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

Analysis and performance of complete homogeneous communication networks

In this paper we address a fundamental problem in communication systems. A fully-connected system is modelled by a complete graph, where all nodes have identical capacities. A message is owned by a singleton. If he/she decides to forward the message simultaneously to several nodes, he/she will take longer (exactly, the number of simultaneous nodes times a single forwarding scheme). The only rule in this communication system is that a message can be forwarded by a node only if it fully known. The makespan is the completion time, precisely when the message is fully known by all nodes. The average waiting time is the average among the completion time of all individual nodes. The problem under study is to select the communication strategy that minimizes both the makespan and average waiting time. Intuition and current design of real networks say that oneto- many systems should perform better than one-to-one systems, however this is not usually true. A previous study claims that a sequential or one-to-one forwarding scheme minimizes the average waiting time, but they do not offer a proof. Here, a formal proof is included. Furthermore, we show that the sequential strategy minimizes the makespan as well. The paper is closed with comments on potential applications in scheduling of parallel machines, content delivery networks, peer-to-peer systems and rumour spreading

Televisión sobre Internet: calidad percibida en arquitecturas P2PTV (peer-to-peer television)

El tráfico sobre Internet se encuentra creciendo día a día, siendo la distribución de video el principal impulsor de dicho aumento. Distribuir video en Internet es complicado por dos aspectos: el económico y el técnico. Enviar video de forma masiva requiere gran consumo de ancho de banda y por tanto altos costos. Además, al ser la Internet una interconexión de redes, la única forma de asegurar una buena calidad de video a los usuarios de distintos proveedores de acceso a Internet (ISPs) es distribuir desde dentro de cada proveedor. Las llamadas Content Delivery Network (CDN) son las arquitecturas tradicionales para realizar dicha distribución de video. Como alternativa, se han desarrollado los últimos años varias aplicaciones de streaming entre pares, o también llamados P2PTV (Peer-to-Peer TV). Los despliegues más exitosos son de protocolos e implementaciones cerradas. Las ventajas de la redes P2PTV incluyen una disminución notoria en el costo de ancho de banda para el proveedor del servicio, y una buena arquitectura para evitar los problemas de congestión manteniendo la calidad de video. Este trabajo presenta el diseño de una red híbrida entre las arquitecturas CDN y P2P, llamada GoalBit, la primera red P2P para la distribución de video en vivo, gratuita y de código abierto. GoalBit rescata las ventajas de ambas arquitecturas, y principalmente es de protocolo abierto, lo que permite a la academia a investigar sobre P2PTV así como plantear mejoras.Facultad de Informátic

Televisión sobre Internet: calidad percibida en arquitecturas P2PTV (peer-to-peer television)

El tráfico sobre Internet se encuentra creciendo día a día, siendo la distribución de video el principal impulsor de dicho aumento. Distribuir video en Internet es complicado por dos aspectos: el económico y el técnico. Enviar video de forma masiva requiere gran consumo de ancho de banda y por tanto altos costos. Además, al ser la Internet una interconexión de redes, la única forma de asegurar una buena calidad de video a los usuarios de distintos proveedores de acceso a Internet (ISPs) es distribuir desde dentro de cada proveedor. Las llamadas Content Delivery Network (CDN) son las arquitecturas tradicionales para realizar dicha distribución de video. Como alternativa, se han desarrollado los últimos años varias aplicaciones de streaming entre pares, o también llamados P2PTV (Peer-to-Peer TV). Los despliegues más exitosos son de protocolos e implementaciones cerradas. Las ventajas de la redes P2PTV incluyen una disminución notoria en el costo de ancho de banda para el proveedor del servicio, y una buena arquitectura para evitar los problemas de congestión manteniendo la calidad de video. Este trabajo presenta el diseño de una red híbrida entre las arquitecturas CDN y P2P, llamada GoalBit, la primera red P2P para la distribución de video en vivo, gratuita y de código abierto. GoalBit rescata las ventajas de ambas arquitecturas, y principalmente es de protocolo abierto, lo que permite a la academia a investigar sobre P2PTV así como plantear mejoras.Facultad de Informátic

Televisión sobre Internet: calidad percibida en arquitecturas P2PTV (peer-to-peer television)

El tráfico sobre Internet se encuentra creciendo día a día, siendo la distribución de video el principal impulsor de dicho aumento. Distribuir video en Internet es complicado por dos aspectos: el económico y el técnico. Enviar video de forma masiva requiere gran consumo de ancho de banda y por tanto altos costos. Además, al ser la Internet una interconexión de redes, la única forma de asegurar una buena calidad de video a los usuarios de distintos proveedores de acceso a Internet (ISPs) es distribuir desde dentro de cada proveedor. Las llamadas Content Delivery Network (CDN) son las arquitecturas tradicionales para realizar dicha distribución de video. Como alternativa, se han desarrollado los últimos años varias aplicaciones de streaming entre pares, o también llamados P2PTV (Peer-to-Peer TV). Los despliegues más exitosos son de protocolos e implementaciones cerradas. Las ventajas de la redes P2PTV incluyen una disminución notoria en el costo de ancho de banda para el proveedor del servicio, y una buena arquitectura para evitar los problemas de congestión manteniendo la calidad de video. Este trabajo presenta el diseño de una red híbrida entre las arquitecturas CDN y P2P, llamada GoalBit, la primera red P2P para la distribución de video en vivo, gratuita y de código abierto. GoalBit rescata las ventajas de ambas arquitecturas, y principalmente es de protocolo abierto, lo que permite a la academia a investigar sobre P2PTV así como plantear mejoras.Facultad de Informátic

Discusión y análisis de la metaheurística SN

Una metaheurística es un conjunto de ideas relacionadas que tienen por objetivo la resolución aproximada de problemas de optimización combinatoria. Esta trabajo describe una relativamente nueva metaheurística llamada SN, que se basa en la idea de dividir un problema de optimización en subproblemas de decisión más fáciles de resolver heuristicamente. SN surge en junio de 2001, en la tesis de Licenciatura de S Urrutia, a cargo de I. Loiseau, con nombre "SN: Una Nueva Metaheurística". Con su extrema juventud esta metaheurística presenta varios campos no suficientemente explorados. En este trabajo se analiza y discute las ventajas que presenta esta heurística a nivel general, así como una especialización e implementación para el Problema de Steiner en Grafos. Para esto caso de estudio se recrean y contrastan resultados experimentales con los obtenidos en la tesis original

Modelling cache expiration dates policies in content networks

Content networks are usually virtual networks based over the IP infrastructure of Internet or of a corporative network, which use mechanisms to allow accessing a content when there is no fixed, single, link between the content and the host or the hosts where this content is located. Even more, the content is usually subject to re-allocations, replications, and even deletions from the different nodes of the network. In the last years many different kinds of content networks have been developed and deployed in widely varying contexts: they include peer-to-peer networks, collaborative networks, cooperative Web caching, content distribution networks, subscribe-publish networks, content-based sensor networks, backup networks, distributed computing, instant messaging, and multiplayer games. As a general rule, every content network is actually a knowledge network, where the knowledge is the information about the location of the nodes where each specific content is to be found: this is "meta-information", in the sense of being the information about the information contents themselves. The objective of the network is to be able to answer each content query with the most complete possible set of nodes where this content is to be found; this corresponds to discover the content location in the most effective and efficient possible way. As both nodes and contents are continuously going in and out of the network, the task of maintaining updated the network meta-information is very difficult and represents an important communication cost. In this context, cache nodes are used to hold the available meta-information; as this information is continuously getting outdated, the cache nodes must decide when to discard it, which means increasing communication overhead for the sake of improving the quality of the answers. The policy employed for determining these cache expiration dates have a large impact in the performance of a network; this problem is related but at the same tim

Mecanismos de descubrimiento en las redes de contenido

Una Red de Contenido es una red virtual que se monta sobre la infraestructura IP, donde se soportan búsquedas y enrutamiento en base exclusivamente al contenido. En los últimos años se han desarrollado gran cantidad de estas redes virtuales debido principalmente a su flexibilidad de diseño, incluyendo por ejemplo a las redes peer-to-peer, el sistema de nombre de dominios, etc. En este trabajo se presenta un modelo detallado para la evaluación del diseño y arquitectura de las redes de contenido. Para mostrar la generalidad, se aplica el modelo a dos redes de contenido reales: Napster y Gnutella

A mathematical programming formulation of optimal cache expiration dates in content networks

En las redes de contenido, uno de los puntos fundamentales es la decisión sobre cómo acceder y distribuir la información sobre los contenidos existentes. En particular, hay dos alternativas principales, publicar la información cuando los contenidos cambian, o buscar los contenidos cuando se recibe una consulta. En general, se emplea una combinación de ambas alternativas, debiéndose evaluar la mejor manera de realizar la misma. En este trabajo, desarrollamos un modelo simplificado de los costos y restricciones asociados con las fechas de expiración de cache en nodos cache. Estas fechas regulan la proporción de consultas que serán contestadas en base a la información publicada, y aquellas que darán lugar a una búsqueda en el backbone. Basados en este modelo, presentamos una formulación de programación matemática que puede ser empleada para determinar las fechas de expiración óptimas de manera de maximizar el total de información encontrada, respetando las restricciones operacionales (de ancho de banda disponible en los nodos cache)