que se proporciona en una red IPTV (Internet Protocol Television). Esta necesidad surge del deseo de los operadores de telecomunicaciones de proporcionar un servicio más satisfactorio a sus clientes y alcanzar mayor penetración en el mercado. Los servicios sólo pueden tener éxito si la calidad de experiencia se garantiza. Las redes IPTV (Television sobre IP) son por naturaleza susceptibles a pérdidas de paquetes de datos que afectan a la calidad del vídeo que recibe el usuario. Entre los factores que contribuyen a la existencia de pérdida de paquetes de datos se encuentran la congestión de red, una planificación de red inadecuada o el fallo de algún equipamiento de la red. La calidad de experiencia de un vídeo se ve afectada por una serie de factores como por ejemplo la resolución, la ausencia de errores en las imágenes, la calidad de la televisión, las expectativas previas del usuario y muchos otros factores que se estudian en esta tesis

Measuring quality of video of internet protocol television (IPTV)

141 p.La motivación para el desarrollo de esta tesis es la necesidad que existe de monitorizar la calidad de experiencia del vídeo que se proporciona en una red IPTV (Internet Protocol Television). Esta necesidad surge del deseo de los operadores de telecomunicaciones de proporcionar un servicio más satisfactorio a sus clientes y alcanzar mayor penetración en el mercado. Los servicios sólo pueden tener éxito si la calidad de experiencia se garantiza. Las redes IPTV (Television sobre IP) son por naturaleza susceptibles a pérdidas de paquetes de datos que afectan a la calidad del vídeo que recibe el usuario. Entre los factores que contribuyen a la existencia de pérdida de paquetes de datos se encuentran la congestión de red, una planificación de red inadecuada o el fallo de algún equipamiento de la red. La calidad de experiencia de un vídeo se ve afectada por una serie de factores como por ejemplo la resolución, la ausencia de errores en las imágenes, la calidad de la televisión, las expectativas previas del usuario y muchos otros factores que se estudian en esta tesis

Contribution to quality of user experience provision over wireless networks

The widespread expansion of wireless networks has brought new attractive possibilities to end users. In addition to the mobility capabilities provided by unwired devices, it is worth remarking the easy configuration process that a user has to follow to gain connectivity through a wireless network. Furthermore, the increasing bandwidth provided by the IEEE 802.11 family has made possible accessing to high-demanding services such as multimedia communications. Multimedia traffic has unique characteristics that make it greatly vulnerable against network impairments, such as packet losses, delay, or jitter. Voice over IP (VoIP) communications, video-conference, video-streaming, etc., are examples of these high-demanding services that need to meet very strict requirements in order to be served with acceptable levels of quality. Accomplishing these tough requirements will become extremely important during the next years, taking into account that consumer video traffic will be the predominant traffic in the Internet during the next years. In wired systems, these requirements are achieved by using Quality of Service (QoS) techniques, such as Differentiated Services (DiffServ), traffic engineering, etc. However, employing these methodologies in wireless networks is not that simple as many other factors impact on the quality of the provided service, e.g., fading, interferences, etc. Focusing on the IEEE 802.11g standard, which is the most extended technology for Wireless Local Area Networks (WLANs), it defines two different architecture schemes. On one hand, the infrastructure mode consists of a central point, which manages the network, assuming network controlling tasks such as IP assignment, routing, accessing security, etc. The rest of the nodes composing the network act as hosts, i.e., they send and receive traffic through the central point. On the other hand, the IEEE 802.11 ad-hoc configuration mode is less extended than the infrastructure one. Under this scheme, there is not a central point in the network, but all the nodes composing the network assume both host and router roles, which permits the quick deployment of a network without a pre-existent infrastructure. This type of networks, so called Mobile Ad-hoc NETworks (MANETs), presents interesting characteristics for situations when the fast deployment of a communication system is needed, e.g., tactics networks, disaster events, or temporary networks. The benefits provided by MANETs are varied, including high mobility possibilities provided to the nodes, network coverage extension, or network reliability avoiding single points of failure. The dynamic nature of these networks makes the nodes to react to topology changes as fast as possible. Moreover, as aforementioned, the transmission of multimedia traffic entails real-time constraints, necessary to provide these services with acceptable levels of quality. For those reasons, efficient routing protocols are needed, capable of providing enough reliability to the network and with the minimum impact to the quality of the service flowing through the nodes. Regarding quality measurements, the current trend is estimating what the end user actually perceives when consuming the service. This paradigm is called Quality of user Experience (QoE) and differs from the traditional Quality of Service (QoS) approach in the human perspective given to quality estimations. In order to measure the subjective opinion that a user has about a given service, different approaches can be taken. The most accurate methodology is performing subjective tests in which a panel of human testers rates the quality of the service under evaluation. This approach returns a quality score, so-called Mean Opinion Score (MOS), for the considered service in a scale 1 - 5. This methodology presents several drawbacks such as its high expenses and the impossibility of performing tests at real time. For those reasons, several mathematical models have been presented in order to provide an estimation of the QoE (MOS) reached by different multimedia services In this thesis, the focus is on evaluating and understanding the multimedia-content transmission-process in wireless networks from a QoE perspective. To this end, firstly, the QoE paradigm is explored aiming at understanding how to evaluate the quality of a given multimedia service. Then, the influence of the impairments introduced by the wireless transmission channel on the multimedia communications is analyzed. Besides, the functioning of different WLAN schemes in order to test their suitability to support highly demanding traffic such as the multimedia transmission is evaluated. Finally, as the main contribution of this thesis, new mechanisms or strategies to improve the quality of multimedia services distributed over IEEE 802.11 networks are presented. Concretely, the distribution of multimedia services over ad-hoc networks is deeply studied. Thus, a novel opportunistic routing protocol, so-called JOKER (auto-adJustable Opportunistic acK/timEr-based Routing) is presented. This proposal permits better support to multimedia services while reducing the energy consumption in comparison with the standard ad-hoc routing protocols.Universidad Politécnica de CartagenaPrograma Oficial de Doctorado en Tecnologías de la Información y Comunicacione

Quantifying the influence of rebuffering interruptions on the user's quality of experience during mobile video watching

Entertainment and multimedia are the key functionalities in emerging mobile markets. The ability to understand and quantify the quality of experience (QoE, i.e., the users' subjective perception of the "overall acceptability of an application or service"), will play a major role in the success of these mobile services. This study explores the thresholds at which the technical quality of a mobile video service becomes unacceptable for users. A subjective experiment drawing on the logging of technical parameters combined with subjective evaluations by a user panel resulted in a model for quantifying the acceptability of video interruptions. The results of this analysis provide insights into the QoE and (un)acceptability regarding video interruptions for different network conditions and video parameters. The conclusions of this paper can be used as a guideline for service design and network dimensioning

Evaluation of unidirectional background push content download services for the delivery of television programs

Este trabajo de tesis presenta los servicios de descarga de contenido en modo push como un mecanismo eficiente para el envío de contenido de televisión pre-producido sobre redes de difusión. Hoy en día, los operadores de red dedican una cantidad considerable de recursos de red a la entrega en vivo de contenido televisivo, tanto sobre redes de difusión como sobre conexiones unidireccionales. Esta oferta de servicios responde únicamente a requisitos comerciales: disponer de los contenidos televisivos en cualquier momento y lugar. Sin embargo, desde un punto de vista estrictamente académico, el envío en vivo es únicamente un requerimiento para el contenido en vivo, no para contenidos que ya han sido producidos con anterioridad a su emisión. Más aún, la difusión es solo eficiente cuando el contenido es suficientemente popular. Los servicios bajo estudio en esta tesis utilizan capacidad residual en redes de difusión para enviar contenido pre-producido para que se almacene en los equipos de usuario. La propuesta se justifica únicamente por su eficiencia. Por un lado, genera valor de recursos de red que no se aprovecharían de otra manera. Por otro lado, realiza la entrega de contenidos pre-producidos y populares de la manera más eficiente: sobre servicios de descarga de contenidos en difusión. Los resultados incluyen modelos para la popularidad y la duración de contenidos, valiosos para cualquier trabajo de investigación basados en la entrega de contenidos televisivos. Además, la tesis evalúa la capacidad residual disponible en redes de difusión, por medio de estudios empíricos. Después, estos resultados son utilizados en simulaciones que evalúan las prestaciones de los servicios propuestos en escenarios diferentes y para aplicaciones diferentes. La evaluación demuestra que este tipo de servicios son un recurso muy útil para la entrega de contenido televisivo.This thesis dissertation presents background push Content Download Services as an efficient mechanism to deliver pre-produced television content through existing broadcast networks. Nowadays, network operators dedicate a considerable amount of network resources to live streaming live, through both broadcast and unicast connections. This service offering responds solely to commercial requirements: Content must be available anytime and anywhere. However, from a strictly academic point of view, live streaming is only a requirement for live content and not for pre-produced content. Moreover, broadcasting is only efficient when the content is sufficiently popular. The services under study in this thesis use residual capacity in broadcast networks to push popular, pre-produced content to storage capacity in customer premises equipment. The proposal responds only to efficiency requirements. On one hand, it creates value from network resources otherwise unused. On the other hand, it delivers popular pre-produced content in the most efficient way: through broadcast download services. The results include models for the popularity and the duration of television content, valuable for any research work dealing with file-based delivery of television content. Later, the thesis evaluates the residual capacity available in broadcast networks through empirical studies. These results are used in simulations to evaluate the performance of background push content download services in different scenarios and for different applications. The evaluation proves that this kind of services can become a great asset for the delivery of television contentFraile Gil, F. (2013). Evaluation of unidirectional background push content download services for the delivery of television programs [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31656TESI

Analyse intelligente de la qualité d'expérience (QoE) dans les réseaux de diffusion de contenu web et mutimédia

Today user experience is becoming a reliable indicator for service providers and telecommunication operators to convey overall end to end system functioning. Moreover, to compete for a prominent market share, different network operators and service providers should retain and increase the customers’ subscription. To fulfil these requirements they require an efficient Quality of Experience (QoE) monitoring and estimation. However, QoE is a subjective metric and its evaluation is expensive and time consuming since it requires human participation. Therefore, there is a need for an objective tool that can measure the QoE objectively with reasonable accuracy in real-Time. As a first contribution, we analyzed the impact of network conditions on Video on Demand (VoD) services. We also proposed an objective QoE estimation tool that uses fuzzy expert system to estimate QoE from network layer QoS parameters. As a second contribution, we analyzed the impact of MAC layer QoS parameters on VoD services over IEEE 802.11n wireless networks. We also proposed an objective QoE estimation tool that uses random neural network to estimate QoE from the MAC layer perspective. As our third contribution, we analyzed the effect of different adaption scenarios on QoE of adaptive bit rate streaming. We also developed a web based subjective test platform that can be easily integrated in a crowdsourcing platform for performing subjective tests. As our fourth contribution, we analyzed the impact of different web QoS parameters on web service QoE. We also proposed a novel machine learning algorithm i.e. fuzzy rough hybrid expert system for estimating web service QoE objectivelyDe nos jours, l’expérience de l'utilisateur appelé en anglais « User Experience » est devenue l’un des indicateurs les plus pertinents pour les fournisseurs de services ainsi que pour les opérateurs de télécommunication pour analyser le fonctionnement de bout en bout de leurs systèmes (du terminal client, en passant par le réseaux jusqu’à l’infrastructure des services etc.). De plus, afin d’entretenir leur part de marché et rester compétitif, les différents opérateurs de télécommunication et les fournisseurs de services doivent constamment conserver et accroître le nombre de souscription des clients. Pour répondre à ces exigences, ils doivent disposer de solutions efficaces de monitoring et d’estimation de la qualité d'expérience (QoE) afin d’évaluer la satisfaction de leur clients. Cependant, la QoE est une mesure qui reste subjective et son évaluation est coûteuse et fastidieuse car elle nécessite une forte participation humaine (appelé panel de d’évaluation). Par conséquent, la conception d’un outil qui peut mesurer objectivement cette qualité d'expérience avec une précision raisonnable et en temps réel est devenue un besoin primordial qui constitue un challenge intéressant à résoudre. Comme une première contribution, nous avons analysé l'impact du comportement d’un réseau sur la qualité des services de vidéo à la demande (VOD). Nous avons également proposé un outil d'estimation objective de la QoE qui utilise le système expert basé sur la logique floue pour évaluer la QoE à partir des paramètres de qualité de service de la couche réseau. Dans une deuxième contribution, nous avons analysé l'impact des paramètres QoS de couche MAC sur les services de VoD dans le cadre des réseaux sans fil IEEE 802.11n. Nous avons également proposé un outil d'estimation objective de la QoE qui utilise le réseau aléatoire de neurones pour estimer la QoE dans la perspective de la couche MAC. Pour notre troisième contribution, nous avons analysé l'effet de différents scénarios d'adaptation sur la QoE dans le cadre du streaming adaptatif au débit. Nous avons également développé une plate-Forme Web de test subjectif qui peut être facilement intégré dans une plate-Forme de crowd-Sourcing pour effectuer des tests subjectifs. Finalement, pour notre quatrième contribution, nous avons analysé l'impact des différents paramètres de qualité de service Web sur leur QoE. Nous avons également proposé un algorithme d'apprentissage automatique i.e. un système expert hybride rugueux basé sur la logique floue pour estimer objectivement la QoE des Web service

Video Quality Assessment in Underwater Acoustic Networks

Fecha de Lectura de Tesis Doctoral: 23 de mayo de 2018.Las imágenes subacuáticas reciben una atención cada vez mayor por parte de la comunidad científica dado que las fotografías y los vídeos son herramientas de gran valor en el estudio del entorno oceánico que cubre el 90% de la biosfera de nuestro planeta. Sin embargo, las Redes de Sensores Submarinas deben enfrentarse al canal hostil que el agua de mar constituye. Las comunicaciones de medio rango son sólo posibles con modems acústicos de capacidades muy limitadas con tasas binarias de pico de unas decenas de kbps. En transmisión de vídeo, estas reducidas tasas binarias fuerzan una compresión elevada que produce niveles de distorsión mucho mayores que en otros entornos. Además, los usuarios de vídeo submarino son oceanógrafos u otros especialistas con una percepción de la calidad diferente a la de un grupo genérico de usuarios. Las peculiaridades descritas exigen un estudio dedicado de la evaluación de calidad de vídeo para redes submarinas. Esta tesis doctoral aborda el problema de la evaluación de calidad de vídeo y presenta contribuciones en las dos áreas principales de esta disciplina: evaluación subjetiva y evaluación objetiva. La referencia para la percepción de calidad en cualquier servicio es la opinión de los usuarios y, por tanto, un análisis de la calidad subjetiva es el primer paso en este trabajo. Se presentan el diseño experimental y los resultados de un test de acuerdo a métodos psicométricos estándares. Los participantes del test fueron científicos del océano y las secuencias de vídeo utilizadas fueron grabadas en campañas de exploración y procesadas para simular las condiciones de las comunicaciones submarinas. Los resultados experimentales muestran como los vídeos son útiles para tareas científicas incluso en condiciones de muy baja tasa binaria. Los métodos de evaluación de la calidad objetiva son algoritmos diseñados para calcular puntuaciones de calidad