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

EVALUACIÓN SUBJETIVA DE UN SISTEMA DE STREAMING DE VÍDEO BASADO EN DASH

El objetivo del TFM es realizar una evaluación subjetiva de un sistema de streaming basado en DASH. Para ello se realizará un estudio teórico de los diferentes estándares y soluciones existentes para llevar a cabo dicha evaluación. Posteriormente se confeccionará el test adecuado para dicho objetivo y se llevarán a cabo las pruebas necesarios utilizando vídeos transmitidos con la tecnología DASH. Finalmente, se llevará a cabo un análisis de los resultados obtenidos.Valle Medina, FD. (2018). EVALUACIÓN SUBJETIVA DE UN SISTEMA DE STREAMING DE VÍDEO BASADO EN DASH. http://hdl.handle.net/10251/109785TFG

How to Perform AMP? Cubic Adjustments for Improving the QoE

[EN] Adaptive Media Playout (AMP) consists of smoothly and dynamically adjusting the media playout rate to recover from undesired (e.g., buffer overflow/underflow or out-of-sync) situations. The existing AMP solutions are mainly characterized by two main aspects. The first one is their goal (e.g., keeping the buffers¿ occupancy into safe ranges or enabling media synchronization). The second one is the criteria that determine the need for triggering the playout adjustments (e.g., buffer fullness or asynchrony levels). This paper instead focuses on a third key aspect, which has not been sufficiently investigated yet: the specific adjustment strategy to be performed. In particular, we propose a novel AMP strategy, called Cubic AMP, which is based on employing a cubic interpolation method to adjust a deviated playout point to a given reference. On the one hand, mathematical analysis and graphical examples show that our proposal provides superior performance than other existing linear and quadratic AMP strategies in terms of the smoothness of the playout curve, while significantly outperforming the quadratic AMP strategy regarding the duration of the adjustment period and without increasing the computational complexity. It has also been proved and discussed that higher-order polynomial interpolation methods are less convenient than cubic ones. On the other hand, the results of subjective tests confirm that our proposal provides better Quality of Experience (QoE) than the other existing AMP strategies.This work has been funded, partially, by the “Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER)” and the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, under its R&D&I Support Program, in project with Ref. TEC2013-45492-R.Montagud, M.; Boronat, F.; Roig, B.; Sapena Piera, A. (2017). How to Perform AMP? Cubic Adjustments for Improving the QoE. Computer Communications. 103:61-73. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2017.01.017S617310

Analysis of User Experience in Mobile Video Watching Scenarios

Mobiilin videon katselu on mobiilin verkkoliikenteen suurimpia kasvattajia. Lisäksi niin mobiiliverkon kuin mobiilien päätelaitteiden teknologia on kehittynyt niin pitkälle, että omalla älypuhelimella on mahdollista seurata teräväpiirtoisia videolähetyksiä verkon yli. Nämä asettavat haasteita käyttäjäkokemukselle. Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia seikkoja, jotka vaikuttavat mobiilin videonkatselun käyttäjäkokemukseen sekä perehtyä yleisesti käyttäjäkokemukseen, palvelun ja kokemuksen laadun käsitteisiin. Tavoitteena oli myös luoda teoreettinen malli sille, miten käyttäjäkokemusta voidaan mallintaa ottamatta käyttäjä ja hänen näkökulmaa mukaan tutkimusprosessiin. Työssä kehitettiin kolmijakoinen malli kuvaamaan mobiilin videonkatselun käyttäjäkokemuksen laatua teknisestä, verkon ja käyttäjän näkökulmasta. Mallista otettiin teknisen ulottuvuuden osalta lähempään tarkasteluun bittinopeuden, viiveen ja näiden vaihtelun pohjalle luotu matemaattinen malli, jota testattiin skenaarioanalyysin voimin. Tämän mallin pääpaino on kirjallisuustutkimuksen perustella tärkeäksi havaittu bittinopeus. Skenaariot olivat paikallaololle, liikkeelle hyvissä verkko-olosuhteissa ja liikkeelle huonoissa verkko-olosuhteissa ja mittausdata saatiin nettitutka sovelluksesta, jonka avulla mitataan verkkoyhteyksien laatua käyttäjien keräämän datan avulla. Malli ennusti hyvää käyttäjäkokemusta niin paikalla- kuin liikkeelläololle suotuisissa verkko-olosuhteissa ja heikkoa käyttäjäkokemusta haastaviin verkko-olosuhteisiin.Mobile data traffic grows rapidly each passing year and the biggest contributor to this trend is mobile video watching. Additionally, mobile technologies both in network and end-user device sector have evolved quickly in the passing years allowing users to watch even high quality and high definition video streams from their mobile devices. However, since there are limits to bandwidth, this creates challenges for user experience. The purpose of this thesis is to find out which factors affect user experience in mobile video watching scenarios. Second purpose was creating a model based on what was found in the academic literature to describe user experience in mobile video watching and help analyse it. Model is three-fold and has dimensions in video and connection’s technical aspects, network and operator aspects as well as in user aspects. User experience model was further specified in a mathematical way to describe bitrate’s and delay’s effect on user experience. These were the aspects, according to the academic literature, that weigh most when watching streamed video online on a mobile device. This mathematical model was tested using scenario analysis where there were three scenarios: stationary, moving with good connection and moving with bad connection. The model forecast excellent or good user experience in the first two scenarios and weak or bad user experience in the last scenario

An SDN QoE Monitoring Framework for VoIP and video applications

Τα τελευταία χρόνια έχει σημειωθεί ραγδαία άνοδος του κλάδου των κινητών επικοινωνιών, αφού η χρήση των κινητών συσκευών εξαπλώνεται με ταχύτατους ρυθμούς και αναμένεται να συνεχίσει τη διείσδυσή της στην καθημερινότητα των καταναλωτών. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με τους περιορισμούς που θέτει η τρέχουσα δομή των δικτύων επικοινωνιών, καθιστά αναγκαία την ανάπτυξη νέων δικτύων με αυξημένες δυνατότητες, ώστε να είναι δυνατή η εξυπηρέτηση των χρηστών με την καλύτερη δυνατή ποιότητα εμπειρίας και ταυτόχρονα τη βέλτιστη αξιοποίηση των πόρων του δικτύου. Μία νέα δικτυακή προσέγγιση αποτελεί η δικτύωση βασισμένη στο λογισμικό (Software Defined Networking - SDN), η οποία αφαιρεί τον έλεγχο από τις συσκευές προώθησης του δικτύου, και οι αποφάσεις λαμβάνονται σε κεντρικό σημείο. Η ποιότητα υπηρεσίας που αντιλαμβάνεται ο χρήστης, ή αλλιώς ποιότητα εμπειρίας, κρίνεται ζήτημα υψηλής σημασίας στα δίκτυα SDN. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την παρουσίαση της τεχνολογίας SDN, την επισκόπηση της υπάρχουσας έρευνας στο πεδίο της ποιότητας εμπειρίας σε SDN δίκτυα και στη συνέχεια την ανάπτυξη μίας SDN εφαρμογής η οποία παρακολουθεί και διατηρεί την ποιότητας εμπειρίας σε υψηλά επίπεδα για εφαρμογές VoIP και video. Πιο συγκεκριμένα, η εφαρμογή SQMF (SDN QoE Monitoring Framework) παρακολουθεί περιοδικά στο μονοπάτι μετάδοσης των πακέτων διάφορες παραμέτρους του δικτύου, με βάση τις οποίες υπολογίζει την ποιότητα εμπειρίας. Εάν διαπιστωθεί ότι το αποτέλεσμα είναι μικρότερο από ένα προσδιορισμένο κατώφλι, η εφαρμογή αλλάζει το μονοπάτι μετάδοσης, και έτσι η ποιότητα εμπειρίας ανακάμπτει. Η δομή της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εξής: Στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται η σημερινή εικόνα των δικτύων επικοινωνιών και οι προβλέψεις για τη μελλοντική εικόνα, καθώς και οι προκλήσεις στις οποίες τα σημερινά δίκτυα δε θα μπορούν να αντεπεξέλθουν. Στη συνέχεια στο κεφάλαιο 2 περιγράφεται αναλυτικά η τεχνολογία SDN ως προς την αρχιτεκτονική, το κύριο πρωτόκολλο που χρησιμοποιεί, τα σενάρια χρήσης της, την προτυποποίηση, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της. Το κεφάλαιο 3 εισάγει την έννοια της ποιότητας εμπειρίας του χρήστη και παραθέτει ευρέως γνωστά μοντέλα υπολογισμού της για διάφορους τύπους εφαρμογών, που χρησιμοποιούνται στην παρούσα εργασία. Σχετικές υπάρχουσες μελέτες στο πεδίο της ποιότητας εμπειρίας σε δίκτυα SDN αλλά και συγκριτικός πίνακας μπορούν να βρεθούν στο κεφάλαιο 4. Τα επόμενα κεφάλαια αφορούν στην εφαρμογή SQMF που υλοποιήθηκε στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας: το κεφάλαιο 5 περιγράφει αναλυτικά όλα τα προαπαιτούμενα εργαλεία και οδηγίες για την ανάπτυξη του SQMF, ενώ το κεφάλαιο 6 παρουσιάζει παραδείγματα όπου η ποιότητα εμπειρίας ενός δικτύου μπορεί να υποστεί μείωση. Τέλος, το κεφάλαιο 7 αναλύει σε βάθος τις σχεδιαστικές προδιαγραφές, τη λογική και τον κώδικα του SQMF και παρέχει επίδειξη της λειτουργίας του και αξιολόγησή του, ενώ το κεφάλαιο 8 συνοψίζει επιγραμματικά τα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας και ανοιχτά θέματα για μελλοντική έρευνα.Lately, there has been a rapid rise of the mobile communications industry, since the use of mobile devices is spreading at a fast pace and is expected to continue its penetration into the daily routine of consumers. This fact, combined with the limitations of the current communications networks’ structure, necessitates the development of new networks with increased capabilities, so that users can be served with the best possible quality of service and at the same time with the optimal network resources utilization. A new networking approach is Software Defined Networking (SDN) which decouples the control from the data plane, transforming the network elements to simple forwarding devices and making decisions centrally. The quality of service perceived by the user, or quality of experience (QoE), is considered to be a matter of great importance in software defined networks. This diploma thesis aims at presenting SDN technology, reviewing existing research in the field of QoE on SDN networks and then developing an SDN application that monitors and preserves the QoE for VoIP and video applications. More specifically, the developed SDN QoE Monitoring Framework (SQMF) periodically monitors various network parameters on the VoIP/video packets transmission path, based on which it calculates the QoE. If it is found that the result is less than a predefined threshold, the framework changes the transmission path, and thus the QoE recovers. The structure of this diploma thesis is the following: Chapter 1 presents the current state of communications networks and predictions for the future state, as well as the challenges that current networks will not be able to cope with. Chapter 2 then describes in detail the SDN technology in terms of architecture, main control-data plane communication protocol, use cases, standardization, advantages and disadvantages. Chapter 3 introduces the concept of QoE and lists well-known QoE estimation models for various applications types, some of which were used in this thesis. Relevant existing studies in the field of QoE on SDN networks as well as a comparative table can be found in chapter 4. The following chapters concern the framework implemented in the context of this diploma thesis: Chapter 5 describes in detail all the required tools and instructions for the development of SQMF, while Chapter 6 presents examples where the QoE in a network can face degradation. Finally, Chapter 7 analyzes in depth SQMF's design principles, logic and code files, provides a demonstration of its operation and evaluates it, whereas Chapter 8 briefly summarizes the conclusions and of this thesis and future work points