System analysis of a Peer-to-Peer Video-on-Demand architecture : Kangaroo

Architectural design and deployment of Peer-to-Peer Video-on-Demand (P2PVoD) systems which support VCR functionalities is attracting the interest of an increasing number of research groups within the scientific community; especially due to the intrinsic characteristics of such systems and the benefits that peers could provide at reducing the server load. This work focuses on the performance analysis of a P2P-VoD system considering user behaviors obtained from real traces together with other synthetic user patterns. The experiments performed show that it is feasible to achieve a performance close to the best possible. Future work will consider monitoring the physical characteristics of the network in order to improve the design of different aspects of a VoD system.El disseny arquitectònic i el desplegament de sistemes de Vídeo sota Demanda "Peer-to-Peer" que soporten funcionalitats VCR està captant l'interès d'un nombre creixent de grups de recerca a la comunitat científica, degut especialment a les característiques intrínsiques dels mencionats sistemes i als beneficis que els peers podrien proporcionar a la reducció de la càrrega en el servidor. Aquest treball tracta l'anàlisi del rendiment d'un sistema P2P-VoD considerant el comportament d'usuaris obtingut amb traçes reals i amb patrons sintètics. Els experiments realitzats mostren que és viable assolir un rendiment proper al cas més óptim. Com treball futur es considerarà la monitorització de les característiques físiques de la xarxa per a poder millorar el disseny dels diferents aspectes que formen un sistema de VoD.El diseño arquitectónico y el despliegue de sistemas de Video bajo Demanda "Peer-to-Peer" que soportan funcionalidades VCR está captando el interés de un número creciente de grupos de investigación dentro de la comunidad científica; especialmente debido a las características intrínsecas de tales sistemas y a los beneficios que los peers podrían proporcionar en la reducción de la carga en el servidor. Este trabajo se enfoca en el análisis de rendimiento de un sistema P2PVoD considerando el comportamiento de usuarios obtenido de trazas reales, junto a otros patrones sintéticos. Los experimentos realizados muestran que es viable lograr un rendimiento cercano al caso más óptimo. El trabajo futuro considerará la monitorización de las características físicas de la red para poder mejorar el diseño de los diferentes aspectos que conforman un sistema de VoD

Diseño centrado en calidad para la difusión Peer-to-Peer de video en vivo

El uso de redes Peer-to-Peer (P2P) es una forma escalable para ofrecer servicios de video sobre Internet. Este documento hace foco en la definición, desarrollo y evaluación de una arquitectura P2P para distribuir video en vivo. El diseño global de la red es guiado por la calidad de experiencia (Quality of Experience - QoE), cuyo principal componente en este caso es la calidad del video percibida por los usuarios finales, en lugar del tradicional diseño basado en la calidad de servicio (Quality of Service - QoE) de la mayoría de los sistemas. Para medir la calidad percibida del video, en tiempo real y automáticamente, extendimos la recientemente propuesta metodología Pseudo-Subjective Quality Assessment (PSQA). Dos grandes líneas de investigación son desarrolladas. Primero, proponemos una técnica de distribución de video desde múltiples fuentes con las características de poder ser optimizada para maximizar la calidad percibida en contextos de muchas fallas y de poseer muy baja señalización (a diferencia de los sistemas existentes). Desarrollamos una metodología, basada en PSQA, que nos permite un control fino sobre la forma en que la señal de video es dividida en partes y la cantidad de redundancia agregada, como una función de la dinámica de los usuarios de la red. De esta forma es posible mejorar la robustez del sistema tanto como sea deseado, contemplando el límite de capacidad en la comunicación. En segundo lugar, presentamos un mecanismo estructurado para controlar la topología de la red. La selección de que usuarios servirán a que otros es importante para la robustez de la red, especialmente cuando los usuarios son heterogéneos en sus capacidades y en sus tiempos de conexión.Nuestro diseño maximiza la calidad global esperada (evaluada usando PSQA), seleccionado una topología que mejora la robustez del sistema. Además estudiamos como extender la red con dos servicios complementarios: el video bajo demanda (Video on Demand - VoD) y el servicio MyTV. El desafío en estos servicios es como realizar búsquedas eficientes sobre la librería de videos, dado al alto dinamismo del contenido. Presentamos una estrategia de "caching" para las búsquedas en estos servicios, que maximiza el número total de respuestas correctas a las consultas, considerando una dinámica particular en los contenidos y restricciones de ancho de banda. Nuestro diseño global considera escenarios reales, donde los casos de prueba y los parámetros de configuración surgen de datos reales de un servicio de referencia en producción. Nuestro prototipo es completamente funcional, de uso gratuito, y basado en tecnologías bien probadas de código abierto

Saving Energy in Mobile Devices for On-Demand Multimedia Streaming -- A Cross-Layer Approach

This paper proposes a novel energy-efficient multimedia delivery system called EStreamer. First, we study the relationship between buffer size at the client, burst-shaped TCP-based multimedia traffic, and energy consumption of wireless network interfaces in smartphones. Based on the study, we design and implement EStreamer for constant bit rate and rate-adaptive streaming. EStreamer can improve battery lifetime by 3x, 1.5x and 2x while streaming over Wi-Fi, 3G and 4G respectively.Comment: Accepted in ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications and Applications (ACM TOMCCAP), November 201

Dynamic Resource Management in Clouds: A Probabilistic Approach

Dynamic resource management has become an active area of research in the Cloud Computing paradigm. Cost of resources varies significantly depending on configuration for using them. Hence efficient management of resources is of prime interest to both Cloud Providers and Cloud Users. In this work we suggest a probabilistic resource provisioning approach that can be exploited as the input of a dynamic resource management scheme. Using a Video on Demand use case to justify our claims, we propose an analytical model inspired from standard models developed for epidemiology spreading, to represent sudden and intense workload variations. We show that the resulting model verifies a Large Deviation Principle that statistically characterizes extreme rare events, such as the ones produced by "buzz/flash crowd effects" that may cause workload overflow in the VoD context. This analysis provides valuable insight on expectable abnormal behaviors of systems. We exploit the information obtained using the Large Deviation Principle for the proposed Video on Demand use-case for defining policies (Service Level Agreements). We believe these policies for elastic resource provisioning and usage may be of some interest to all stakeholders in the emerging context of cloud networkingComment: IEICE Transactions on Communications (2012). arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1209.515

Cooperative Interval Caching in Clustered Multimedia Servers

In this project, we design a cooperative interval caching (CIC) algorithm for clustered video servers, and evaluate its performance through simulation. The CIC algorithm describes how distributed caches in the cluster cooperate to serve a given request. With CIC, a clustered server can accommodate twice (95%) more number of cached streams than the clustered server without cache cooperation. There are two major processes of CIC to find available cache space for a given request in the cluster: to find the server containing the information about the preceding request of the given request; and to find another server which may have available cache space if the current server turns out not to have enough cache space. The performance study shows that it is better to direct the requests of the same movie to the same server so that a request can always find the information of its preceding request from the same server. The CIC algorithm uses scoreboard mechanism to achieve this goal. The performance results also show that when the current server fails to find cache space for a given request, randomly selecting a server works well to find the next server which may have available cache space. The combination of scoreboard and random selection to find the preceding request information and the next available server outperforms other combinations of different approaches by 86%. With CIC, the cooperative distributed caches can support as many cached streams as one integrated cache does. In some cases, the cooperative distributed caches accommodate more number of cached streams than one integrated cache would do. The CIC algorithm makes every server in the cluster perform identical tasks to eliminate any single point of failure, there by increasing availability of the server cluster. The CIC algorithm also specifies how to smoothly add or remove a server to or from the cluster to provide the server with scalability

QoE on media deliveriy in 5G environments

231 p.5G expandirá las redes móviles con un mayor ancho de banda, menor latencia y la capacidad de proveer conectividad de forma masiva y sin fallos. Los usuarios de servicios multimedia esperan una experiencia de reproducción multimedia fluida que se adapte de forma dinámica a los intereses del usuario y a su contexto de movilidad. Sin embargo, la red, adoptando una posición neutral, no ayuda a fortalecer los parámetros que inciden en la calidad de experiencia. En consecuencia, las soluciones diseñadas para realizar un envío de tráfico multimedia de forma dinámica y eficiente cobran un especial interés. Para mejorar la calidad de la experiencia de servicios multimedia en entornos 5G la investigación llevada a cabo en esta tesis ha diseñado un sistema múltiple, basado en cuatro contribuciones.El primer mecanismo, SaW, crea una granja elástica de recursos de computación que ejecutan tareas de análisis multimedia. Los resultados confirman la competitividad de este enfoque respecto a granjas de servidores. El segundo mecanismo, LAMB-DASH, elige la calidad en el reproductor multimedia con un diseño que requiere una baja complejidad de procesamiento. Las pruebas concluyen su habilidad para mejorar la estabilidad, consistencia y uniformidad de la calidad de experiencia entre los clientes que comparten una celda de red. El tercer mecanismo, MEC4FAIR, explota las capacidades 5G de analizar métricas del envío de los diferentes flujos. Los resultados muestran cómo habilita al servicio a coordinar a los diferentes clientes en la celda para mejorar la calidad del servicio. El cuarto mecanismo, CogNet, sirve para provisionar recursos de red y configurar una topología capaz de conmutar una demanda estimada y garantizar unas cotas de calidad del servicio. En este caso, los resultados arrojan una mayor precisión cuando la demanda de un servicio es mayor

Managing video objects in large peer-to-peer systems

In peer-to-peer video systems, most hosts will retain only a small portion of a video after its playback. This presents two challenges in managing video data in such systems: (1) how a host can find enough video pieces, which may scatter among the whole system, to assemble a complete video, and (2) given a limited buffer size, what part of a video a host should cache. In this thesis, we address these problems with a new distributive file management technique. In our scheme, we organize hosts into many cells, each of which is a distinct set of hosts which together can supply a video in its entirety. Because each cell is dynamically created and individually managed as an independent video supplier, our technique addresses the two problems, video lookup and caching, simultaneously. First, a client looking for a video can stop its search as soon as it finds a host that caches any part of the video. This dramatically reduces the search scope of a video lookup. Second, caching operations can now be coordinated within each cell to balance data redundancy in the system. We have implemented a Gnutella-like simulation network and use it as a testbed to evaluate the proposed technique. Our extensive study shows convincingly the performance advantage of the new scheme