Cross-layer optimized video streaming in heterogeneous wireless networks

Abstract This dissertation studies the impact of heterogeneous wireless networks on the design and implementation of mobile video streaming services. The aim is to enable Quality of Service (QoS) sensitive video streaming services to take full advantage of the access diversity of heterogeneous networks in order to optimize their operation in terms of quality and efficiency of network resource usage. This nevertheless requires support beyond the layered communication architecture of today’s Internet. The thesis proposes an architecture for end-to-end cross-layer signaling and control for video streaming systems. The architecture supports extensive context informa- tion transfer in heterogeneous networks; thus, enabling the efficient management of video stream adaptation and user terminal mobility in a diverse and dynamic network environment. This thesis also studies and proposes cross-layer enhancements for adaptive video streaming and mobility management functions enabled by the cross- layer architecture. These include cross-layer video adaptation, congestion-triggered handovers, and concurrent utilization of multiple access networks in the video stream transport. For the video adaptation and multipath transmission, the flexible adaptation and transmission capabilities of the novel scalable video coding technology are used. Regarding the mobility management, the proposed solutions essentially enhance the handover decision-making of the Mobile IP protocol to better support QoS-sensitive video streaming. Finally, the thesis takes a holistic view on the application adaptation and mobility management, and proposes a solution for coordinated control of these two operations in order to achieve end-to-end optimization. The resulting mobile video streaming system architecture and the cross-layer control algorithms are evaluated using network simulations and real prototypes. Based on the results, the proposed mechanisms can be seen to be viable solutions for improving video streaming performance in heterogeneous wireless networks. They require changes in the communication end-points and the access network but support gradual deployment. This allows service providers and operators to select only a subset of the proposed mechanisms for implementation. The results also support the need for cross-layer signaling and control in facilitating efficient management and utilization of heterogeneous wireless networks.Tiivistelmä Väitöskirja tutkii langattomien ja heterogeenisen verkkoympäristöjen vaikutusta erityisesti mobiilikäyttöön suunnattuihin suoratoistovideopalveluihin (streaming). Työn tavoitteena on löytää keino optimoida verkkoyhteyden palvelunlaadulle (QoS) herkän suoratoistovideon toiminta sekä videopalvelun laadun että verkon tiedonsiirtokapasiteetin käytön osalta. Tämä tapahtuu mahdollistamalla heterogeenisten verkkojen tehokas käyttö suoratoistovideopalvelujen tapauksessa. Tavoitellut parannukset vaativat kuitenkin muutoksia nykyiseen kerroksittaiseen Internet-arkkitehtuuriin. Väitöskirjassa esitetään arkkitehtuuri protokollakerrosten välisen tiedon (cross-layer) välitykseen ja hyödyntämiseen suoratoistovideopalvelujen tiedonsiirron kontrolloinnissa. Arkkitehtuuria voidaan käyttää laaja-alaiseen kontekstitiedon välitykseen tietoverkoissa, mikä mahdollistaa tehokkaan videopalvelun adaptoinnin ja päätelaitteen liikkuvuudenhallinnan heterogeenisissa verkoissa, joissa palvelunlaatu vaihtelee. Väitöskirja myös ehdottaa erilaisia ratkaisuja videopalvelun adaptoinnin ja tiedonsiirron parantamiseksi arkkitehtuuria hyödyntämällä. Näihin lukeutuvat usealle protokollakerrokselle toteutettu videon adaptointi, verkkoyhteyden ruuhkautumiseen reagoiva yhteydensiirto sekä usean verkkoyhteyden samanaikainen käyttö videopalvelun tiedonsiirrossa. Videon adaptoinnissa ja siirrossa hyödynnetään uutta skaalautuvaa videonkoodausteknologiaa, joka mahdollistaa vaaditun, joustavan videobittivirran muokkauksen. Liikkuvuudenhallinnan osalta työssä keskitytään pääosin kehittämään Mobile IP -protokollan päätöksentekoa suoratoistovideopalvelujen tapauksessa. Lopuksi väitöskirjassa esitetään kokonaisvaltainen ja koordinoitu ratkaisu videopalvelun adaptoinnin sekä päätelaitteen liikkuvuuden hallintaan päästä päähän -optimoinnin saavuttamiseksi. Tuloksena esitetyt järjestelmäarkkitehtuuri ja protokollakerrosten välistä tietoa käyttävät hallinta-algoritmit evaluoitiin simulaatioiden ja oikeiden prototyyppien avulla. Tulokset osoittavat, että ehdotettuja menetelmiä voidaan käyttää parantamaan suoratoistovideopalvelujen suorituskykyä heterogeenisissa verkoissa. Ratkaisut vaativat muutoksia verkko- ja palveluarkkitehtuureihin, mutta niiden asteittainen tai osittainen käyttöönotto on mahdollista. Tulokset osoittavat myös protokollakerrosten välisen tiedon tarpeellisuuden langattomien ja heterogeenisten verkkojen tehokkaassa käytössä

Ikääntyneen kaltoinkohtelun tunnistaminen hoitotyössä

Tämän opinnäytetyön aiheena oli ikääntyneiden kaltoinkohtelun tunnistaminen hoitotyössä. Aihe on erittäin tärkeä, koska ikääntyneiden tulee saada elää arvostettua elämää. Hoitohenkilökunnan tulisi tietää, mitä kaltoinkohtelu on sekä mistä kaltoinkohtelua voidaan tunnistaa. Opinnäytetyön tarkoituksena oli kuvata ikääntyneiden kaltoinkohtelua sekä sen tunnistamista. Tavoitteena oli tuottaa tietoa ikääntyneen kaltoinkohtelun tunnusmerkeistä. Tavoitteena oli myös tuottaa tietoa kaltoinkohtelun tunnistamiseen tarvittavista hoitohenkilökunnan taidoista sekä siihen vaikuttavista asioista. Toteutimme opinnäytetyön kuvailevana kirjallisuuskatsauksena. Aineisto valittiin tutkimuskysymysten avulla. Opinnäytetyön kolme tutkimuskysymystä olivat: Millaiset ovat ikääntyneen kaltoinkohtelun merkit? Mitä taitoja kaltoinkohtelun tunnistaminen edellyttää hoitohenkilökunnalta? Mitkä asiat vaikuttavat kaltoinkohtelun tunnistamiseen hoitohenkilökunnassa? Kirjallisuuskatsaukseen kerättiin aineistoa eri tietokannoista, kuten Medic ja Cinahl. Lisäksi keräsimme aineistoa manuaalisesti selaamalla lähteitä. Kirjallisuuskatsauksen tuloksiin valitsimme 5 suomenkielistä sekä 2 englanninkielistä tutkimusta. Aineiston analysoitiin sisällönanalyysillä. Tutkimustuloksissa avasimme omiin pääluokkiin kaltoinkohtelun tunnusmerkit. Kaltoinkohtelua voidaan tunnistaa fyysisistä, psyykkisistä, taloudellisista sekä laiminlyönnistä johtuvista merkeistä. Kaltoinkohtelun merkit ovat moninaisia ja nämä merkit voivat johtua myös ikääntyneen sairauksista. Kaltoinkohtelun tunnistaminen ei ole helppoa, ja siksi hoitohenkilökunnalla on tärkeä rooli kaltoinkohtelun tunnistamisessa. Hoitohenkilökunnan taidot jaoimme myös omiin pääluokkiin, joita olivat sosiaaliset taidot, emotionaalinen osaaminen sekä kognitiiviset taidot. Lisäksi tuloksissa avasimme koulutuksen merkitystä sekä muita kaltoinkohtelun tunnistamiseen vaikuttavia tekijöitä