Tesis sobre el tema "Services de streaming vidéo"

Le trafic de vidéo streaming étant en très forte augmentation dans les réseaux mobiles, il devient essentiel pour les opérateurs de tenir compte des spécificités de ce trafic pour bien dimensionner et configurer le réseau. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation du trafic de vidéo streaming dans les réseaux mobiles. Pour le trafic de vidéo streaming en temps-réel, nous obtenons une forme analytique pour une métrique de qualité de service (QoS) importante, le taux de perte de paquets, et utilisons ce modèle à faire du dimensionnement. Pour le trafic de vidéo streaming de type HTTP adaptatif, nous proposons et analysons d’autres métriques de QoS comme le bitrate moyen, le taux de déficit vidéo et le surplus de buffer, afin de trouver le bon compromis entre résolution de la vidéo et fluidité de la diffusion vidéo. Nous étudions par simulation l’impact de quelque paramètres clés du systéme. Nous montrons que l’utilisation de segments de vidéo courts, d’un nombre réduit d’encodages vidéos et de l’ordonnancement de type round robin améliore la fluidité de la vidéo tout en diminuant sa résolution. Nous proposons par ailleurs d’adapter le nombre des segments téléchargés dans une requête HTTP de sorte que chaque requête corresponde au même volume de données. Enfin, nous appliquons les techniques de l’apprentissage automatique pour analyser la corrélation entre les caracteristiques du système et la qualité d’expérience (QoE) des utilisateurs
As the traffic of video streaming increases significantly in mobile networks, it is essential for oper- ators to account for the features of this traffic when dimensioning and configuring the network. The focus of this thesis is on traffic models of video streaming in mobile networks. For real-time video streaming traffic, we derive an analytical form for an important Quality-of-Service (QoS) metric, the packet outage rate, and utilize the model for dimensioning. For HTTP adaptive video streaming traffic, we propose and evaluate other QoS metrics such as the mean video bit rate, the deficit rate and the buffer surplus, so as to find the good trade-off between video resolution and playback smoothness. We study by simulation the impacts of some key parameters of the system. We show that using smaller chunk durations, fewer video coding rates and round-robin scheduling may provide a smoother video playback but decrease the mean video resolution. We also propose to adapt the number of chunks downloaded in an HTTP request so that each HTTP request has the same data volume. Finally, we apply machine learning techniques to analyze the correlation between system characteristics and the quality of experience (QoE) of users

Le trafic de vidéo streaming étant en très forte augmentation dans les réseaux mobiles, il devient essentiel pour les opérateurs de tenir compte des spécificités de ce trafic pour bien dimensionner et configurer le réseau. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation du trafic de vidéo streaming dans les réseaux mobiles. Pour le trafic de vidéo streaming en temps-réel, nous obtenons une forme analytique pour une métrique de qualité de service (QoS) importante, le taux de perte de paquets, et utilisons ce modèle à faire du dimensionnement. Pour le trafic de vidéo streaming de type HTTP adaptatif, nous proposons et analysons d’autres métriques de QoS comme le bitrate moyen, le taux de déficit vidéo et le surplus de buffer, afin de trouver le bon compromis entre résolution de la vidéo et fluidité de la diffusion vidéo. Nous étudions par simulation l’impact de quelque paramètres clés du systéme. Nous montrons que l’utilisation de segments de vidéo courts, d’un nombre réduit d’encodages vidéos et de l’ordonnancement de type round robin améliore la fluidité de la vidéo tout en diminuant sa résolution. Nous proposons par ailleurs d’adapter le nombre des segments téléchargés dans une requête HTTP de sorte que chaque requête corresponde au même volume de données. Enfin, nous appliquons les techniques de l’apprentissage automatique pour analyser la corrélation entre les caracteristiques du système et la qualité d’expérience (QoE) des utilisateurs
As the traffic of video streaming increases significantly in mobile networks, it is essential for oper- ators to account for the features of this traffic when dimensioning and configuring the network. The focus of this thesis is on traffic models of video streaming in mobile networks. For real-time video streaming traffic, we derive an analytical form for an important Quality-of-Service (QoS) metric, the packet outage rate, and utilize the model for dimensioning. For HTTP adaptive video streaming traffic, we propose and evaluate other QoS metrics such as the mean video bit rate, the deficit rate and the buffer surplus, so as to find the good trade-off between video resolution and playback smoothness. We study by simulation the impacts of some key parameters of the system. We show that using smaller chunk durations, fewer video coding rates and round-robin scheduling may provide a smoother video playback but decrease the mean video resolution. We also propose to adapt the number of chunks downloaded in an HTTP request so that each HTTP request has the same data volume. Finally, we apply machine learning techniques to analyze the correlation between system characteristics and the quality of experience (QoE) of users

Le trafic vidéo a subi une augmentation fulgurante sur Internet ces dernières années. Pour pallier à cette importante demande de contenu vidéo, la technologie du streaming adaptatif sur HTTP est utilisée. Elle est devenue par ailleurs très populaire car elle a été adoptée par les différents acteurs du domaine de la vidéo streaming. C’est une technologie moins couteuse qui permet aux fournisseurs de contenu, la réutilisation des serveurs web et des caches déjà déployés. En plus, elle est exempt de tout blocage car elle traverse facilement les pare-feux et les translations d’adresses sur Internet. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle méthode de vidéo streaming adaptatif appelé “Backward-Shifted Coding (BSC)”. Il se veut être une solution complémentaire au standard DASH, le streaming adaptatif et dynamique utilisant le protocole HTTP. Nous allons d’abord décrire ce qu’est la technologie BSC qui se base sur le codec (encodeur décodeur) à multi couches SVC, un algorithme de compression extensible ou évolutif. Nous détaillons aussi l’implémentation de BSC dans un environnement DASH. Ensuite,nous réalisons une évaluation analytique de BSC en utilisant des résultats standards de la théorie des files d’attente. Les résultats de cette analyse mathématique montrent que le protocole BSC permet de réduire considérablement le risque d’interruption de la vidéo pendant la lecture, ce dernier étant très pénalisant pour les utilisateurs. Ces résultats vont nous permettre de concevoir des algorithmes d’adaptation de qualité à la bande passante en vue d’améliorer l’expérience utilisateur. Ces algorithmes permettent d’améliorer la qualité de la vidéo même étant dans un environnement où le débit utilisateur est très instable.La dernière étape de la thèse consiste à la conception de stratégies de caching pour optimiser la transmission de contenu vidéo utilisant le codec SVC. En effet, dans le réseau, des serveurs de cache sont déployés dans le but de rapprocher le contenu vidéo auprès des utilisateurs pour réduire les délais de transmission et améliorer la qualité de la vidéo. Nous utilisons la programmation linéaire pour obtenir la solution optimale de caching afin de le comparer avec nos algorithmes proposés. Nous montrons que ces algorithmes augmentent la performance du système tout en permettant de décharger les liens de transmission du réseau cœur
Due to the growth of video traffic over the Internet in recent years, HTTP AdaptiveStreaming (HAS) solution becomes the most popular streaming technology because ithas been succesfully adopted by the different actors in Internet video ecosystem. Itallows the service providers to use traditional stateless web servers and mobile edgecaches for streaming videos. Further, it allows users to access media content frombehind Firewalls and NATs.In this thesis we focus on the design of a novel video streaming delivery solutioncalled Backward-Shifted Coding (BSC), a complementary solution to Dynamic AdaptiveStreaming over HTTP (DASH), the standard version of HAS. We first describe theBackward-Shifted Coding scheme architecture based on the multi-layer Scalable VideoCoding (SVC). We also discuss the implementation of BSC protocol in DASH environment.Then, we perform the analytical evaluation of the Backward-Sihifted Codingusing results from queueing theory. The analytical results show that BSC considerablydecreases the video playback interruption which is the worst event that users can experienceduring the video session. Therefore, we design bitrate adaptation algorithms inorder to enhance the Quality of Experience (QoE) of the users in DASH/BSC system.The results of the proposed adaptation algorithms show that the flexibility of BSC allowsus to improve both the video quality and the variations of the quality during thestreaming session.Finally, we propose new caching policies to be used with video contents encodedusing SVC. Indeed, in DASH/BSC system, cache servers are deployed to make contentsclosed to the users in order to reduce network latency and improve user-perceived experience.We use Linear Programming to obtain optimal static cache composition tocompare with the results of our proposed algorithms. We show that these algorithmsincrease the system overall hit ratio and offload the backhaul links by decreasing thefetched content from the origin web servers

The user experience offered by a video streaming service plays a fundamental role in customer satisfaction. This experience can be degraded by poor playback quality and buffering issues. These problems can be caused by a user demand that is higher than the video streaming service capacity. Resource scaling methods can increase the available resources to cover the need. However, most resource scaling systems are reactive and scale up in an automated fashion when a certain demand threshold is exceeded. During popular live streaming content, the demand can be so high that even by scaling up at the last minute, the system might still be momentarily under-provisioned, resulting in a bad user experience. The solution to this problem is proactive scaling which is event-based, using content-related information to scale up or down, according to knowledge from past events. As a result, proactive resource scaling is a key factor in providing reliable video streaming services. Users viewing habits heavily affect demand. To provide an accurate model for proactive resource scaling tools, these habits need to be modelled. This thesis provides such a forecasting model for user views that can be used by a proactive resource scaling mechanism. This model is created by applying machine learning algorithms to data from both live TV and over-the-top streaming services. To produce a model with satisfactory accuracy, numerous data attributes were considered relating to users, content and content providers. The findings of this thesis show that user viewing demand can be modelled with high accuracy, without heavily relying on user-related attributes but instead by analysing past event logs and with knowledge of the schedule of the content provider, whether it is live tv or a video streaming service.
Användarupplevelsen som erbjuds av en videostreamingtjänst spelar en grundläggande roll för kundnöjdheten. Denna upplevelse kan försämras av dålig uppspelningskvalitet och buffertproblem. Dessa problem kan orsakas av en efterfrågan från användare som är högre än videostreamingtjänstens kapacitet. Resursskalningsmetoder kan öka tillgängliga resurser för att täcka behovet. De flesta resursskalningssystem är dock reaktiva och uppskalas automatiskt när en viss behovströskel överskrids. Under populärt livestreaminginnehåll kan efterfrågan vara så hög att även genom att skala upp i sista minuten kan systemet fortfarande vara underutnyttjat tillfälligt, vilket resulterar i en dålig användarupplevelse. Lösningen på detta problem är proaktiv skalning som är händelsebaserad och använder innehållsrelaterad information för att skala upp eller ner, enligt kunskap från tidigare händelser. Som ett resultat är proaktiv resursskalning en nyckelfaktor för att tillhandahålla tillförlitliga videostreamingtjänster. Användares visningsvanor påverkar efterfrågan kraftigt. För att ge en exakt modell för proaktiva resursskalningsverktyg måste dessa vanor modelleras. Denna avhandling ger en sådan prognosmodell för användarvyer som kan användas av en proaktiv resursskalningsmekanism. Denna modell är skapad genom att använda maskininlärningsalgoritmer på data från både live-TV och streamingtjänster. För att producera en modell med tillfredsställande noggrannhet ansågs ett flertal dataattribut relaterade till användare, innehåll och innehållsleverantörer. Resultaten av den här avhandlingen visar att efterfrågan på användare kan modelleras med hög noggrannhet utan att starkt förlita sig på användarrelaterade attribut utan istället genom att analysera tidigare händelseloggar och med kunskap om innehållsleverantörens schema, vare sig det är live-tv eller tjänster för videostreaming.

Poussé par la demande croissante de services multimédia dans les réseaux Internet à haut débit, la technologie WIMAX a émergé comme une alternative compétitive à la solution filaire d’accès à haut débit. L’IEEE 802.16 constitue une solution qui offre des débits élevés en assurant une qualité de service (QoS) satisfaisante. En particulier, elle est adaptée aux applications multimédia qui ont des contraintes de QoS à satisfaire. Cependant, avec la présence d’utilisateurs hétérogènes qui ont des caractéristiques diverses en termes de bande passante, de conditions radio et de ressources disponibles, de nouveaux défis posés doivent être résolus. En effet, les applications multimédia doivent interagir avec leur environnement pour informer le réseau d’accès de leurs besoins en QoS et s’adapter dynamiquement aux variations des conditions du réseau.Dans ce contexte, nous proposons deux solutions pour la transmission des flux vidéo sur les réseaux 802.16 sur la base de l’approche Cross-layer. Nous nous intéressons à la fois à la transmission unicast et multicast sur le lien montant et descendant d’une ou plusieurs cellules WIMAX.Premièrement, nous proposons une architecture Cross-Layer qui permet l’adaptation et l’optimisation du streaming vidéo en fonction des ressources disponibles. Nous avons défini une entité CLO (Cross-Layer Optimizer) qui exploite des messages de gestion des flux de service, échangés entre BS et SS, au niveau MAC, pour déterminer l’adaptation nécessaire et optimale afin d’assurer le bon fonctionnement de l’application. Les adaptations se produisent en deux temps, lors de l'admission du flux et au cours de la session de streaming. L’analyse des performances, par simulations, de notre solution montre l’efficacité du CLO à adapter, d’une façon dynamique, le débit vidéo en fonction des conditions du réseau afin d’assurer une QoS optimale.Deuxièmement, nous proposons une solution de streaming multicast des flux vidéo dans les réseaux WIMAX. Cette solution permet de trouver un compromis entre la diversité des clients, en termes de conditions radio, de schémas de modulation et de ressources disponibles, ainsi que le format de codage vidéo hiérarchique SVC, pour offrir la meilleure qualité vidéo y compris pour les clients ayant de faibles conditions radio. En effet, cette solution permet à chaque utilisateur d’obtenir une qualité vidéo proportionnellement à ses conditions radio et à sa bande passante disponible. Pour atteindre cet objectif, plusieurs groupes multicast sont formés par couches vidéo SVC. Cette solution permet d’optimiser davantage les ressources radio et ainsi d’augmenter la capacité globale du système
Driven by the increasing demand for multimedia services in broadband Internet networks, WIMAX technology has emerged as a competitive alternative to the wired broadband access solutions. The IEEE 802.16 is a solution that provides high throughput by ensuring a satisfactory QoS. In particular, it is suitable for multimedia applications that have strict QoS constraints. However, the users’ heterogeneity and diversity in terms of bandwidth, radio conditions and available resources, pose new deployment challenges. Indeed, multimedia applications need to interact with their environment to inform the access network about their QoS requirements and dynamically adapt to changing network conditions.In this context, we propose two solutions for video streaming over 802.16 networks based on Cross-Layer approach. We are interested in both unicast and multicast transmissions in uplink and downlink of one or more WIMAX cells.First, we proposed an architecture that enables Cross-Layer adaptation and optimization of video streaming based on available resources. We defined the entity CLO (Cross-Layer Optimizer) that takes benefits from service flow management messages, exchanged between BS and SS, at the MAC level, to determine the necessary adaptations / adjustment to ensure optimal delivery of the application. Adaptations occur at two epochs, during the admission of the video stream and during the streaming phase. The performance analysis, performed through simulations, shows the effectiveness of the CLO to adapt in a dynamic way, the video data rate depending on network conditions, and thus guarantee an optimal QoS.Second, we proposed a solution that enables IP multicast video delivery in WIMAX network. This solution allows finding the compromise between the diversity of end-user requirements, in terms of radio conditions, modulation schemes and available resources, along with the SVC hierarchy video format, to offer the best video quality even for users with low radio conditions. Indeed, we define a multicast architecture that allows each user to get a video quality proportionally to its radio conditions and its available bandwidth. Towards this end, several IP multicast groups are created depending on the SVC video layers. Subsequently, our solution allows optimizing the use of radio resources by exploiting the different modulations that can be selected by the end-users

Ces dernières années, les terminaux mobiles sont devenus plus performants en termes de puissance de calcul, de mémoire, de taille et de la qualité de l'écran. Ces améliorations ont fortement stimulé la demande de services multimédias notamment la vidéo streaming. Par ailleurs les clients sont de plus en plus exigeants quant à la qualité rendue sur ce type de service. En plus une mauvaise expérience de la vidéo streaming a un grand impact sur la perception qu’ont les clients de l’opérateur. Optimiser la qualité d’expérience (QdE) des clients sur les services de la vidéo streaming est donc un enjeu concurrentiel majeur. Dans cette thèse, nous nous intéressons à modéliser et optimiser la QdE des services streaming en tenant compte des usages et de la mobilité des clients. En particulier, nous nous intéresserons à deux stratégies de délivrance des contenus sur le réseau mobile : la stratégie ‘’Fast Caching’’ et la stratégie ‘’On-Off’’. Nous développons des modèles analytiques qui nous permettent de calculer des indicateurs majeurs de la QdE pour le service streaming qui sont : i) la famine, qui pousse les opérateurs à envoyer plus de contenu et ii) la perte due à abandonner la lecture d’une vidéo, qui pousse ces derniers à envoyer du contenu vidéo d’une manière strictement raisonnable. Un équilibre optimal est à trouver. Nous proposons aussi des stratégies de gestion de la QdE en maintenant un bon niveau de QdE sur la totalité du réseau et en optimiser les indicateurs de la QdE du service streaming
In recent years, mobile devices have become more powerful in terms of computing power, memory, size and screen quality. These improvements have greatly stimulated demand for multimedia services including video streaming. Moreover, customers are increasingly demanding in terms of the quality rendered on this type of service. In addition, a bad experience of video streaming has a great impact on the perception that customers have of the operator. Optimizing the quality of experience (QoE) of customers on the services of video streaming is thus a major competitive challenge. In this thesis, we are interested in modeling and optimizing the QoE of the streaming services taking into account the usages and the mobility of the clients. In particular, we are interested in two strategies for delivering content on the mobile network: the Fast Caching strategy and the On-Off strategy. We develop analytical models that allow us to calculate major indicators of the QoE for the streaming service that are: i) starvation, which drives operators to send more video content to customers and ii) the loss due to abandoning the video playback, which pushes them to send video content in a strictly reasonable manner. An optimal balance is to be found. We also propose QoE oriented strategies by maintaining a good level of QoE over the entire network and optimizing the QoE indicators of streaming services

Progressive download video services, such as YouTube, are responsible for a major part of the transmitted data volume in the Internet and it is expected, that they also will strongly affect mobile networks. Streaming video quality mainly depends on the sustainable throughput achieved during transmission. In order to achieve an acceptable video quality in mobile networks (with limited capacity resources), traffic engineering mechanisms have to be applied. For that, the streaming video quality needs to be measured and monitored permanently. Therefore, the video timestamps which are encoded within the payload of the TCP segments have to be extracted. For that it is necessary to decode the video within the transported payload. Algorithms for decoding Flash Video, MP4 and WebM Video have already been implemented as a demonstration implementation in support of the network based measurement contribution to SG12 by Chemnitz University for TCP encoded progressive download Internet services. In the demonstration, the derived play out buffering from the monitored traffic is being output internally. A second application is then used to graphically display the estimation result. The measurement and estimation is solely done within a measurement point of an operator network without access to the client’s end device.

Video streaming has become ubiquitous and pervasive in usage of the electronic displaying devices. Streaming becomes more challenging when dealing with an enormous number of video streams. Particularly, the challenges lie in streaming types, video transcoding, video storing, and video delivering to users with high satisfaction and low cost for video streaming providers. In this dissertation, we address the challenges and issues encountered in video streaming and cloud-based video streaming. Specically, we study the impact factors on video transcoding in the cloud, and then we develop a model to trade-o between performance and cost of cloud. On the other hand, video streaming providers generally have to store several formats of the same video and stream the appropriate format based on the characteristics of the viewer's device. This approach, called pre-transcoding, incurs a signicant cost to the stream providers that rely on cloud services. Furthermore, pre-transcoding is proven to be inecient due to the long-tail access pattern to video streams. To reduce the incurred cost, we propose to pre-transcode only frequently-accessed videos (called hot videos) and partially pre-transcode others, depending on their hotness degree. Therefore, we need to measure video stream hotness. Accordingly, we first, provide a model to measure the hotness of video streams. Then, we develop methods that operate based on the hotness measure and determine how to pre-transcode videos to minimize the cost of stream providers. The partial pre-transcoding methods operate at dierent granularity levels to capture dierent patterns in accessing videos. Particularly, one of the methods operates faster but cannot partially pre-transcode videos with the non-long-tail access pattern. Experimental results show the ecacy of our proposed methods, specically, when a video stream repository includes a high percentage of Frequently Accessed Video Streams and a high percentage of videos with the non-long-tail accesses pattern.

L'émergence et la croissance rapide des services multimédia dans les réseaux IP ont créé de nouveaux défis pour les fournisseurs de services réseau, qui, au-delà de la Qualité de Service (QoS) issue des paramètres techniques de leur réseau, doivent aussi garantir la meilleure qualité de perception utilisateur (Quality of Experience, QoE) dans des réseaux variés avec différentes technologies d'accès. Habituellement, différentes méthodes et techniques sont utilisées pour prédire le niveau de satisfaction de l'utilisateur, en analysant l'effet combiné de multiples facteurs. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la commande du réseau en intégrant à la fois des aspects qualitatifs (perception du niveau de satisfaction de l'usager) et quantitatifs (mesure de paramètres réseau) dans l'objectif de développer des mécanismes capables, à la fois, de s'adapter à la variabilité des mesures collectées et d'améliorer la qualité de perception. Pour ce faire, nous avons étudié le cas de deux services multimédia populaires, qui sont : le streaming vidéo, et la voix sur IP (VoIP). Nous investiguons la QoE utilisateur de ces services selon trois aspects : (1) les méthodologies d'évaluation subjective de la QoE, dans le cadre d'un service vidéo, (2) les techniques d'adaptation de flux vidéo pour garantir un certain niveau de QoE, et (3) les méthodes d'allocation de ressource, tenant compte de la QoE tout en économisant l'énergie, dans le cadre d'un service de VoIP (LTE-A). Nous présentons d'abord deux méthodes pour récolter des jeux de données relatifs à la QoE. Nous utilisons ensuite ces jeux de données (issus des campagnes d'évaluation subjective que nous avons menées) pour comprendre l'influence de différents paramètres (réseau, terminal, profil utilisateur) sur la perception d'un utilisateur d'un service vidéo. Nous proposons ensuite un algorithme de streaming vidéo adaptatif, implémenté dans un client HTTP, et dont le but est d'assurer un certain niveau de QoE et le comparons à l'état de l'art. Notre algorithme tient compte de trois paramètres de QoS (bande passante, taille de mémoires tampons de réception et taux de pertes de paquets) et sélectionne dynamiquement la qualité vidéo appropriée en fonction des conditions du réseau et des propriétés du terminal de l'utilisateur. Enfin, nous proposons QEPEM (QoE Power Efficient Method), un algorithme d'ordonnancement basé sur la QoE, dans le cadre d'un réseau sans fil LTE, en nous intéressant à une allocation dynamique des ressources radio en tenant compte de la consommation énergétique
The emerging and fast growth of multimedia services have created new challenges for network service providers in order to guarantee the best user's Quality of Experience (QoE) in diverse networks with distinctive access technologies. Usually, various methods and techniques are used to predict the user satisfaction level by studying the combined impact of numerous factors. In this thesis, we consider two important multimedia services to evaluate the user perception, which are: video streaming service, and VoIP. This study investigates user's QoE that follows three directions: (1) methodologies for subjective QoE assessment of video services, (2) regulating user's QoE using video a rate adaptive algorithm, and (3) QoE-based power efficient resource allocation methods for Long Term Evaluation-Advanced (LTE-A) for VoIP. Initially, we describe two subjective methods to collect the dataset for assessing the user's QoE. The subjectively collected dataset is used to investigate the influence of different parameters (e.g. QoS, video types, user profile, etc.) on user satisfaction while using the video services. Later, we propose a client-based HTTP rate adaptive video streaming algorithm over TCP protocol to regulate the user's QoE. The proposed method considers three Quality of Service (QoS) parameters that govern the user perception, which are: Bandwidth, Buffer, and dropped Frame rate (BBF). The BBF method dynamically selects the suitable video quality according to network conditions and user's device properties. Lastly, we propose a QoE driven downlink scheduling method, i.e. QoE Power Escient Method (QEPEM) for LTE-A. It esciently allocates the radio resources, and optimizes the use of User Equipment (UE) power utilizing the Discontinuous Reception (DRX) method in LTE-A

Les techniques adaptatives de transmission vidéo s’appuient sur un contenu qui est encodé à différents niveaux de qualité et divisé en segments temporels. Avant de télécharger un segment, le client exécute un algorithme d’adaptation pour décider le meilleur niveau de qualité à considérer. Selon les services, ce niveau de qualité doit correspondre aux ressources réseaux disponibles, mais aussi à d’autres éléments comme le mouvement de tête d’un utilisateur regardant une vidéo immersive (à 360°) afin de maximiser la qualité de la portion de la vidéo qui est regardée. L’efficacité de l’algorithme d’adaptation a un impact direct sur la qualité de l’expérience finale. En cas de mauvaise sélection de segment, un client HTTP/1 doit attendre le téléchargement du prochain segment afin de choisir une qualité appropriée. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser le protocole HTTP/2 pour remédier à ce problème. Tout d’abord, nous nous focalisons sur le service de vidéo en direct. Nous concevons une stratégie de rejet d’images vidéo quand la bande passante est très variable afin d’éviter les arrêts fréquents de la lecture vidéo et l’accumulation des retards. Le client doit demander chaque image vidéo dans un flux HTTP/2 dédié pour contrôler la livraison des images par appel aux fonctionnalités HTTP/2 au niveau des flux concernées. Ensuite, nous optimisons la livraison des vidéos immersives en bénéficiant de l’amélioration de la prédiction des mouvements de têtes de l’utilisateur grâce aux fonctionnalités d’initialisation et de priorité de HTTP/2. Les résultats montrent que HTTP/2 permet d’optimiser l’utilisation des ressources réseaux et de s’adapter aux latences exigées par chaque service
Adaptive video streaming techniques enable the delivery of content that is encoded at various levels of quality and split into temporal segments. Before downloading a segment, the client runs an adaptation algorithm to determine the level of quality that best matches the network resources. For immersive video streaming this adaptation mechanism should also consider the head movement of a user watching the 360° video to maximize the quality of the viewed portion. However, this adaptation may suffer from errors, which impact the end user’s quality of experience. In this case, an HTTP/1 client must wait for the download of the next segment to choose a suitable quality. In this thesis, we propose to use the HTTP/2 protocol instead to address this problem. First, we focus live streaming video. We design a strategy to discard video frames when the band width is very variable in order so as to avoid the rebuffering events and the accumulation of delays. The customer requests each video frame in an HTTP/2 stream which allows to control the delivery of frames by leveraging the HTTP/2 features at the level of the dedicated stream. Besides, we use the priority and reset stream features of HTTP/2 to optimize the delivery of immersive videos. We propose a strategy to benefit from the improvement of the user’s head movements prediction overtime. The results show that HTTP/2 allows to optimize the use of network resources and to adapt to the latencies required by each service

Progressive download video services, such as YouTube and podcasts, are responsible for a major part of the transmitted data volume in the Internet and it is expected, that they will also strongly affect mobile networks. Streaming video quality mainly depends on the sustainable throughput achieved during transmission. To ensure acceptable video quality in mobile networks (with limited capacity resources) the perceived quality by the customer (QoE) needs to be monitored by estimation. For that, the streaming video quality needs to be measured and monitored permanently. For TCP based progressive download we propose to extract the the video timestamps which are encoded within the payload of the TCP segments by decoding the video within the payload. The actual estimation is then done by play out buffer fill level calculations based on the TCP segment timestamp and their internal play out timestamp. The perceived quality for the user is derived from the number and duration of video stalls. Algorithms for decoding Flash Video, MP4 and WebM Video have already been implemented. After deriving the play out time it is compared to the timestamp of the respective TCP segment. The result of this comparison is an estimate of the fill level of the play out buffer in terms of play out time within the client. This estimation is done without access to the end device. The same measurement procedure can be applied for any TCP based progressive download Internet service. Video was simply taken as an example because of its current large share in traffic volume in operator networks.

Avec l'hétérogénéité des réseaux et la demande croissante de services multimédias, la Qualité d'Expérience (QoE) devient un facteur déterminant de réussite ou d’échec de ces services. Dans cette thèse, nous avons d’abord analysé l'impact des paramètres de qualité sur l'engagement de l'utilisateur, afin de comprendre l’effet des paramètres vidéo (temps de démarrage, qualité intrinsèque, taux de blocage) et la popularité du service sur l'engagement de l'utilisateur. Nos résultats ont montré que le taux de blocage et la popularité du service sont des paramètres critiques qui impactent fortement la satisfaction et l'engagement de l’utilisateur, tandis que, le temps de démarrage a moins d’impact. Ensuite, les approches subjectives de QoE comme le Mean Opinion Score (MOS) ont été traité dans cette thèse, où les utilisateurs sont appelés à donner une note de satisfaction en fonction des informations de contextes. Une analyse statistique des résultats obtenus à partir de tests utilisateurs a montré que le type de terminal et de contenu sont des paramètres qui impactent fortement le MOS. En plus, des modèles mathématiques d’estimation de QoE en fonction des informations de contextes ont été proposés. Enfin, deux techniques d’optimisations ont été proposées : Le MDASH (MOS Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) pour l’optimisation vidéo de flux partageant les mêmes ressources, de manière à garantir une certaine QoE pour tous les utilisateurs. Et une optimisation de livraison, basée sur des fonctions d’utilités dans laquelle, une fonction globale d'utilité est calculée en fonction de différentes contraintes (qui dépendent fortement des stratégies des acteurs de la chaîne de livraison)
With the network heterogeneity and increasing demand of multimedia services, Quality of Experience (QoE) becomes a crucial determinant of the success or failure of these services. In this thesis, we first propose to analyze the impact of quality metrics on user engagement, in order to understand the effects of video metrics (video startup time, average bitrate, buffering ratio) and content popularity on user engagement. Our results show that video buffering and content popularity are critical parameters which strongly impacts the end-user’s satisfaction and user engagement, while the video startup time appears as less significant. On other hand, we consider subjective approaches such as the Mean Opinion Score (MOS) for evaluating QoE, in which users are required to give their assessment according to contextual information. A detailed statistical analysis of our study shows the existence of non-trivial parameters impacting MOS (the type of device and the content type). We propose mathematical models to develop functional relationships between the QoE and the context information which in turn permits us to estimate the QoE. A video content optimization technique called MDASH (for MOS Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) is proposed, which improves the perceived QoE for different video sessions sharing the same local network, while taking QoE fairness among users as a leitmotiv. We also propose a utility-based approach for video delivery optimization, in which a global utility function is computed based on different constraints (e.g. target strategies coming from the actors of the delivery chain)

Les réseaux cellulaires ont connu une croissance phénoménale du trafic alimentée par les nouvelles technologies d'accès cellulaire. Cette croissance est en grande partie tirée par l'émergence du trafic HTTP adaptatif streaming (HAS) comme une nouvelle technologie de diffusion des contenus vidéo. Le principe du HAS est de rendre disponible plusieurs qualités de la même vidéo en ligne et que les clients choisissent la meilleure qualité qui correspond à leur bande passante. Chaque niveau d'encodage est segmenté en des chunks, qui dont la durée varie de 2 à 10 secondes. L'émergence du HAS a introduit des nouvelles contraintes sur les systèmes de livraison des contenus vidéo en particulier sur les systèmes de caches. Dans ce contexte, nous menons une analyse détaillée des données du trafic HAS collecté en France et fournie par le plus grand opérateur de téléphonie mobile du pays. Tout d'abord, nous analysons et modélisons le comportement des clients qui demandent des contenus VoD et live. Ces analyses nous ont permis d'identifier les facteurs qui impactent la performance des systèmes de cache et de proposer un nouveau algorithme de remplacement de contenus qu'on appelle WA-LRU. WA-LRU exploite la localité temporelle des chunks dans le contenu et la connaissance de la charge du trafic dans le réseau afin d'améliorer la performance du cache. Ensuite, nous analysons et modélisons la logique d'adaptation entre les qualités vidéo basés sur des observations empiriques. Nous montrons que le changement fréquent entre les encodages réduit considérablement la performance des systèmes de cache. Dans ce contexte, nous présentons CF-DASH une implémentation libre d'un player DASH qui vise à réduire les changements fréquents entre qualités, assure une bonne QoE des clients et améliore la performance des systèmes de caches. La deuxième partie de la thèse est dédié à la conception, simulation et implémentation d'une solution de préchargement des contenus vidéo sur terminaux mobiles. Nous concevons un système que nous appelons «Central Predictor System (CPsys)" qui prédit le comportement des clients mobiles et leurs consommations des vidéos. Nous évaluons CPSys avec des traces de trafic réel. Enfin, nous développons une preuve de concept de notre solution de préchargement
Recently, cellular networks have witnessed a phenomenal growth of traffic fueled by new high speed broadband cellular access technologies. This growth is in large part driven by the emergence of the HTTP Adaptive Streaming (HAS) as a new video delivery method. In HAS, several qualities of the same videos are made available in the network so that clients can choose the quality that best fits their bandwidth capacity. This strongly impacts the viewing pattern of the clients, their switching behavior between video qualities, and thus beyond on content delivery systems. In this context, we provide an analysis of a real HAS dataset collected in France and provided by the largest French mobile operator. Firstly, we analyze and model the viewing patterns of VoD and live streaming HAS sessions and we propose a new cache replacement strategy, named WA-LRU. WA-LRU leverages the time locality of video segments within the HAS content. We show that WA-LRU improves the performance of the cache. Second, we analyze and model the adaptation logic between the video qualities based on empirical observations. We show that high switching behaviors lead to sub optimal caching performance, since several versions of the same content compete to be cached. In this context we investigate the benefits of a Cache Friendly HAS system (CF-DASH) which aims at improving the caching efficiency in mobile networks and to sustain the quality of experience of mobile clients. Third, we investigate the mobile video prefetching opportunities. We show that CPSys can achieve high performance as regards prediction correctness and network utilization efficiency. We further show that CPSys outperforms other prefetching schemes from the state of the art. At the end, we provide a proof-of-concept implementation of our prefetching system

In the last decade, video streaming applications have been receiving tremendous interest from Internet users. This fact has increased the necessity of developing solutions that can response to the special requirements of the streaming applications, such as the real-time restrictions, the bandwidth needs, the Quality of Service (QoS) support, etc. To cope with these issues, in this thesis we proposed new streaming solutions that rely on the overlay networks, more particularly on the Video Distribution Networks (VDN). We profited from the path diversity provided by these networks to implement our streaming applications over multiple VDN paths. Path selection has been done based on the estimations of the available bandwidth. The novelty of our work resides in the usage of the Quality of Experience (QoE) evaluations to adapt the streaming to network condition fluctuations and to end-users’ heterogeneity. Furthermore, different video coding mechanisms have been studied, i. E. The H. 264/AVC standard, the Scalable Video Coding (SVC) and the Multiple Description Coding (MDC). The obtained results prove the relevance and the efficiency of our multipath video streaming approaches. Moreover, they show the high adaptability
Les applications de streaming vidéo continuent de susciter un grand intérêt auprès des utilisateurs de l’Internet. Pour répondre à cette demande croissante, il convient de développer des solutions pour satisfaire aux exigences de ces applications en termes de contraintes tempsréel, besoins de bande passante, de support de la qualité de service (QoS), etc. Les solutions proposées dans cette thèse s’appuient sur des réseaux overlay et plus particulièrement les VDN (Video Distribution Networks) en exploitant au mieux l’existence potentielle de plusieurs chemins de transmission de vidéos entre la source et les terminaux récepteurs. La sélection des chemins est effectuée en se basant sur les estimations de la bande passante disponible. L’autre intérêt de notre travail réside dans l’évaluation automatique de la qualité d'expérience (QoE) pour adapter le streaming aux changements des conditions dans les réseaux traversés et à l'hétérogénéité des terminaux. Par ailleurs, nous avons étudié différents mécanismes de codage vidéo : la norme H. 264/AVC, le codage SVC (Scalable Video Coding) et le codage MDC (Multiple Description Coding). Les résultats obtenus prouvent la pertinence et l'efficacité de notre approche multi-chemins pour le streaming vidéo dans les VDN. Ils montrent également la grande adaptabilité de nos solutions qui s’appuient sur les évaluations automatiques en temps réel de la QoE

Depuis quelques années, les données vidéo ont pris une place prépondérante en terme de trafic internet. Aussi, la multiplication des usages a fait émerger des besoins importants en termes d'adaptation du contenu en fonction du réseau ou du type de terminal utilisé. En ce qui concerne le codage source, le codage SVC (extension scalable de H. 264/AVC) constitue un outil très intéressant pour la mise en œuvre de solutions de transport optimisées dans des réseaux hétérogènes, soumis à de fortes contraintes au niveau des taux d'erreurs et particulièrement sensibles à la congestion. Du côté des réseaux, les solutions orientées IP sont devenues prédominantes et au niveau radio pour les réseaux sans fil, la tendance est de restreindre l'usage des canaux dédiés au profit d'une utilisation partagée de la ressource. Dans cette optique, les normes 3GPP prévoient la mise en oeuvre d'entités et de mécanismes de contrôle sensés apporter une QoS différenciée selon le type de service et permettant de gérer de façon rationnelle le partage de cette ressource. C'est dans une perspective d'optimisation du codage source et de la scalabilité de type SVC que s'inscrit une partie du travail réalisé dans cette thèse. Au niveau applicatif, un panel de débouchés peut être envisagé pour ce nouveau codec. En particulier, l'optimisation de la QoS a servi de cadre général aux travaux réalisés au cours de cette thèse. De façon plus précise, l'objectif initial et industriel de cette thèse était de mettre au point une solution de streaming vidéo tirant partie des possibilités du codage SVC pour optimiser l'utilisation de la ressource radio dans un réseaux téléphonique de type 3G
Bitrate adaptation is a key issue when considering streaming applications involving throughput limited networks with error prone channels, as wireless networks. The emergence of recent source coding standards like the scalable extension of H. 264/AVC namely Scalable Video Coding (SVC), that allows to encode in the same bitstream a wide range of spatio-temporal and quality layers, offers new adaptation facilities. The concept of scalability, when exploited for dynamic channel adaptation purposes, raises at least two kinds of issues: how to measure network conditions and how to differentiate transmitted data in terms of distortion contribution ? In this document, we propose and compare different approaches in terms of network architecture in order to comply with different practical requirements. The first approach consists in a video streaming system that uses SVC coding in order to adapt the input stream at the radio link layer as a function of the available bandwidth, thanks to a Media Aware Network Element (MANE) that assigns priority labels to video packets. The second approach consists in not modifying the existing network infrastructure and keeping the adaptation operations in the server that exploits long term feedbacks from the client. Moreover, in this document, we present a recursive distortion model, which is used to dynamically calculate the contribution of each packet to the final distortion. Finally, in the scope of lossy compression with subband decomposition and quantization, a contribution has been proposed in order to jointly resize decoded pictures and adapt the inverse transformation matrices following quantization noise and images content

Video streaming over the best-effort networks is a challenging problem due to the time-varying and uncertain characteristics of the links. When multiple video streams are present in a network, they share and compete for the common bandwidth. In such a setting, a bandwidth allocation algorithm is required to distribute the available resources among the streams in a fair and efficient way. Specifically, it is desired to establish fairness across end-users' Quality of Experience (QoE). In this research, we propose three novel methods to provide QoE-fair network bandwidth allocation among multiple video streaming sessions. First, we formulate the problem of bandwidth allocation for video flows in the context of Network Utility Maximization (NUM) framework, using sigmoidal utility functions, rather than conventional but unrealistic concave functions. An approximation algorithm for Sigmoidal Programming (SP) is utilized to solve the resulting nonconvex optimization problem, called NUM-SP. Simulation results indicate improvements of at least 60% in average utility/QoE and 45% in fairness, while using slightly less network resources, compared to two representative methods. Subsequently, we take a collaborative decision-theoretic approach to the problem of rate adaptation among multiple video streaming sessions, and design a multi-objective foresighted optimization model for network resource allocation. A social welfare function is constructed to capture both fairness and efficiency objectives at the same time. Then, assuming a common altruistic goal for all network users, we use multi-agent decision processes to find the optimal policies for all players. We propose a Decentralized Partially Observable Markov Decision Process (Dec-POMDP) model for the conventional IP networks and a Multi-agent Markov Decision Process (MMDP) model for the SDN-enabled wireless networks. By planning these cooperative decision process models, we find the optimal network bandwidth allocation that leads to social welfare maximization. Distributed multi-agent reinforcement learning algorithms are also designed and proposed as a low-complexity model-free solution to these optimization problems. Simulations of the proposed methods show that the resulting optimal policies of the novel Social Utility Maximization (SUM) framework outperform existing approaches in terms of both efficiency and fairness. The Dec-POMDP model applied to a server-side rate adaptation results in 25% improvement in efficiency and 13% improvement in fairness, compared to one popular protocol of congestion control for multimedia streaming. Our performance evaluations also show that the MMDP model applied to a client-side rate adaptation like DASH improves efficiency, fairness, and social welfare by as much as 18%, 24%, and 25%, respectively compared to current state-of-the-art.

Le streaming vidéo est l'élément dominant au trafic Internet actuel. En conséquence, l'estimation de la qualité d'expérience (QoE) pour le streaming vidéo est de plus en plus importante pour les opérateurs réseau. La qualité d'expérience (QoE) de la diffusion vidéo sur Internet est directement liée aux conditions du réseau (par exemple, bande passante, délai) également appelée qualité de service (QoS). Cette relation entre QoS et QoE motive l'utilisation de l'apprentissage automatique supervisé pour établir des modèles reliant QoS à QoE. La QoS du réseau peut être mesurée activement en dehors du plan de données de l'application (outband) ou de manière passive à partir du trafic vidéo (inband). Ces deux types de qualité de service correspondent à deux scénarios d'utilisation différents : la prévision et la surveillance. Dans cette thèse, nous examinons les défis associés à la modélisation de la QoE à partir de la QoS réseau, à savoir 1) le coût élevé de la phase expérimentale, et 2) la considération de la grande diversité du contenu vidéo et du chiffrement déployé. Premièrement, la modélisation de la QoE par expérimentation contrôlée constitue un défi, les dimensions d'espace d'expérimentations ainsi que le temps non négligeable de chaque expérience rend cette modélisation plus complexe. L'approche classique consiste à expérimenter avec des échantillons (de qualité de service), échantillonnés de manière uniforme dans tout l'espace expérimental. Cependant, un échantillonnage uniforme peut entraîner une similarité significative au niveau des labels, ce qui entraine une augmentation du coût sans gain en précision du modèle. Pour résoudre ce problème, nous recommandons d'utiliser apprentissage actif pour réduire le nombre d'expériences sans affecter la précision. Nous examinons le cas de la modélisation QoE sur YouTube et montrons que l'échantillonnage actif fournit un gain significatif par rapport à l'échantillonnage uniforme en termes d'augmentation de la précision de la modélisation en moins d'expériences. Nous évaluons ensuite notre approche avec des ensembles de données synthétiques et montrons que le gain dépend de la complexité de l'espace expérimental. Dans l'ensemble, nous présentons une approche générale d'échantillonnage qui peut être utilisée dans n'importe quel scénario de modélisation QoS-QoE, à condition que la fonctionnalité de QoS en entrée soit entièrement contrôlable. Deuxièmement, prévoir la qualité de l'expérience de la vidéo avec précision s'avère difficile, d'une part les vidéos des fournisseurs de contenu actuels varient énormément, des vidéos sportives rapides aux vidéos éducatives statiques. De plus, le trafic vidéo actuel est crypté, ce qui signifie que les opérateurs de réseau ont une visibilité réduite sur le trafic vidéo, ce qui rend la surveillance de la QoE plus complexe. Face à ces défis, nous développons des modèles afin de prévoir ainsi que surveiller avec précision la qualité de l'expérience vidéo. Pour le scénario de prévision QoE, nous construisons un indicateur QoE appelé YouScore qui prédit le pourcentage de vidéos pouvant être lues sans interruption en fonction de l'état du réseau sous-jacent. En ce qui concerne la surveillance QoE, nous estimons la QoE à l'aide des fonctionnalités de qualité de service inband obtenues à partir du trafic vidéo crypté. En conclusion, pour les deux scénarios (prévision et surveillance), nous soulignons l'importance d'utiliser des fonctionnalités qui caractérisent le contenu vidéo afin de pouvoir améliorer la précision des modèles
Video streaming is the dominant contributor of today's Internet traffic. Consequently, estimating Quality of Experience (QoE) for video streaming is of paramount importance for network operators. The QoE of video streaming is directly dependent on the network conditions (e.g., bandwidth, delay, packet loss rate) referred to as the network Quality of Service (QoS). This inherent relationship between the QoS and the QoE motivates the use of supervised Machine Learning (ML) to build models that map the network QoS to the video QoE. In most ML works on QoE modeling, the training data is usually gathered in the wild by crowdsourcing or generated inside the service provider networks. However, such data is not easily accessible to the general research community. Consequently, the training data if not available beforehand, needs to be built up by controlled experimentation. Here, the target application is run under emulated network environments to build models that predict video QoE from network QoS. The network QoS can be actively measured outside the data plane of the application (outband), or measured passively from the video traffic (inband). These two distinct types of QoS correspond to the use cases of QoE forecasting (from end user devices) and QoE monitoring (from within the networks). In this thesis, we consider the challenges associated with network QoS-QoE modeling, which are 1) the large training cost of QoE modeling by controlled experimentation, and 2) the accurate prediction of QoE considering the large diversity of video contents and the encryption deployed by today's content providers. Firstly, QoE modeling by controlled experimentation is challenging due to the high training cost involved as each experiment usually consumes some non-negligible time to complete and the experimental space to cover is large (power the number of QoS features). The conventional approach is to experiment with QoS samples uniformly sampled in the entire experimental space. However, uniform sampling can result in significant similarity in the output labels, which increases the training cost while not providing much gain in the model accuracy. To tackle this problem, we advocate the use of active learning to reduce the number of experiments while not impacting accuracy. We consider the case of YouTube QoE modeling and show that active sampling provides a significant gain over uniform sampling in terms of achieving higher modeling accuracy with fewer experiments. We further evaluate our approach with synthetic datasets and show that the gain is dependent on the complexity of the experimental space. Overall, we present a sampling approach that is general and can be used in any QoSQoE modeling scenario provided that the input QoS features are fully controllable. Secondly, accurate prediction of QoE of video streaming can be challenging as videos offered by today's content providers vary significantly from fast motion sports videos to static lectures. On top of that, today's video traffic is encrypted, which means that network operators have little visibility into the video traffic making QoE monitoring difficult. Considering these challenges, we devise models that aim at accurate forecasting and monitoring of video QoE. For the scenario of QoE forecasting, we build a QoE indicator called YouScore that quantifies the percentage of videos in the catalog of a content provider that may play out smoothly (without interruptions) for a given outband network QoS. For the QoE monitoring scenario, we estimate the QoE using the inband QoS features obtained from the encrypted video traffic. Overall, for both scenarios (forecasting and monitoring), we highlight the importance of using features that characterize the video content to improve the accuracy of QoE modeling

Actuellement, nous constatons une augmentation de demande de services vidéo sur les réseaux P2P. Ces réseaux jouent un rôle primordial dans la transmission de contenus multimédia à grande échelle pour des clients hétérogènes. Cependant, le déploiement de services vidéo temps réel sur les réseaux P2P a suscité un grand nombre de défis dû à l’hétérogénéité des terminaux et des réseaux d’accès, aux caractéristiques dynamiques des pairs, et aux autres problèmes hérités des protocoles TCP/IP, à savoir les pertes de paquets, les délais de transfert et la variation de la bande passante de bout-en-bout. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’analyser les différents problèmes et de proposer un mécanisme de transport vidéo temps réel avec le provisionnement de la qualité de Service (QoS). Ainsi, nous proposons trois contributions majeures. Premièrement, il s’agit d’un mécanisme de streaming vidéo adaptatif permettant de sélectionner les meilleurs pair émetteurs. Ce mécanisme permet de structurer les pairs dans des réseaux overlay hybrides avec une prise en charge des caractéristiques sémantiques du contenu et des caractéristiques physiques du lien de transport. Nous présentons ensuite un mécanisme d’ordonnancement de paquets vidéo combiné à une commutation de pairs et/ou de flux pour assurer un transport lisse. Finalement, une architecture de collaboration entre les applications P2P et les fournisseurs de services / réseaux est proposée pour supporter un contrôle d’admission de flux
There is an increasing demand for scalable deployment of real-time multimedia streaming applications over Internet. In this context, Peer-to-Peer (P2P) networks are playing an important role for supporting robust and large-scale transmission of multimedia content to heterogeneous clients. However, the deployment of real-time video streaming applications over P2P networks arises lot of challenges due to heterogeneity of terminals and access networks, dynamicity of peers, and other problems inherited from IP network. Real-time streaming applications are very sensitive to packet loss, jitter / transmission delay, and available end-to-end bandwidth. These elements have key importance in QoS provisioning and need extra consideration for smooth delivery of video streaming applications over P2P networks. Beside the abovementioned issues, P2P applications lack of awareness in constructing their overlay topologies and do not have any explicit interaction with service and network providers. This situation leads to inefficient utilization of network resources and may cause potential violation of peering agreements between providers. The aim of this thesis is to analyze these issues and to propose an adaptive real-time transport mechanism for QoS provisioning of Scalable Video Coding (SVC) applications over P2P networks. Our contributions in this dissertation are threefold. First, we propose a hybrid overlay organization mechanism allowing intelligent organization of sender peers based on network-awareness, media- awareness, and quality-awareness. This overlay organization is further used for an appropriate selection of best sender peers, and the efficient switching of peers to ensure a smooth video delivery when any of the sender peers is no more reliable. Second, we propose a packet video scheduling mechanism to assign different parts of the video content to specific peers. Third, we present a service provider driven P2P network framework that enables effective interaction between service / network providers and P2P applications to perform QoS provisioning mechanism for the video streaming

Les applications en temps réel, telles que les systèmes de conférence multi-utilisateurs, ont des exigences de qualité de service élevées pour garantir une qualité d'expérience décente. De nos jours, la plupart de ces conférences sont effectuées sur des appareils sans fil. Ainsi, les appareils mobiles hétérogènes et la dynamique du réseau doivent être correctement gérés pour fournir une bonne qualité d’expérience. Dans cette thèse, nous proposons deux algorithmes pour construire et gérer des sessions de conférence basées sur un réseau défini par logiciel qui utilise à la fois la distribution multicast et l’adaptation de flux. Le premier algorithme configure la conférence téléphonique en créant des arborescences de multidiffusion pour chaque participant. Ensuite, il place de manière optimale les emplacements et les règles d’adaptation des flux sur le réseau afin de minimiser la consommation de bande passante. Nous avons créé deux versions de cet algorithme: le premier, basé sur les arborescences les plus courtes, minimise la latence, tandis que le second, basé sur les arborescences, minimise la consommation de bande passante. Le deuxième algorithme adapte les arborescences de multidiffusion en fonction des modifications du réseau qui se produisent pendant un appel. Il ne recalcule pas les arbres, mais ne déplace que les emplacements et les règles d’adaptation des flux. Cela nécessite un calcul très faible au niveau du contrôleur, ce qui rend notre proposition rapide et hautement réactive. Des résultats de simulation étendus confirment l'efficacité de notre solution en termes de temps de traitement et d'économies de bande passante par rapport aux systèmes de conférence existants basés sur une unité de contrôle multipoint et une multidiffusion de couche d'application
Real-time applications, such as Multi-party conferencing systems, have strong Quality of Service requirements for ensuring a decent Quality of Experience. Nowadays, most of these conferences are performed on wireless devices. Thus, heterogeneous mobile devices and network dynamics must be properly managed to provide a good quality of experience. In this thesis, we propose two algorithms for building and maintaining conference sessions based on Software-Defined Network that uses both multicast distribution and streams adaptation. The first algorithm set up the conference call by building multicast trees for each participant. Then, it optimally places the stream adaptation locations and rules inside the network in order to minimize the bandwidth consumption. We have created two versions of this algorithm: the first one, based on the shortest path trees is minimizing the latency, while the second one, based on spanning trees is minimizing the bandwidth consumption. The second algorithm adapts the multicast trees according to the network changes occurring during a call. It does not recompute the trees, but only relocates the locations and rules of stream adaptation. It requires very low computation at the controller, thus making our proposal fast and highly reactive. Extensive simulation results confirm the efficiency of our solution in terms of processing time and bandwidth savings compared to existing conferencing systems based on a Multipoint Control Unit and Application Layer Multicast

Avec l'hétérogénéité des réseaux et la demande croissante de services multimédias, la Qualité d'Expérience (QoE) devient un facteur déterminant de réussite ou d’échec de ces services. Dans cette thèse, nous avons d’abord analysé l'impact des paramètres de qualité sur l'engagement de l'utilisateur, afin de comprendre l’effet des paramètres vidéo (temps de démarrage, qualité intrinsèque, taux de blocage) et la popularité du service sur l'engagement de l'utilisateur. Nos résultats ont montré que le taux de blocage et la popularité du service sont des paramètres critiques qui impactent fortement la satisfaction et l'engagement de l’utilisateur, tandis que, le temps de démarrage a moins d’impact. Ensuite, les approches subjectives de QoE comme le Mean Opinion Score (MOS) ont été traité dans cette thèse, où les utilisateurs sont appelés à donner une note de satisfaction en fonction des informations de contextes. Une analyse statistique des résultats obtenus à partir de tests utilisateurs a montré que le type de terminal et de contenu sont des paramètres qui impactent fortement le MOS. En plus, des modèles mathématiques d’estimation de QoE en fonction des informations de contextes ont été proposés. Enfin, deux techniques d’optimisations ont été proposées : Le MDASH (MOS Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) pour l’optimisation vidéo de flux partageant les mêmes ressources, de manière à garantir une certaine QoE pour tous les utilisateurs. Et une optimisation de livraison, basée sur des fonctions d’utilités dans laquelle, une fonction globale d'utilité est calculée en fonction de différentes contraintes (qui dépendent fortement des stratégies des acteurs de la chaîne de livraison)
With the network heterogeneity and increasing demand of multimedia services, Quality of Experience (QoE) becomes a crucial determinant of the success or failure of these services. In this thesis, we first propose to analyze the impact of quality metrics on user engagement, in order to understand the effects of video metrics (video startup time, average bitrate, buffering ratio) and content popularity on user engagement. Our results show that video buffering and content popularity are critical parameters which strongly impacts the end-user’s satisfaction and user engagement, while the video startup time appears as less significant. On other hand, we consider subjective approaches such as the Mean Opinion Score (MOS) for evaluating QoE, in which users are required to give their assessment according to contextual information. A detailed statistical analysis of our study shows the existence of non-trivial parameters impacting MOS (the type of device and the content type). We propose mathematical models to develop functional relationships between the QoE and the context information which in turn permits us to estimate the QoE. A video content optimization technique called MDASH (for MOS Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) is proposed, which improves the perceived QoE for different video sessions sharing the same local network, while taking QoE fairness among users as a leitmotiv. We also propose a utility-based approach for video delivery optimization, in which a global utility function is computed based on different constraints (e.g. target strategies coming from the actors of the delivery chain)

As the multimedia technologies evolve, the need to control their quality becomes even more important making the Quality of Experience (QoE) measurements a key priority. Machine Learning (ML) can support this task providing models to analyse the information extracted by the multimedia. It is possible to divide the ML models applications in the following categories: 1) QoE modelling: ML is used to define QoE models which provide an output (e.g., perceived QoE score) for any given input (e.g., QoE influence factor). 2) QoE monitoring in case of encrypted traffic: ML is used to analyze passive traffic monitored data to obtain insight into degradations perceived by end-users. 3) Big data analytics: ML is used for the extraction of meaningful and useful information from the collected data, which can further be converted to actionable knowledge and utilized in managing QoE. The QoE estimation quality task can be carried out by using two approaches: the objective approach and subjective one. As the two names highlight, they are referred to the pieces of information that the model analyses. The objective approach analyses the objective features extracted by the network connection and by the used media. As objective parameters, the state-of-the-art shows different approaches that use also the features extracted by human behaviour. The subjective approach instead, comes as a result of the rating approach, where the participants were asked to rate the perceived quality using different scales. This approach had the problem of being a time-consuming approach and for this reason not all the users agree to compile the questionnaire. Thus the direct evolution of this approach is the ML model adoption. A model can substitute the questionnaire and evaluate the QoE, depending on the data that analyses. By modelling the human response to the perceived quality on multimedia, QoE researchers found that the parameters extracted from the users could be different, like Electroencephalogram (EEG), Electrocardiogram (ECG), waves of the brain. The main problem with these techniques is the hardware. In fact, the user must wear electrodes in case of ECG and EEG, and also if the obtained results from these methods are relevant, their usage in a real context could be not feasible. For this reason, my studies have been focused on the developing of a Machine Learning framework completely unobtrusively based on the Facial reactions.

E-loyalty is an important aspect for practitioners to understand as it determines a digital company’s success. The Subscription Video on Demand (SVOD) industry is rapidly growing and becoming more competitive, which emphasizes the need to understand the key determinants of e-loyalty towards them. A quantitative study was thereby performed to investigate these. Data was collected from a survey examining e-satisfaction, e-trust, website/application quality, switching barriers, and customization, with the purpose of testing whether these can be considered key determinants in the SVOD context. The results include a regression model explaining 51.89% of the variance in e-loyalty, and show that e-trust and e-satisfaction had the largest impact on e-loyalty. These can thereby be considered key determinants of e-loyalty towards SVOD services in this study, which is in line with previous findings. Although, the results indicate that established theories might not be fully applicable, since switching barriers and website/application quality had negative impacts on e-loyalty.
E-lojalitet är en viktig aspekt för marknadsförare att ha förståelse för, då detta påverkar digitala företags framgång. De streamingtjänster som är prenumerationsbaserade och tillhandahåller videoinnehåll, som kallas SVOD, växer snabbt och marknaden blir alltmer konkurrenspräglad. Detta betonar behovet av att förstå de avgörande faktorerna när det kommer till e-lojalitet gentemot dem, vilket denna studie ämnar undersöka. Med en kvantitativ metod och enkätundersökning samlades data in, där fokus var på faktorerna e-kundnöjdhet, e-tillit, webbside/appkvalitet, byteshinder och kundanpassning för att se om dessa är avgörande i e-lojalitet i SVOD-kontexten. Resultaten inkluderar en regressionsmodell som beskriver 51.89% av variansen i e-lojalitet, samt visar att e-tillit och e-kundnöjdhet har störst påverkan på e-lojalitet. De ses därför som de avgörande faktorerna i denna studie vilket är i linje med tidigare studier. Dock visar resultaten att etablerade e-lojalitetsteorier inte verkar vara fullt applicerbara på SVOD-kontexten, eftersom byteshinder och webbside/appkvalitet påverkade e-lojalitet negativt i denna studie.

Ad hoc networks have attracted much attention from the research community over the last years and important technical advances have risen as a consequence. These networks are foreseen as an important kind of next generation access networks, where multimedia services will be demanded by end users from their wireless devices everywhere. In this thesis, we specially focus our research work on mobile ad hoc networks (MANETs) and on vehicular ad hoc networks (VANETs), two kind of ad hoc networks over which interesting multimedia services can be provided. The special haracteristics of MANETs/VANETs, such as mobility, dynamic network topology (specially in VANETs), energy constraints (in case of MANETs), infrastructureless and variable link capacity, make the QoS (Quality of Service) provision over these networks an important challenge for the research community. Due to that, there is a need to develop new routing protocols specially designed for MANETs and VANETs able to provide multimedia services. The main objective of this thesis is to contribute in the development of the communication framework for MANETs and VANETs to improve decisions to select paths or next hops in the moment of forwarding video-reporting messages. In this way, it would be possible to have a quick answer to manage daily problems in the city and help the emergency units (e.g., police, ambulances, health care units) in case of incidents (e.g., traffic accidents). Furthermore, in case of VANETs, a real scenario must be created and thus we have analysed the presence of obstacles in real maps. Also, in case of an obstacle found between the current forwarding node and the candidate next forwarding node, the packet is stored in a buffer, for a maximum time, until a forwarding neighbour node is found; otherwise, the packet is dropped. To improve the communication framework for MANETs, we propose a new routing protocol based on a game-theoretical scheme for N users specially designed to transmit video-reporting messages. Our proposal makes the network more efficient and provides a higher degree of satisfaction of the users by receiving much more packets with a lower average end-to-end delay, lower jitter and higher PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio). In addition, we propose a geographical routing protocol for VANETs that considers multiple metrics named 3MRP (Multimedia Multimetric Map-Aware Routing Protocol) [1]. 3MRP is a geographical protocol based on hop-by-hop forwarding. The metrics considered in 3MRP are the distance, the density of vehicles in transmission range, the available bandwidth, the future trajectory of the neighbouring nodes and the MAC layer losses. Those metrics are weighted to obtain a multimetric score. Thus, a node selects another node among its neighbours as the best forwarding node to increase the percentage of successful packet delivery, minimizing the average packet delay and offering a certain level of quality and service. Furthermore, a new algorithm named DSW (Dynamic Self-configured Weights) computes for each metric its corresponding weight depending on the current network conditions. As a consequence, nodes are classiffied in a better way.
Les xarxes sense fils ad hoc han captat molt l'atenció per part de la comunitat científica en els últims anys, a més dels importants avenços tècnics que han sorgit. Aquestes xarxes es preveuen com un tipus important de xarxes d'accés de nova generació, a on els serveis multimèdia seran requerits pels usuaris a través dels seus dispositius sense fils desde tot arreu. En aquesta tesi, centrem el nostre treball especialment en les xarxes mòbils ad hoc (MANET, Mobile Ad hoc Network) i en les xarxes vehiculars ad hoc (VANET, Vehicular Ad hoc Network). Les característiques especials de les MANETs i les VANETs, com la mobilitat, la topologia dinàmica de la xarxa (especialment en VANETs), les restriccions de bateria (en cas de MANETs), l'absència d'infrastructura i la capacitat variable de l'enllaç sense fil fa que la provisió de la qualitat de servei en aquestes xarxes sigui un repte important per a la comunitat científica. A causa d'això, hi ha la necessitat de desenvolupar nous protocols d'encaminament especialment dissenyats per a MANETs i VANETs capaços de proporcionar els serveis de multimèdia requerits. L'objectiu principal d'aquesta tesi és proveir millores en la comunicació per a les xarxes ad hoc MANET i VANET per millorar les decisions a l'hora de seleccionar els propers camins o nodes, respectivament, en el moment de l'enviament de les trames del video. D'aquesta manera serà possible tenir una resposta ràpida per resoldre els problema diaris a la ciutat i ajudar a les unitats d'emergència (per exemple, policia, ambulàncies, unitats de salut) en cas d'incidents, com ara els accidents de trànsit. Per analitzar adequadament les nostres propostes sobre VANETs hem dissenyat un entorn de simulació realista que incorpora la presència d'edificis en mapes reals i en el cas que hi hagi un obstacle entre el node actual i el candidat per a ser el pròxim salt el paquet s'emmagatzema en un buffer, per un temps màxim, fins a trobar un nou candidat; en cas contrari, es descarta el paquet. Per millorar les comunicacions en les MANETs, proposem un nou protocol d'encaminament basat en teoria de jocs per a N usuaris especialment dissenyat per a enviar missatges de vídeo. Això fa que la xarxa sigui més eficient, i així s'aconsegueix un major grau de satisfacció dels usuaris en rebre molts més paquets amb un menor retard mig extrem a extrem, menor variació del retard (jitter ) i major PSNR (Relació Senyal Soroll de Pic) . A més, es proposa un protocol d'encaminament geogràfic basat en el reenviament hop-by-hop per a VANETs anomenat 3MRP (Multimedia Multimetric Map-Aware Routing Protocol ) [1] que prèn en consideració múltiples mètriques. Les mètriques considerades en 3MRP són la distància a destinació, la densitat de vehicles en el rang de transmissió, l'ample de banda disponible, la trajectòria futura dels nodes veíns i la perdua de paquets a la capa MAC. Aquestes mètriques es ponderen per a obtenir una puntuació multimètrica. Així, un node pot seleccionar el millor node de reenviament entre tots els seus veíns per augmentar la probabilitat d' èxit de lliurament de paquets, minimitzant el retard mitjà dels paquets i oferint un cert nivell de qualitat de servei.
Las redes ad hoc han llamado mucho la atención por parte de la comunidad científica en los últimos años, además de los importantes avances técnicos que han surgido. Estas redes se prevén como un tipo importante de redes de acceso de nueva generación, donde los servicios multimedia sean requeridos por los usuarios a través de sus dispositivos inalámbricos desde todas partes. En esta tesis, centramos nuestro trabajo de investigación especialmente en las redes móviles ad hoc (MANET, Mobile Ad hoc Network) y las redes vehiculares ad hoc (VANET, Vehicular Ad hoc Network). Las características especiales de las MANETs y las VANETs, como la movilidad, la topología dinámica de la red (especialmente en VANETs), las restricciones de batería (en caso de MANETs), la ausencia de infraestructura y la capacidad variable del enlace inalámbrico hace que la provisión de la calidad de servicio en estas redes sea un reto importante para la comunidad científica. Debido a esto, existe la necesidad de desarrollar nuevos protocolos de encaminamiento especialmente diseñados para MANETs y VANETs capaces de proporcionar los servicios de multimedia requeridos. El objetivo principal de esta tesis es proveer mejoras en la comunicación para las redes ad hoc MANET y VANET para mejorar las decisiones a la hora de seleccionar los próximos caminos o nodos, respectivamente, en el momento del envío de las tramas del video y de esta manera sería posible tener una respuesta rápida para resolver los problema diarios en la ciudad y ayudar a las unidades de emergencia (por ejemplo, policía, ambulancias, unidades de salud) en caso de incidentes, como accidentes de tráfico. Para analizar adecuadamente nuestras propuestas sobre VANETs hemos diseñado un entorno de simulación realista que incorpora la presencia de edificios en mapas reales. En el caso de que haya un obstáculo entre el nodo actual y el candidato para ser el próximo salto el paquete se almacena en un buer, durante un tiempo máximo, hasta encontrar un nuevo candidato; en caso contrario, se descarta el paquete. Para mejorar las comunicaciones en las MANETs, proponemos un nuevo protocolo de encaminamiento basado en teoría de juegos para N usuarios especialmente diseñados para enviar mensajes de video. Esto hace que la red sea más eficiente, y así se consigue un mayor grado de satisfacción de los usuarios al recibir muchos más paquetes con un menor promedio de retardo de extremo a extremo, variación de retardo (jitter) y mayor PSNR (Relación Señal a Ruido de Pico). Además, se propone un protocolo de encaminamiento geográfico basado en el reenvío de salto-a-salto para VANETs llamado 3MRP (Multimedia multimetric Map-Aware Routing Protocol) [1] que incluye diversas métricas. Las métricas consideradas en 3MRP son la distancia al destino, la densidad de vehículos en el rango de transmisión, el ancho de banda disponible, la trayectoria futura de los nodos vecinos y la pérdida de paquetes en la capa MAC. Estas métricas se ponderan para obtener una puntuación multimetricanal. Así, un nodo puede seleccionar el mejor nodo de reenvío entre todos sus vecinos para aumentar la probabilidad de éxito de entrega de paquetes, minimizando el retardo medio de los paquetes y ofreciendo un cierto nivel de calidad de servicio. Por otra parte, se ha diseñado un nuevo algoritmo capaz de dar a cada métrica su correspondiente peso en función de las condiciones actuales de la red. De esta forma, los nodos se pueden clasificar de una mejor manera. Por último, se propone un nuevo protocolo de encaminamiento para VANETs llamado G-3MRP (Game Theoretical Multimedia Multimetric Map-aware Routing Protocol) [2] para enviar mensajes de video basado en teoría de juegos para N usuarios en escenarios urbanos. G-3MRP se basa en el protocolo de encaminamiento 3MRP. G-3MRP utiliza hasta tres nodos a través de los cuales los tres tipos de cuadros de video I, P y B serán enviados. Las métricas utilizadas son las mismas que en 3MRP. G-3MRP logra una mayor grado de satisfacción de los usuarios mediante la recepción de muchos más paquetes de video y con un mayor nivel de PSNR, que la anterior propuesta 3MRP+DSW. También hemos analizado el problema de detección de obstáculos en mapas reales para VANETs en escenarios urbanos. Para este propósito, hemos desarrollado nuestra herramienta REVsim [3] de tal forma que puede estar fácilmente integrada en nuestra propuesta de protocolo de encaminamiento para que las simulaciones sean más realistas.

Actuellement, le service de distribution d'un flux vidéo en direct sur le réseau Internet est de plus en plus sollicité. L’utilisation de l’approche pair-à-pair pour assurer ce service a facilitée le passage à l’échelle. En même temps que le client consomme la vidéo, il peut utiliser ses propres ressources pour servir d'autres clients, augmentant ainsi la capacité du système. La garantie de la qualité de la vidéo représente le challenge principal de ce service. Ceci est dû aux caractéristiques du réseau Internet et aux comportements indéterministes des clients pouvant quitter le système à n’importe quel instant. Le but de cette thèse est d’étudier les challenges de distribution de vidéo en direct sur Internet. Nous avons mené avons mené deux contributions. Premièrement, nous avons proposé un système pair-àpair de distribution de vidéo en direct appelé P-QOLS. Il assurer une continuité d’affichage tout en réduisant autant que possible le différé et le délai d’initialisation. Nos résultats des simulations ont montré l’efficacité de P-QOLS et sa capacité à supporter un éventail de scénarios où les clients sont dynamiques et les ressources distribuées de façon hétérogène. Deuxièmement, nous avons proposé une technique de retransmission des paquets perdus. Elle consiste à demander ces paquets depuis un retransmetteur différent que leur fournisseur original. Ceci réduit la probabilité de perdre les paquets retransmis. Nos résultats ont montré que cette technique est susceptible d'être appliquée dans chaque système pair-à-pair et ce sans imposer de nouvelles contraintes sur les algorithmes utilisés par ce système
Live Streaming consists in distributing live media (video and audio) to large audiences over a computer network. Recently, a peer-to-peer (P2P) approach is used to ensure this service. It has the big advantage of seamlessly scaling to arbitrary population sizes, as every node that receives the video, while consuming resources, can at the same time offer its own upload bandwidth to serve other nodes. Providing a live streaming service based on a P2P approach, presents many challenges due to the unpredictable behavior of the system users. The aim of this thesis is to analyze these challenges and to propose a set of mechanism improving the video quality. Our contributions in this dissertation are twofold. First, we propose a P2P live streaming system called P-QOLS that ensures a smooth video display while reducing as much as possible the play-out delay. It is based on an overlay construction mechanism providing a set of optimized neighbors for each client. The results of simulations show this system efficiency in heterogeneous cases. Second, we propose a fast packet recovery mechanism ensuring a smooth video display. It consists in requesting the lost packets from a sender peer that is different from the original sender of these packets. The results of simulations show this mechanism efficiency when it is compared to the current mechanism

Le but de cette thèse est de proposer des mécanismes efficaces pour l'ordonnancement des chunks et l'allocation de la bande passante dans le contexte de la transmission vidéo sur les réseaux P2P,afin d'offrir une meilleure qualité de service pour l'utilisateur final. Dans un premier temps nousavons proposé un mécanisme d'ordonnancement des chunks pour la transmission de vidéomulticouche dans les réseaux P2P. Le mécanisme proposé est basé sur une nouvelle technique quipermet de sélectionner les chunks adéquats et les demander des pairs les plus appropriés. Ensuitenous avons proposé un mécanisme d'allocation de la bande passante, toujours dans le cadre detransmission de vidéo multicouche dans les réseaux P2P. Le pair émetteur organise une enchère pour«vendre » sa bande passante. L'allocation tient en considération la priorité des pairs et l'importancedes couches demandées. Finalement nous avons proposé un mécanisme d'adaptation lisse « smooth» d'une vidéo multicouche transportée sur un réseau P2P.Après une introduction, nous présentons dans le chapitre 2 les motivations du travail le but du travailet les problèmes recherche qui demeurent. Dans ce chapitre nous présentons les composants dessystèmes P2P et tout particulièrement la distribution et l'adaptation de contenus. Dans ce cadre,nous proposons une classification des applications de streaming vidéo P2P ainsi que des mécanismesd'allocation de bande passante et d'ordonnancement pour le streaming pair-à-pair. Nous nousintéressons également aux techniques d'adaptation de la qualité en se focalisant plusparticulièrement sur la norme SVC (Scalable Video Coding).Le chapitre 3 propose des mécanismes de priorisation pour la planification de streaming P2P multicouches.Nous proposons une heuristique pour résoudre un problème général d'affectationgénéralisé (Generalized Assignment Problem – GAP). La solution présentée est ensuite adaptée aucas du streaming non multicouches. Les résultats issus des simulations montrent que les solutionsproposées donnent de meilleurs résultats que les solutions traditionnelles.Le chapitre 4 décrit un mécanisme d'allocation dynamique de la bande passante pour les réseaux destreaming P2P multicouches qui se base sur l'allocation d'une bande passante aux pairs tout enassurant un minimum de qualité de service à l'ensemble des pairs. Les bonnes performances desmécanismes proposés, qui sont détaillées à travers l'étude du ratio concernant l'utilisation de labande passante ainsi que du niveau de satisfaction des pairs, montrent que ces derniers permettentd'obtenir une utilisation optimale de la bande passante.Le chapitre 5 porte sur le lissage du streaming multicouches dans les réseaux P2P en se basant sur lesmétriques liées à la variation de la fréquence et de l'amplitude. Les mécanismes proposés ont étéimplémentés dans un banc d'essai réel et l'évaluation des performances montrent l'efficacité desmécanismes pour le lissage du streaming.Dans le chapitre 6 (conclusion and perspectives), nous résumons les contributions proposées danscette thèse ainsi qu’une ouverture sur les travaux futures
Recently we witnessed an increasing demand for scalable deployment of real-time multimediastreaming applications over Internet. In this context, Peer-to-Peer (P2P) networks are playing asignificant role for supporting large-scale and robust distribution of multimedia content to end-users.However, due to peers’ dynamicity, heterogeneity of terminals and access networks, the deploymentof real-time video streaming applications over P2P networks arises lot of challenges. Indeed, animportant issue in P2P overlays is the capacity to self-organize in the face of the dynamic behavior ofpeers in order to ensure content availability and continuity. In addition, the heterogeneity in networks,terminals, and P2P characteristics make the situation more challenging. In this context, layered videostreaming in P2P networks has drawn great interest to overcome these challenges, since it can notonly accommodate large numbers of users, but also handle heterogeneity of peers. However, there isstill a lack of comprehensive studies on video data blocks (chunks) scheduling and bandwidthallocation for the smooth playout in layered streaming over P2P networks.The aim of this thesis is to analyze these concerns and to propose an efficient real-time chunksscheduling and bandwidth allocation mechanisms for QoS provisioning of layered streamingapplications over P2P networks. Our contributions in this thesis are threefold. First, we propose ascheduling mechanism for layered P2P streaming. The proposed mechanism relies on a novelscheduling algorithm that enables each peer to select appropriate stream layers, along withappropriate peers to provide them. The presented mechanism makes efficient use of networkresources and provides high system throughput. Second, we propose a bandwidth allocation modelfor P2 layered streaming systems based on auction mechanisms to optimize the allocation of senderpeers’ uploads bandwidth. The upstream peers organize auctions to “sell” theirs items (links’bandwidth) according to bids submitted by the downstream peers taking into consideration the peerspriorities and the requested layers importance. The ultimate goal is to satisfy the quality levelrequirement for each peer, while reducing the overall streaming cost. Finally, we present a smoothingmechanism for layered streaming in P2P networks. The mechanism aims to reduce the number oflayer changes under varying network conditions, and ensure a smooth playout for the end-user

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-05-07T15:46:17Z No. of bitstreams: 1 LUIZ TEIXEIRA MACHADO NETO - DISSERTAÇÃO PPGCC 2015..pdf: 936539 bytes, checksum: 75e4ab7774a9d4c965e23ec09254fc86 (MD5)
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A utilização de serviços de streaming cresceu bastante nos últimos anos, por meio de sistemas como Youtube, Hulu, Netflix, Vimeo, etc. Utilizando o stream, os vídeos são transmitidos e exibidos em tempo real e em qualquer lugar do mundo por meio da internet. Muitosusuáriosdestessistemasosutilizamemsuaresidênciaondeébastante comumencontrarumaredesemfio(devidoàmobilidadequesepodealcançarpormeio deste tipo de rede). Apesar de mais mobilidade, uma rede sem fio está mais suscetível a interferências do que a rede cabeada e, por isso, um vídeo pode ter sua imagem degradada com mais facilidade. Neste trabalho, é avaliada a transmissão de vídeos via stream para descobrir se o vídeo realmente é degradado pela transmissão; se tipos de conteúdos diferentes afetam a qualidade do vídeo recebido; e se de acordo com o padrão de compressão utilizado, é possível observar melhorias na qualidade do vídeo recebido. Por meio de uma abordagem experimental com um design de experimentos fatorial completo, foram feitas transmissões de vídeos utilizando o H.264, o HEVC e o MPEG-4; padrões mais utilizados atualmente. Além de definir os padrões, foram definidas outras variáveis: porcentagem de ocupação do canal de transmissão (com o objetivo de avaliar a degradação dos vídeos de acordo com a competição que a rede está sofrendo); potência do sinal de transmissão (com o objetivo de avaliar o impacto da qualidade do sinal da rede no vídeo recebido); quantidade de movimento no vídeo (para avaliar se a quantidade de movimento que o vídeo exibe impacta na sua qualidade). Nos experimentos, foi utilizado um ambiente residencial que conta as interferências de outras redes, exatamente como pode acontecer em um ambiente real. Para definir as porcentagens de ocupação, foram realizados experimentos para medição da capacidade máxima de transmissão da rede de testes. Em se tratando da quantidade de movimento, foi necessário fazer uma classificação prévia dos vídeos de acordo com características espaciais e temporais de cada vídeo. Os vídeos foram separados em três categorias e dentro dessas categorias, três vídeos foram escolhidos aleatoriamente para participar dos experimentos. Os resultados mostram que o HEVC obteveamelhormédiaparaasmétricasdequalidadedevídeoescolhidas, sendoocodec que menos perde qualidade numa transmissão sem fio. Também foi possível observar que a quantidade de movimento foi o parâmetro que mais influenciou na qualidade do vídeos nos experimentos realizados.
The use of streaming services has grown significantly in recent years, through systems such as Youtube, Hulu, Netflix, Vimeo, etc. Using the stream, videos are transmitted and displayed in real time and from anywhere in the world via the Internet. Many users of these systems use the same in their homes where it is quite common to find a wireless network (due to the mobility we can achieve through this type of computer network). In spite of having more mobility, a wireless network is more susceptible to interference than the wired network so a video can have its picture degraded more easily just because it is transmitted over a wireless network. We evaluate the transmission of videos via stream to find out whether the video is actually degraded by transmission; if different types of content affect the quality of the received video; and if there are compression standarts (H.264 and MPEG-4 HEVC, the most currently used) which ensure a better received video quality. Through an experimental approach with a design of full factorial experiments, several transmissions of videos were made in the three chosen standarts. In addition to defining the standarts, other variables were defined as: transmission channel occupancy percentage (in order to evaluate the degradation of videos according to occupation); power transmission signal (in order to assess the impact of network signal quality in the video received); amount of motion in the video (to evaluate whether the amount of motion the video displays impacts on its quality). For the experiments we used a residential environment that has all the interference from other networks, just as it can happen in a real environment. To set the occupancy percentages, experiments were performed to measure the maximum transmission capacity of the test network. Concerning the quantity of movement, it was necessary to make a preliminary classification of videos according to spatial and temporal characteristics of each one. The videos were separated into three categories and within these categories, three videos were chosen at random to participate in the experiments. The results show that the HEVC achieved the highest average for quality metricsofthechosenvideos,andthecodecistheonethatloseslessqualityinawireless transmission. The amount of movement affects the quality of the received video, and the greater the amount of motion, the bigger the loss of image quality.

Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações
The breadth of availability and variety of online video contents has helped to encourage a far more mobile experience, which has proved particularly popular among younger generations. Over The Top (OTT) services, particularly those on-demand video platforms, became more and more attractive to consumers when compared with the current main TV packages. This document describes how the video OTT Ecosystem works from a technical side. The description presented reaches both ends of the distribution chain: from how the video signals are acquired and processed, thru all the way to how they are delivered to the client, passing by the challenges and consequences that such services have on the network. The main objective of this dissertation is to understand the possibility to create in Portugal a new operator where the core business is video delivery using only OTT services.
A amplitude e variedade de conteúdos disponíveis online têm ajudado a promover uma experiência cada ver mais móvel da televisão, serviço que se tem revelado particularmente popular entre os mais jovens. Serviços Over The Top (OTT), sobretudo aqueles disponíveis através de plataformas de video on-demand, têm-se tornado cada vez mais atraentes para os consumidores, em comparação com os atuais pacotes de televisão. Este documento descreve como funciona, do ponto de vista técnico, o ecossistema do vídeo sobre OTT. A descrição apresentada abrange ambas as extremidades da cadeia de distribuição: desde a forma como os sinais de vídeo são adquiridos e processados até ao modo como eles são entregues ao cliente, passando pelos problemas e consequências que tais serviços podem ter na rede. O principal objectivo deste trabalho é contribuir para compreender se é possível criar em Portugal um novo operador onde o core business seja a distribuição de vídeo utilizando apenas serviços OTT.

Streaming video services have been ingrained into everyday life among Swedish teens, and the media content is often considered to benefit English language learners. The present study aims to verify that elevated English language proficiency and avid consumption of online streaming media appear synchronously in upper secondary school students. This is done by gauging online streaming media habits in students enrolled in a Swedish upper secondary school using a questionnaire, and then employing Pearson correlations to investigate the strength of the relationship between this data and student scores on a provided test of receptive vocabulary. Some attention is given to the effect of subtitle language choice on the viewer, as well as giving a brief summary of extramural English. The results are that there were found to be mostly weak correlations of low significance between test scores and online streaming media-use. The discussion links the predominantly weak correlations and significance values to previous studies about frequent multitasking occurring while participants are watching audiovisual media at home. Some space is given to a suggestion on how to adapt the present methodology to upper secondary schools to enable active teachers to explore how their English learners consume audiovisual streaming media and how this may relate to language proficiency. The study concludes that more research is needed to form a more accurate view of the relationship between watching online streaming audiovisual media and improved English language proficiency, and that further investigations should be of greater magnitude and breadth in both sampling as well as what demographic data is gathered.

The media landscape is changing and Internet-based streaming services for children are becoming increasingly popular. The concept of online streaming extends freedom and control over content selection but discovering new content is often experienced as troublesome. The objective of this thesis is to identify parameters to make it easier for users of streaming services for children to discover and watch unfamiliar programs. Guidelines are formed based on literature studies, interviews, observations, a survey, a benchmark, data analysis with Adobe Analytics, a workshop and finally user tests with prototypes. These guidelines conclude that content should be categorized, dynamicized, highlighted and socially engaging. Categorization based on age is primarily important but interests and genres can also be used to make children more interested in a title. Content should be dynamic, customizable and personal to each user to give more accurate recommendations based on age and interests. Making one alternative more visually prominent will make this alternative more interesting especially for younger children and social features with information about other users opinions can motivate a decision to discover new content among older children.

L'objectif de cette thèse est de fournir des algorithmes d'optimisation pour l'accès aux services vidéo qu’ils soient non-gérés (Internet TV) ou gérés (IPTV). Nous étudions des statistiques récentes concernant les services vidéo non-gérés comme YouTube et nous proposons des techniques d'optimisation appropriées qui pourraient améliorer l'accès aux fichiers vidéos et réduire le coût de cet accès. En outre, l’analyse des coûts joue un rôle important dans les décisions qui concernent la mise en cache des fichiers vidéos et celles liées au choix des périodes temporelles d'hébergement de ces fichiers sur les serveurs. En ce qui concerne les services vidéo gérés appelés IPTV, nous avons mené des expériences sur une architecture ouverte IPTV-collaboration entre différents opérateurs. Ce modèle est analysé selon un critère de coût d’investissement et d'exploitation à l'intérieur de la sphère domestique. En outre, nous avons introduit une solution d’optimisation dynamique de l'arbre « minimum spanning tree » (MST) pour le service IPTV multicast. Lors d’un accès nomade, les arbres statiques pourraient être incapables de fournir le service de manière efficace vu que l'utilisation de la bande passante augmente aux côté des points de streaming (racines de la topologie). Finalement, nous étudions des mesures de sécurité fiables en streaming vidéo basées sur la méthodologie de la chaîne de hachage et nous proposons un nouvel algorithme hybride. Nous effectuons des comparaisons entre les différentes manières utilisées dans la réalisation de la fiabilité des chaînes de hachage basées sur les classifications génériques
The aim of this thesis is to provide optimization algorithms for accessing video services either in unmanaged or managed ways. We study recent statistics about unmanaged video services like YouTube and propose suitable optimization techniques that could enhance files accessing and reduce their access costs. Moreover, this cost analysis plays an important role in decision making about video files caching and hosting periods on the servers. Under managed video services called IPTV, we conducted experiments for an open-IPTV collaborative architecture between different operators. This model is analyzed in terms of CAPEX and OPEX costs inside the domestic sphere. Moreover, we introduced a dynamic way for optimizing the Minimum Spanning Tree (MST) for multicast IPTV service. In nomadic access, the static trees could be unable to provide the service in an efficient manner as the utilization of bandwidth increases towards the streaming points (roots of topologies). Finally, we study reliable security measures in video streaming based on hash chain methodology and propose a new algorithm. Then, we conduct comparisons between different ways used in achieving reliability of hash chains based on generic classifications

More and more people choose to watch television online through online video-on- demand services. For media corporations, such as the Modern Times Group (MTG), this means that video-on-demand will become an increasingly important source of revenue. Because video-on-demand is an online service, advertising products offered therein are in competition with other online advertising products. Currently, MTG’s video-on-demand advertising products are the same as on regular television, meaning they haven’t yet taken advantage of any advertising product development opportunities made possible by Internet technology. The purpose of this thesis is therefore to determine what MTG’s strategy should be to improve the competitiveness and revenue of their video-on-demand advertising products, and what key concerns need to be addressed in order to realize the determined strategy. By request of the commissioner, MTG, possible uses of segmentation to achieve the strategy are studied. The methods used to collect data include multiple interviews both at MTG and at their current advertising customers, as well as web analytics and a questionnaire. Both qualitative and quantitative analysis was used to answer the research questions. Findings suggest that MTG should strive to improve the engagement of their advertising products, through the use of contextual segmentation and self-segmentation. This goes against the current trend in online advertising, where segmentation is primarily used for ad targeting. The reason for not adhering to the trend is that MTG’s advertising customers operate in a television mindset, where ad targeting is of a very limited nature and engagement is of greater perceived value.

L'objectif de cette thèse est de fournir des algorithmes d'optimisation pour l'accès aux services vidéo qu’ils soient non-gérés (Internet TV) ou gérés (IPTV). Nous étudions des statistiques récentes concernant les services vidéo non-gérés comme YouTube et nous proposons des techniques d'optimisation appropriées qui pourraient améliorer l'accès aux fichiers vidéos et réduire le coût de cet accès. En outre, l’analyse des coûts joue un rôle important dans les décisions qui concernent la mise en cache des fichiers vidéos et celles liées au choix des périodes temporelles d'hébergement de ces fichiers sur les serveurs. En ce qui concerne les services vidéo gérés appelés IPTV, nous avons mené des expériences sur une architecture ouverte IPTV-collaboration entre différents opérateurs. Ce modèle est analysé selon un critère de coût d’investissement et d'exploitation à l'intérieur de la sphère domestique. En outre, nous avons introduit une solution d’optimisation dynamique de l'arbre « minimum spanning tree » (MST) pour le service IPTV multicast. Lors d’un accès nomade, les arbres statiques pourraient être incapables de fournir le service de manière efficace vu que l'utilisation de la bande passante augmente aux côté des points de streaming (racines de la topologie). Finalement, nous étudions des mesures de sécurité fiables en streaming vidéo basées sur la méthodologie de la chaîne de hachage et nous proposons un nouvel algorithme hybride. Nous effectuons des comparaisons entre les différentes manières utilisées dans la réalisation de la fiabilité des chaînes de hachage basées sur les classifications génériques
The aim of this thesis is to provide optimization algorithms for accessing video services either in unmanaged or managed ways. We study recent statistics about unmanaged video services like YouTube and propose suitable optimization techniques that could enhance files accessing and reduce their access costs. Moreover, this cost analysis plays an important role in decision making about video files caching and hosting periods on the servers. Under managed video services called IPTV, we conducted experiments for an open-IPTV collaborative architecture between different operators. This model is analyzed in terms of CAPEX and OPEX costs inside the domestic sphere. Moreover, we introduced a dynamic way for optimizing the Minimum Spanning Tree (MST) for multicast IPTV service. In nomadic access, the static trees could be unable to provide the service in an efficient manner as the utilization of bandwidth increases towards the streaming points (roots of topologies). Finally, we study reliable security measures in video streaming based on hash chain methodology and propose a new algorithm. Then, we conduct comparisons between different ways used in achieving reliability of hash chains based on generic classifications

Dans le contexte des services de streaming vidéo à la demande, la mise en cache et la politique de recommandation ont un impact sur la satisfaction des utilisateurs, ainsi que des implications financières pour le fournisseur de contenu (CP) et le fournisseur du réseau de diffusion de contenu (CDN). Bien que la mise en cache et les recommandations soient traditionnellement décidées indépendamment les unes des autres, l'idée de concevoir ensemble ces décisions pourrait minimiser les coûts de distribution et le trafic Internet. Cette thèse suit cette direction d'exploitation de la codépendance de la mise en cache et des recommandations. Dans un premier temps, nous étudions le problème de l'optimisation simultanée de la mise en cache et des recommandations dans le but de maximiser l'expérience globale des utilisateurs. Cette optimisation simultanée est possible pour les CPs qui possèdent leur propre CDN dans les architectures d’aujourd’hui et du futur. Bien que nous montrions que ce problème est NP-difficile, notre analyse nous permet de fournir un algorithme d'approximation. Nous étudions ensuite le cas où les recommandations et la mise en cache sont décidées par deux entités distinctes (le CP et le CDN, respectivement) qui veulent maximiser leurs profits individuels. Sur la base d'outils de la théorie des jeux et de la théorie de l'optimisation, nous proposons un nouveau mécanisme de coopération entre les deux entités sur la base de recommandations. Cette coopération leur permet de concevoir une politique de recommandation qui favorise les contenus en cache et qui assure une répartition équitable des gains qui en résultent
In the context of on-demand video streaming services, both the caching allocation and the recommendation policy have an impact on the user satisfaction, and financial implications for the Content Provider (CP) and the Content Delivery Network (CDN). Although caching and recommendations are traditionally decided independently of each other, the idea of co-designing these decisions can lead to lower delivery costs and to less traffic at the backbone Internet. This thesis follows this direction of exploiting the interplay of caching and recommendations in the setting of streaming services. It approaches the subject through the perspective of the users, and then from a network-economical point of view. First, we study the problem of jointly optimizing caching and recommendations with the goal of maximizing the overall experience of the users. This joint optimization is possible for CPs that simultaneously act as CDN owners in today’s or future architectures. Although we show that this problem is NP-hard, through a careful analysis, we provide the first approximation algorithm for the joint problem. We then study the case where recommendations and caching are decided by two separate entities (the CP and the CDN, respectively) who want to maximize their individual profits. Based on tools from game theory and optimization theory, we propose a novel cooperation mechanism between the two entities on the grounds of recommendations. This cooperation allows them to design a cache-friendly recommendation policy that ensures a fair split of the resulting gains

The thesis provides an in-depth study on the emergence of the Indian online audio-visual landscape by showing how the launch of a local and global suite of social media platforms like Youtube, Facebook, and portals like Hotstar, TVFPlay, Netflix shape the working conditions of above-the-line labor. Drawing on in-depth interviews with three categories of professionals: creators, platform and portal executives, and intermediaries (talent agents, multi-channel networks), this research demonstrates how the Indian screen industries are affected by social relations between these professionals and how their industrial practices blur the content and creator-based distinctions between platforms and portals.

Video conferencing has been a part of many communication platforms over the years. Over the last decades users have moved from dedicated telephony networks to the Internet, and recently to the Web. With the introduction of Web Real-Time Communication (WebRTC) it is now possible to make voice- and video calls simply by visiting a web page, without having to install any additional software. Services that enable multi-user conferences are quite common. However existing solutions such as the Multipoint Control Unit (MCU) inherently do not scale and can be a single point of failure, due to its centralized architecture. This can lead to high maintenance costs and poor service availability.To solve the scalability- and availability problems of video-conferencing services, a decentralized alternative to the MCU is proposed. A decentralized conferencing system uses the distributed resources of its users instead of relying on a central server. This means that the system can handle an increasing number of users without having to upgrade any server infrastructure. Additionally, failures are only partial and can happen regularly without affecting the rest of the system. This report presents the development of a protocol built on top of WebRTC that enables completely decentralized multi-user conferencing. It includes a distributed algorithm for voice-activated switching to reduce the computation and network resources used. A load-balancing technique based on media stream relays is used to distribute the resource requirements of the conference participants. The protocol is implemented as a Javascript library that can be included in a web application. A proof-of-concept web application is developed using the library and its performance is evaluated. The performance data is analyzed and the results are used to make incremental improvements to the protocol and implementation. Although not all features of the protocol are implemented, the tests show promising results. The application allows multiple users to participate in high-definition video conferences, with no server infrastructure aside from a Mini PC that hosts a web server and a WebRTC signaling server.
Videokonferenser har varit en del av många olika kommunikationsplattformar genom åren. Tekniken har yttats från dedikerade telefonnnät,, till Internet, och på senare tid till webben. I och med introduktionen av WebRTC (Web Real-Time Communication) är deti dag möjligt att enkelt deltaga i röst- och videosamtal genom att gå till en webbsida utan att behöva installera någon programvara annat an en webbläsare. De flesta existerande konferenstjänster är byggda med en centraliserad arkitektur, vilket kan leda till tekniska problem när antalet användare ökar eller när fel uppstår i systemens centrala servrar. Dessa problem kan leda till driftstopp och skada tjänstens tillgänglighet för användarna. Den här rapporten täcker utvecklingen av ett protokoll som tillsammans med WebRTC kan användas för att bygga en helt decentraliserad konferenstjänst. Målet är att tjänsten ska vara oberoende av centrala servrar, och på så vis lösa problemen med skalbarhet och tillgänglighet. Protokollet implementeras i en webbapplikation som testas och utvärderasöver flera iterationer för att hitta nya förbättringar. Testerna visar lovande resultat. Slutsatsen dras det är fullt möjligt att bygga en konferenstjänst på detta sätt, och möjligheter för framtida optimeringar och testfall föreslås.

The following master thesis analyzes to which extent streaming services in particularNetflix influence the German television landscape and how this discourse is covered inGerman newspapers.The work shows that online streaming services with their non-linear content have animpact on German television. The theoretical base of the work is the critical discourseanalysis by the German linguist Siegfried Jäger. His work analyzes relevant socialdiscourses with its own method based on the theory of the French philosopher MichelFoucault. The present thesis refers to Netflix as a streaming service and analyzes theaspect of how it influences the television landscape since its introduction on the Germanmarket in 2014. For deeper understanding before conducting the critical discourse aninitial analysis of the German television market is presented. The base of the analysisare newspaper articles. Furthermore, the relevant aspects of the publishing landscape inGermany are introduced to provide the reader with relevant background knowledge.Moreover, the thesis contains an analysis of newspaper articles from three leadingnewspapers in Germany: Süddeutsche Zeitung, BILD Zeitung and taz, die tageszeitung(following referred to as taz). 15 representative articles were chosen and afterwardsanalyzed with the method of critical discourse analysis. The results of all threenewspapers on the Netflix discourse are compared to each other. In conclusion, thework shows that the influence of streaming services, especially Netflix on Germantelevision is stronger then expected. And even if television is still seen as the leadingmedium in Germany, public as well as private broadcasters have to be aware of the newcompetitor on the market and adapt to constant changes especially in the online segment.

The purpose of this thesis is to present an attractive service for the third generation mobile network that includes streaming video. A prototype application for this service is to be built. The technique behind streaming video is to be presented so that it comes clear what kind of problems and solutions that are associated with streaming. Finally, a platform for streaming video is to be tested and evaluated through different channels.

The attractive service presented in this thesis is MMS - Multimedia Messaging Service. Today's popular SMS is evolving beyond text to multimedia. Multimedia will be part of the next generation messaging service called MMS, which will, in an advanced shape, include streaming video. MMS is expected to be a successful service for the next generation?s cell phones.

The WAP Forum and the 3GPP industry groups are responsible for standardizing MMS. The standard defines an MMS architecture, which has a number of key elements that interact with each other. The prototype application that was built is called mVideo Messaging and is an MMS that is built on the basis of the MMS standard. The kernel of the prototype is a platform from PacketVideo that makes it possible to stream video over wireless networks.

Theories and tests makes it clear that the parameters affecting the video quality can be found at the source/target while coding and compressing, as well as at the streaming-channel. At the channel there are above all three network problems - packet loss, end-to-end delay and delay jitter. To deal with these matters, new protocols have been developed. At the source/target it is important use an efficient compression scheme. MPEG-4 is a new compression scheme that suits very well for streaming video through wireless channels. MPEG- 4 make use of scalability, is object oriented, and is optimized for streaming between 9,6 kbps and 4 Mbps.

The service proposed in this thesis as a future service for 3G is practicable. It is also shown that the service can be built using the technology of today.

With the increase in demand for video streaming services on the hand held mobile terminals with limited battery life, it is important to maintain the user Quality of Experience (QoE) while taking the resource consumption into consideration. Hence, the goal is to offer as good quality as feasible, avoiding as much user-annoyance as possible. Hence, it is essential to deliver the video, avoiding any uncontrollable quality distortions. This can be possible when an optimal (or desirable) throughput value is chosen such that exceeding the particular threshold results in entering a region of unstable QoE, which is not feasible. Hence, the concept of QoE-aware sustainable throughput is introduced as the maximal value of the desirable throughput that avoids disturbances in the Quality of Experience (QoE) due to delivery issues, or keeps them at an acceptable minimum. The thesis aims at measuring the sustainable throughput values when video streams of different resolutions are streamed from the server to a mobile client over wireless links, in the presence of network disturbances packet loss and delay. The video streams are collected at the client side for quality assessment and the maximal throughput at which the QoE problems can still be kept at a desired level is determined. Scatter plots were generated for the individual opinion scores and their corresponding throughput values for the disturbance case and regression analysis is performed to find the best fit for the observed data. Logarithmic, exponential, linear and power regressions were considered in this thesis. The R-squared values are calculated for each regression model and the model with R-squared value closest to 1 is determined to be the best fit. Power regression model and logarithmic model have the R-squared values closest to 1.  Better quality ratings have been observed for the low resolution videos in the presence of packet loss and delay for the considered test cases. It can be observed that the QoE disturbances can be kept at a desirable level for the low resolution videos and from the test cases considered for the investigation, 360px video is more resilient in case of high delay and packet loss values and has better opinion score values. Hence, it can be observed that the throughput is sustainable at this threshold.

Dans les réseaux de distribution de contenu, la Qualité d'Expérience (QoE) est principalement évaluée par un indicateur de performance : la continuité de service. C'est pourquoi la robustesse des réseaux est une problématique majeure pour les opérateurs. La société TDF opère un réseau traditionnel de transport de flux audiovisuels en temps réel à l'aide de protocoles de multidiffusion. Toute panne réseau provoque cependant un temps de convergence non-nul, qui implique des pertes et des impacts sur le contenu. Ceci illustre que la continuité de service est une conséquence directe de la disponibilité de réseau. L'objectif des travaux de cette thèse est de définir une architecture pour inhiber les impacts sur le contenu lors des phases de cicatrisation du réseau. Cette architecture établit des paires d’arbres de multidiffusion redondants disjoints et dynamiques sur le réseau de transport. Les équipements de restitution pouvant exploiter cette redondance de chemins, il est possible de pallier à d'éventuelles pertes de paquet. L'essentiel des travaux porte sur le développement et l'évaluation de différents algorithmes de calcul des arbres de distribution destinés à alimenter le moteur de routage de l’architecture. La spécification des protocoles et processus de mise en œuvre sur le réseau est également abordée. L'implémentation de l'ensemble s'appuie sur une architecture de type Software Defined Networking (SDN), dans laquelle un contrôleur centralisé exploite la connaissance des performances et de la planification en bande passante pour établir et maintenir les paires d’arbres de multidiffusion
In Content Delivery Networks (CDN), Quality of Experience (QoE) provides a major performance indicator that is continuity of service. As a consequence, network robustness has become a major concern for network operators. TDF operates a traditional transport network for real-time video and audio transport through multicast. Any failure on the network causes a recovery time implying loss and an impact in the content viewing. This study's goal is to define an architecture preventing impact on the content during network healing time. This architecture computes and deploys redundant disjoint multicast trees on the transport network. As restitution equipments are able to exploit path diversity, packet loss consequences can be avoided. This work's main part is the development and evaluation of different algorithm for the computation of distribution trees, as part of the routing element of the architecture. Protocol specification and deployment process are also considered. Implementation is based on a Software Defined Networking (SDN) architecture in which a central controller uses its knowledge of the performance and bandwidth allocation to compute and maintain pairs of multicast trees

Adaptive streaming approaches over Hypertext Transfer Protocol (HTTP), such as Apple's HTTP Live streaming (HLS) and Microsoft's Live Smooth Streaming, have recently become very popular. This master's thesis project developed and evaluated several media rate adaptation algorithms optimized for mobile networks with a client running on Google's Android operating system. The deployed service supports HLS and the emerging ISO/IEC MPEG standard called Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (MPEG-DASH). Live media was the focus of the evaluation, since this content can not be cached in advance at the user's device, hence the quality of the user's experience will be affected by the currently available bandwidth which the user can utilize. Experiments were performed for multiples scenarios illustrating different network capabilities, especially various amounts of bandwidth available to the user. This project has produced an implementation of HTTP-based adaptive streaming. This implementation follows the MPEG standard and enables robust and smooth playback of live video content via Google's Android devices. Results of the experiments have shown that the proposed adaptation mechanisms efficiently utilize the available bandwidth of the network. A clear conclusion of this thesis is that adaptive streaming will in fact enable substantial numbers of users to enjoy live media streaming to their devices
Adaptiv strömnings metoder över Hypertext Transfer Protocol (HTTP), till exempel Apples HTTP Live streaming (HLS) och Microsoft Live Smooth Streaming, har nyligen blivit mycket populära. Detta examensarbete utvecklas och utvärderar flera medier algoritmer anpassning av överföringshastigheten optimerad för mobila nätverk med en klient som körs på Googles Android-operativsystem. Systemet kommer att överväga HLS och den framväxande ISO/IECMPEG-standarden som kallas Dynamisk Adaptiv Strömmande över HTTP (MPEG-DASH). Direktsänd media var i fokus för utvärderingen, eftersom detta innehåll inte kan cachas i förväg på användarens enhet, därmed kvaliteten på användarens upplevelse kommer att påverkas av den aktuella tillgängliga bandbredden som användaren kan utnyttja. Experimenten utfördes för flera scenarier och illustrerar olika nätverksfunktioner, särskilt hur olika mängder bandbredd är tillgänglig för användaren. Detta projekt har producerat ett genomförande av HTTP-baserade adaptiva strömning. Denna implementering följer MPEG-standarden och möjliggör robusta och smidig uppspelning av direktsänd video innehåll via Googles Android-enheter. Resultat av experiment har visat att den föreslagna anpassningsmekanismerna effektiva sätt att utnyttja den tillgängliga bandbredden i nätverket. En tydlig slutsats i denna avhandling är att adaptive strömning faktiskt kommer att möjliggöra ett stort antal användare att njuta av direktsänd medieströmning till sina enheter.

La mise en place d'un système VoD nécessiterait la modification des architectures réseau actuelles, en ajoutant des serveurs et des protocoles réseau supplémentaires. Hormis leur coût élevé, les serveurs VoD nécessitent souvent des plates-formes matérielles et logicielles propriétaires, dont le système de stockage est lié au serveur. Cependant, les serveurs Web sont présents dans presque tous les réseaux et fonctionnent sur toutes les plates-formes avec des systèmes de fichiers standards et utilisant HTTP. Dans cette thèse, nous avons analysé et mis en place une stratégie d'utilisation de HTTP qui permet l'utilisation efficiente de ce protocole pour la VoD. Cette idée permet le développement d'une solution simple et efficace d'un système VoD, articulé autour de serveurs Web existants, utilisés comme serveurs VoD. Afin de mesurer les performances d'un système VoD (et du nôtre en particulier), nous avons développé une méthodologie de tests (benchmarking) pour un serveur VoD. Nous avons défini la qualité de perception, une mesure qui reflète le degré de satisfaction d'un utilisateur qui regarde un flux vidéo en utilisant un système VoD. A partir de cette mesure, nous avons déterminé des facteurs équivalents au niveau serveur. En mesurant ces facteurs, nous proposons une stratégie de benchmarking pour les serveurs VoD, qui permet de trouver les performances réelles des différents serveurs VoD en termes d'utilisateurs satisfaits. De plus, pour optimiser les performances d'un serveur Web utilisant notre stratégie en VoD tout en garantissant à l'utilisateur une certaine qualité de perception, nous avons mis en place une politique de contrôle d'admission et différentes politiques de travail avec le système de stockage. Ceci nous permet d'atteindre des performances proches des limites du système matériel VoD. La conception d'un serveur Web qui implémente ces politiques est aussi présentée dans le cadre de cette thèse.

En la presente tesis se desarrolla una red de telecomunicaciones que cuenta con la tecnología multicast y calidad de servicio, con el fin de desplegar un servicio de video streaming. Esto se logra a través de MVPN (Multicast VPN), QoS Diffserv (Quality of Service Differentiated Service), y L2 QoS (Layer 2 Quality of Service). A continuación se describe el contenido de cada componente de contiene este documento. En el capítulo 1, se identificará el actual problema suscitado en la red del servicio que se encuentra en producción, a partir de esto se analizará los requerimientos que las empresas deben tener en cuenta al desplegar servicios similares, asimismo se limitará el alcance y plantearan objetivos para la búsqueda de una solución concreta. En el capítulo 2, se presentarán los temas necesarios de comprender ya que estos serán los fundamentos sobre los cuales se desarrolle la etapa de diseño e implementación realizada en el capítulo 3. Para lo cual se tendrá en consideración conceptos de multicast, calidad de servicio en capa de red y de enlace, y el uso de software propietario o de código libre disponibles. Finalmente, en el capítulo 4 se analizarán los resultados conseguidos a partir de las diferentes pruebas realizadas. Además, se realizará un análisis de costos del diseño e implementación del sistema y se brindan las conclusiones y recomendaciones que se obtienen del desarrollo de esta tesis.
Tesis

De part son support du facteur d’échelle et son faible coût de déploiement, le modèle Pair-à-Pair (P2P) est un excellent support pour les applications de diffusion vidéo sur Internet. Toutefois, étant donné que ce modèle inclue dans la diffusion de contenu les hôtes finaux contrôlés par les utilisateurs, le comportement de ces derniers impacte directement la performance de ces applications induisant des problématiques de qualité de service. Dans cette thèse, nous intégrons le comportement de l’utilisateur pour l’amélioration de performance des systèmes pair-à-pair de diffusion de contenu vidéo en direct. Tout d’abord, nous présentons une synthèse des mesures à grande échelle qui nous permet de comprendre le comportement d’un utilisateur dans sa globalité. Nous présentons ensuite deux modèles. Le premier modèle, non-contextuel, s’appuie uniquement sur l’historique des sessions passées. Il est basé sur deux méthodes statistiques, l’une basée sur la moyenne mobile et l’autre sur l’inférence Bayésienne. Le second modèle est un réseau Bayésien qui considère toutes les variables identifiées dans la synthèse des mesures. Nous validons ce modèle par simulation sur des traces de comportements réalistes générés synthétiquement à partir d’un modèle semi-Markovien. Nous proposons enfin deux stratégies pour stabiliser la topologie d’un réseau P2P et analysons l’amélioration de la performance par expérimentations dans un réseau local et sur PlanetLab et montrons le gain apporté par nos travaux
Potential scalability and low deployment cost of the Peer-to-Peer (P2P) architecture makes it a favorable choice for video streaming services. P2P systems involve end-hosts, called peers, in the stream delivery task by turning them into relays. Since peers are controlled by users, their behavior directly impacts the performance of these systems. Current approaches lack a comprehensive consideration of user behavior, hence suffering from Quality-of-Service issues. In this thesis, we focus on user behavior for performance improvement of P2P live streaming systems. To precisely understand the user behavior, we perform a synthesis of its measurements and based on it, we propose both a non-contextual and a contextual model. The former model includes two statistical methods, one based on exponential moving average and the other on Bayesian inference. Both of them only rely on the history of past sessions. The later model consists in a Bayesian network model that takes into account all variables identified in user behavior measurements. We validate our model through simulations over synthetic traces of realistic user behaviors generated through a semi-Markovian model. Finally, we propose two strategies that make use of our models to make P2P live streaming systems user-aware. These mechanisms are aimed at the stabilization of the overlay. Experiments in a LAN environment and over PlanetLab show that our approaches significantly improve the performance of an existing system

In this thesis, an approach for localizing culprits of degradation of quality measures in an IPTV streaming service using Bayesian net-work is presented. This task is referred to as Root Cause Analysis(RCA). The objective of this thesis is to develop a model that is able to provide useful information to technicians by generating a list of probable root causes in order to shorten the amount of time spent on trouble shooting. A performance comparison is presented in Section Experimental results with Bayesian models such as Naive Bayes (NB),Tree Augmented naive Bayes (TAN) and Hill Climbing (HC) and the non Bayesian methods K-Nearest Neighbors and Random Forest. The results of the RCA models indicated that the most frequent most prob-able cause of degradation of quality is the signal strength of the user’s Wi-Fi that is reported at the user’s TV box.
I detta examensarbete presenteras en metod för att lokalisera grundorsaken till nedgradering av kvalitet i en IPTV strömningstjänst. Denna uppgift refererar tillgrundorsaksanalys. Avsikten med denna tes är att utveckla en modell som kan tillförse tekniker med användarbar information genom att generera en lista med möjliga grundorsaker för att förkorta tiden som spenderas med felsökning. En prestandajämförelse är presenterad i Sektion Experimental results med de Bayesianska modellerna Naive Bayes (NB), Tree Augmented naive Bayes (TAN) och Hill Climbing (HC) samt de icke Bayesianska modellerna K-Nearest Neighbors och Random Forest. Resultatet av grundorsaksmodellerna indikerade att den mest frekventa mest sannolika grundorsaken till nedgradering av kvalitet är signal styrkan hos Wi-Fi nätverket vilket rapporteras i användarens TV-box.

With the rapid pace of technological development, the way we consume media has changed drastically. Not too long ago, the very idea of never watching TV in the sense of broadcasted TV channels was absurd. Nowadays more and more people spend most if not all their media consumption time on streaming services like Netflix and Viaplay. We conducted a study on the reasons behind this change in media consumption, to find out why more and more people choose to spend their days watching Netflix instead of TV6 like they used to. We chose to perform our study through the lens of two different consumer behavior models: The Technology Acceptance Model (TAM) and the Uses and Gratification Model (UGT). With the concepts of perceived usefulness and perceived ease of use from TAM, and information seeking, affinity and accessibility from UGT. A quantitative study was conducted with 72 respondents. Our choice of method was a questionnaire which we designed to gather data on the respondents’ thoughts towards streaming services and towards the different behavior models. The survey, which was web-based, was distributed on different Facebook groups to reach potential respondents. The data gathered was then analyzed using Cronbach’s alpha and linear regression. From the results, we could gather that perceived usefulness was the most important factor of TAM, and the largest explanation behind a consumer’s usage of streaming services. Information seeking, affinity and accessibility were the largest contributing factors in the UGT model, although our results showed that UGT was not as significant as TAM in usage of streaming services. We were able to conclude that streaming services are an innovation that offers usefulness to the respondents that broadcast TV cannot compete with. We also found that TV broadcasts have a potential niche audience which they can reach with the right priorities. There were some aspects of information seeking which our respondents felt streaming services lacked, meaning if broadcast TV capitalizes on this type of informative content that streaming services lack, they can hopefully maintain a significant enough audience.

Le besoin des applications de streaming multimédia en temps réel sur Internet ne cesse d’accroître. Dans ce contexte, les réseaux Pair-à-Pair (P2P) jouent un rôle prépondérant afin d’assurer une transmission robuste et extensible (scalable) de contenu multimédia à grand-échelle. Cependant, le déploiement des applications de streaming multimédia à travers les réseaux P2P présente plusieurs verrous. En effet, les applications de streaming vidéo nécessitent une garantie de performances temps réel en termes de : délai minimal de bout-en-bout, faible taux de perte de paquets et garantie de la bande passante. Par ailleurs, un réseau P2P est composé d’un ensemble de terminaux interconnectés à travers des réseaux hétérogènes, n’ayant pas forcément les mêmes caractéristiques requises afin d’offrir la même qualité vidéo aux clients finaux.Dans cette thèse, nous analysons différents problèmes liés au streaming en-direct (Live) ou à la demande (VoD) de la vidéo sur les réseaux P2P, et nous proposons un ensemble de mécanismes pour y remédier
There is an increasing demand for efficient deployment of real-time multimedia streaming applications over Internet. In this context, Peer-to-Peer (P2P) networks are playing an important role for supporting robust and scalable transmission of multimedia content to large-scale and massive receivers. P2P networks consist of different heterogeneous networks and devices, which may not have symmetric characteristics to offer the same video quality to end clients. The deployment of streaming applications such as live and on-demand over P2P networks is challenging. Indeed, video streaming applications require real-time performance guarantee in terms of low end-to-end delay, low packet loss and guaranteed available bandwidth. Moreover, P2P video streaming also experiences the problems of long start-time and churn-induced instability. The situation leads to affect the viewing experience of the users in P2P networks.The aim of this thesis is to analyze these issues and to propose quality-aware mechanisms for both live and on-demand streaming over P2P networks. Our contributions in this dissertation are threefold. First, we propose a small world overlay organization mechanism allowing efficient organization of peers to reduce the end-to-end delay for live streaming applications. Second, we propose a mechanism for cooperative prefetching with differentiated chunks scheduling suitable for P2P video-on-demand (VoD) to efficiently handle seek operations while reducing the response latency and increasing the hit ratio. Finally, we present a smoothing mechanism for layered streaming in P2P networks. The mechanism aims to reduce the number of layer changes under varying network conditions while at the same time achieving a high delivery ratio

Les vidéos omnidirectionnelles, également appelées vidéos sphériques ou vidéos360°, sont des vidéos avec des pixels enregistrés dans toutes les directions de l’espace. Un utilisateur qui regarde un tel contenu avec un Casques de Réalité Virtuelle (CRV) peut sélectionner la partie de la vidéo à afficher, usuellement nommée viewport, en bougeant la tête. Pour se sentir totalement immergé à l’intérieur du contenu, l’utilisateur a besoin de voir au moins 90 viewports par seconde en 4K. Avec les technologies de streaming traditionnelles, fournir une telle qualité nécessiterait un débit de plus de100 Mbit s−1, ce qui est bien trop élevé. Dans cette thèse, je présente mes contributions pour rendre possible le streaming de vidéos omnidirectionnelles hautement immersives sur l’Internet. On peut distinguer six contributions : une proposition d’architecture de streaming viewport adaptatif réutilisant une partie des technologies existantes ; une extension de cette architecture pour des vidéos à six degrés de liberté ; deux études théoriques des vidéos à qualité spatiale non-homogène; un logiciel open source de manipulation des vidéos 360°; et un jeu d’enregistrements de déplacements d’utilisateurs regardant des vidéos 360°
Omnidirectional videos, also denoted as spherical videos or 360° videos, are videos with pixels recorded from a given viewpoint in every direction of space. A user watching such an omnidirectional content with a Head Mounted Display (HMD) can select the portion of the videoto display, usually denoted as viewport, by moving her head. To feel high immersion inside the content a user needs to see viewport with 4K resolutionand 90 Hz frame rate. With traditional streaming technologies, providing such quality would require a data rate of more than 100 Mbit s−1, which is far too high compared to the median Internet access band width. In this dissertation, I present my contributions to enable the streaming of highly immersive omnidirectional videos on the Internet. We can distinguish six contributions : a viewport-adaptive streaming architecture proposal reusing a part of existing technologies ; an extension of this architecture for videos with six degrees of freedom ; two theoretical studies of videos with non homogeneous spatial quality ; an open-source software for handling 360° videos ; and a dataset of recorded users’ trajectories while watching 360° videos