Joint video summarization and transmission adaptation for energy-efficient wireless video streaming

2007-2008 > Academic research: refereed > Publication in refereed journalVersion of RecordPublishe

Recent Advances in Wireless Communications and Networks

This book focuses on the current hottest issues from the lowest layers to the upper layers of wireless communication networks and provides "real-time" research progress on these issues. The authors have made every effort to systematically organize the information on these topics to make it easily accessible to readers of any level. This book also maintains the balance between current research results and their theoretical support. In this book, a variety of novel techniques in wireless communications and networks are investigated. The authors attempt to present these topics in detail. Insightful and reader-friendly descriptions are presented to nourish readers of any level, from practicing and knowledgeable communication engineers to beginning or professional researchers. All interested readers can easily find noteworthy materials in much greater detail than in previous publications and in the references cited in these chapters

Cooperative diversity schemes for wireless communication systems

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesA presente dissertação insere-se na área das comunicações sem fios, ou mais especificamente na temática da diversidade cooperativa. Neste trabalho é feito o estudo, implementação e avaliação do desempenho de esquemas de diversidade cooperativa de baixa complexidade para sistemas de comunicação móvel. Estes esquemas são mapeados em modelos de simulação baseados em OFDMA e são completamente simulados em CoCentric System Studio. Os resultados obtidos com os modelos desenvolvidos mostram que os esquemas de diversidade cooperativa atenuam os efeitos do desvanecimento induzido pela propagação multipercurso, aumentando desta forma a capacidade e cobertura dos sistemas wireless. Os ganhos são particularmente altos quando as perdas de percurso são consideráveis, como é o caso das zonas urbanas densas. ABSTRACT: This dissertation is inserted into the wireless communication, or more specifically, into the cooperative diversity field. within this thesis, the performance of low-complexity cooperative diversity schemes projected for mobile communication systems are studied, implemented and evaluated. These schemes are mapped into simulation models based on OFDMA and are fully simulated in the CoCentric System Studio environment. The obtained results show that the proposed cooperative schemes for the uplink communication mitigate fading induced by multipath propagation, thereby increasing the capacity and coverage of wireless systems. Cooperation gains are particularly high when multipath losses are considerable, as is the case for dense urban regions

Game Theory for Multi-Access Edge Computing:Survey, Use Cases, and Future Trends

Game theory (GT) has been used with significant success to formulate, and either design or optimize, the operation of many representative communications and networking scenarios. The games in these scenarios involve, as usual, diverse players with conflicting goals. This paper primarily surveys the literature that has applied theoretical games to wireless networks, emphasizing use cases of upcoming multiaccess edge computing (MEC). MEC is relatively new and offers cloud services at the network periphery, aiming to reduce service latency backhaul load, and enhance relevant operational aspects such as quality of experience or security. Our presentation of GT is focused on the major challenges imposed by MEC services over the wireless resources. The survey is divided into classical and evolutionary games. Then, our discussion proceeds to more specific aspects which have a considerable impact on the game's usefulness, namely, rational versus evolving strategies, cooperation among players, available game information, the way the game is played (single turn, repeated), the game's model evaluation, and how the model results can be applied for both optimizing resource-constrained resources and balancing diverse tradeoffs in real edge networking scenarios. Finally, we reflect on lessons learned, highlighting future trends and research directions for applying theoretical model games in upcoming MEC services, considering both network design issues and usage scenarios

Otimização do fronthaul ótico para redes de acesso de rádio (baseadas) em computação em nuvem (CC-RANs)

Doutoramento conjunto (MAP-Tele) em Engenharia Eletrotécnica/TelecomunicaçõesA proliferação de diversos tipos de dispositivos moveis, aplicações e serviços com grande necessidade de largura de banda têm contribuído para o aumento de ligações de banda larga e ao aumento do volume de trafego das redes de telecomunicações moveis. Este aumento exponencial tem posto uma enorme pressão nos mobile operadores de redes móveis (MNOs). Um dos aspetos principais deste recente desenvolvimento, é a necessidade que as redes têm de oferecer baixa complexidade nas ligações, como também baixo consumo energético, muito baixa latência e ao mesmo tempo uma grande capacidade por baixo usto. De maneira a resolver estas questões, os MNOs têm focado a sua atenção na redes de acesso por rádio em nuvem (C-RAN) principalmente devido aos seus benefícios em termos de otimização de performance e relação qualidade preço. O standard para a distribuição de sinais sem fios por um fronthaul C-RAN é o common public radio interface (CPRI). No entanto, ligações óticas baseadas em interfaces CPRI necessitam de uma grande largura de banda. Estes requerimentos podem também ser atingidos com uma implementação em ligação free space optical (FSO) que é um sistema ótico que usa comunicação sem fios. O FSO tem sido uma alternativa muito apelativa aos sistemas de comunicação rádio (RF) pois combinam a flexibilidade e mobilidade das redes RF ao mesmo tempo que permitem a elevada largura de banda permitida pelo sistema ótico. No entanto, as ligações FSO são suscetíveis a alterações atmosféricas que podem prejudicar o desempenho do sistema de comunicação. Estas limitações têm evitado o FSO de ser tornar uma excelente solução para o fronthaul. Uma caracterização precisa do canal e tecnologias mais avançadas são então necessárias para uma implementação pratica de ligações FSO. Nesta tese, vamos estudar uma implementação eficiente para fronthaul baseada em tecnologia á rádio-sobre-FSO (RoFSO). Propomos expressões em forma fechada para mitigação das perdas de propagação e para a estimação da capacidade do canal de maneira a aliviar a complexidade do sistema de comunicação. Simulações numéricas são também apresentadas para formatos de modulação adaptativas. São também considerados esquemas como um sistema hibrido RF/FSO e tecnologias de transmissão apoiadas por retransmissores que ajudam a alivar os requerimentos impostos por um backhaul/fronthaul de C-RAN. Os modelos propostos não só reduzem o esforço computacional, como também têm outros méritos, tais como, uma elevada precisão na estimação do canal e desempenho, baixo requisitos na capacidade de memória e uma rápida e estável operação comparativamente com o estado da arte em sistemas analíticos (PON)-FSO. Este sistema é implementado num recetor em tempo real que é emulado através de uma field-programmable gate array (FPGA) comercial. Permitindo assim um sistema aberto, interoperabilidade, portabilidade e também obedecer a standards de software aberto. Os esquemas híbridos têm a habilidade de suportar diferentes aplicações, serviços e múltiplos operadores a partilharem a mesma infraestrutura de fibra ótica.The proliferation of different mobile devices, bandwidth-intensive applications and services contribute to the increase in the broadband connections and the volume of traffic on the mobile networks. This exponential growth has put considerable pressure on the mobile network operators (MNOs). In principal, there is a need for networks that not only offer low-complexity, low-energy consumption, and extremely low-latency but also high-capacity at relatively low cost. In order to address the demand, MNOs have given significant attention to the cloud radio access network (C-RAN) due to its beneficial features in terms of performance optimization and cost-effectiveness. The de facto standard for distributing wireless signal over the C-RAN fronthaul is the common public radio interface (CPRI). However, optical links based on CPRI interfaces requires large bandwidth. Also, the aforementioned requirements can be realized with the implementation of free space optical (FSO) link, which is an optical wireless system. The FSO is an appealing alternative to the radio frequency (RF) communication system that combines the flexibility and mobility offered by the RF networks with the high-data rates provided by the optical systems. However, the FSO links are susceptible to atmospheric impairments which eventually hinder the system performance. Consequently, these limitations prevent FSO from being an efficient standalone fronthaul solution. So, precise channel characterizations and advanced technologies are required for practical FSO link deployment and operation. In this thesis, we study an efficient fronthaul implementation that is based on radio-on-FSO (RoFSO) technologies. We propose closedform expressions for fading-mitigation and for the estimation of channel capacity so as to alleviate the system complexity. Numerical simulations are presented for adaptive modulation scheme using advanced modulation formats. We also consider schemes like hybrid RF/FSO and relay-assisted transmission technologies that can help in alleviating the stringent requirements by the C-RAN backhaul/fronthaul. The propose models not only reduce the computational requirements/efforts, but also have a number of diverse merits such as high-accuracy, low-memory requirements, fast and stable operation compared to the current state-of-the-art analytical based approaches. In addition to the FSO channel characterization, we present a proof-of-concept experiment in which we study the transmission capabilities of a hybrid passive optical network (PON)-FSO system. This is implemented with the real-time receiver that is emulated by a commercial field-programmable gate array (FPGA). This helps in facilitating an open system and hence enables interoperability, portability, and open software standards. The hybrid schemes have the ability to support different applications, services, and multiple operators over a shared optical fiber infrastructure

Performance study of air interface for broadband wireless packet access

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

A Survey on Mobile Edge Computing for Video Streaming : Opportunities and Challenges

5G communication brings substantial improvements in the quality of service provided to various applications by achieving higher throughput and lower latency. However, interactive multimedia applications (e.g., ultra high definition video conferencing, 3D and multiview video streaming, crowd-sourced video streaming, cloud gaming, virtual and augmented reality) are becoming more ambitious with high volume and low latency video streams putting strict demands on the already congested networks. Mobile Edge Computing (MEC) is an emerging paradigm that extends cloud computing capabilities to the edge of the network i.e., at the base station level. To meet the latency requirements and avoid the end-to-end communication with remote cloud data centers, MEC allows to store and process video content (e.g., caching, transcoding, pre-processing) at the base stations. Both video on demand and live video streaming can utilize MEC to improve existing services and develop novel use cases, such as video analytics, and targeted advertisements. MEC is expected to reshape the future of video streaming by providing ultra-reliable and low latency streaming (e.g., in augmented reality, virtual reality, and autonomous vehicles), pervasive computing (e.g., in real-time video analytics), and blockchain-enabled architecture for secure live streaming. This paper presents a comprehensive survey of recent developments in MEC-enabled video streaming bringing unprecedented improvement to enable novel use cases. A detailed review of the state-of-the-art is presented covering novel caching schemes, optimal computation offloading, cooperative caching and offloading and the use of artificial intelligence (i.e., machine learning, deep learning, and reinforcement learning) in MEC-assisted video streaming services.publishedVersionPeer reviewe

Comunicações cooperativas em redes IEEE 802.11 multi-débito

Doutoramento em TelecomunicaçõesEsta tese apresenta um estudo sobre alguns dos protocolos de cooperação MAC para redes sem fios utilizando o sistema IEEE 802.11 multi-débito. É proposto um novo modelo de arquitetura para a categorização e análise da cooperação em redes sem fios, tendo este modelo sido aplicado a protocolos cooperativos existentes para camada MAC. É investigado como as características do meio físico, assim como os requisitos de níveis superiores podem ser aplicados ao processo de cooperação, com vista a melhorar as características de funcionamento da rede de comunicações. Para este propósito são exploradas as métricas mais relevantes para o processo de cooperação. São igualmente estudados os limites impostos pelos protocolos da camada MAC e as limitações práticas impostas por protocolos da família de normas que compõem o IEEE 802.11. Neste trabalho foi criada uma métrica multicamada, que permite considerar os requisitos aplicacionais de performance e o tipo de tráfego, assim como a mobilidade dos dispositivos, no funcionamento dos mecanismos de cooperação. Como forma de validação, e para corretamente avaliar o impacto da métrica, um novo protocolo de cooperação foi desenvolvido e implementado. O seu funcionamento é descrito de forma analítica assim como validado através de a um ambiente de simulação. Os resultados obtidos mostram que a utilização de uma métrica multicamada é uma técnica robusta, fornecendo melhorias consistentes no contexto de redes IEEE 802.11. São igualmente demonstradas várias outras características de funcionamento com impacto para as comunicações. Estes dados fornecem uma visão real e encorajadora para a realização de mais pesquisas para a melhoria da performance dos protocolos cooperativos, assim como a sua utilização num variado número de aplicações futuras. No final do documento são apresentados alguns desafios para a continuação da investigação deste tópico.This thesis presents a study on cooperative MAC protocols in Multi-rate IEEE 802.11 wireless networks. We proposed a novel architectural framework for cooperation algorithms in wireless network. This behavior model was considered for existing cooperative MAC protocols. A classification of these protocols was presented based on their cooperation objectives. We investigate how physical layer specifications and higher layer requirements can be applied in cooperation MAC protocols to enhance the overall network performance. For this purpose, we exploit the appropriate metrics which are consistent to the cooperation objectives. Performance bounds provided by MAC protocols and practical limitations posed by IEEE 802.11 standards have been also studied. A cross layer metric was achieved in cooperative MAC protocols to adapt cooperation performance to traffic service requirements and mobility scenario. In order to realize the impact of this metric, a new cooperative MAC protocol is designed and implemented. Analytical and simulation of this protocol was performed in different scenarios and environments. The obtained results have shown a robust technique in providing consistent cross layer optimization in context of IEEE 802.11 networks. A number of findings was experienced which are illustrated at the end. These observations would enhance and encourage potential research in the area and optimize the performance of cooperative protocols for a number of interesting applications in future. A summary of future research challenges is presented at the end

Proceedings of the Third Edition of the Annual Conference on Wireless On-demand Network Systems and Services (WONS 2006)

Ce fichier regroupe en un seul documents l'ensemble des articles accéptés pour la conférences WONS2006/http://citi.insa-lyon.fr/wons2006/index.htmlThis year, 56 papers were submitted. From the Open Call submissions we accepted 16 papers as full papers (up to 12 pages) and 8 papers as short papers (up to 6 pages). All the accepted papers will be presented orally in the Workshop sessions. More precisely, the selected papers have been organized in 7 session: Channel access and scheduling, Energy-aware Protocols, QoS in Mobile Ad-Hoc networks, Multihop Performance Issues, Wireless Internet, Applications and finally Security Issues. The papers (and authors) come from all parts of the world, confirming the international stature of this Workshop. The majority of the contributions are from Europe (France, Germany, Greece, Italy, Netherlands, Norway, Switzerland, UK). However, a significant number is from Australia, Brazil, Canada, Iran, Korea and USA. The proceedings also include two invited papers. We take this opportunity to thank all the authors who submitted their papers to WONS 2006. You helped make this event again a success