Architectures for streaming in P2P and cloud scenarios with SDN-managed QoS cost functions

• Autores: Irena Trajkovska
• Directores de la Tesis: Joaquín Salvachúa Rodríguez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Quemada Vives (presid.), Gabriel Isidoro Huecas Fernández-Toribio (secret.), Thomas Bohnert (voc.), David Larrabeiti López (voc.), Luis Angel Galindo Sánchez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Sistemas Telemáticos por la Universidad Politécnica de Madrid
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • En más de tres décadas, la tecnología peer-to-peer fue una base para numerosos avances en el dominio del uso compartido de archivos, video bajo demanda y servicios de comunicación en tiempo real. Entre ellos, la transmisión de video en vivo a través de redes P2P fue uno de los servicios más proactivos y desafiantes. A pesar de convertirse en un sustituto de los costosos modelos cliente-servidor del pasado, se requiere una operación modular fiable con el fin de hacer un servicio integral. El principal problema en este enfoque es el mantenimiento de una topología de superposición robusta bajo condiciones dinámicas de calidad de red y en presencia de "churn" de pares. El comportamiento del usuario, además, ha sido objeto de muchos mecanismos de incentivo para fomentar el altruismo frente a los "free-riders" y mitigar a los usuarios malintencionados. Por último, asegurar QoS sensible en la entrega de video en vivo es un tema recurrente hasta la fecha.

    El hito de la computación en la nube tuvo una influencia dominante en el diseño de nuevas aplicaciones y servicios. Se convirtió en tecnología de facto para los servicios de valor añadido, debido a su estrategia de negocio mejorada vinculada al alquiler bajo demanda de recursos virtuales elásticos con políticas atractivas de pago por uso. Los proveedores de la nube han permitido, además, el aprovisionamiento flexible de servicios robustos y escalables.

    Esta tesis ofrece varias contribuciones en términos de arquitectura, algoritmos y soluciones técnicas que tienen como objetivo mejorar las clásicas soluciones de streaming P2P con elementos novedosos para lograr un modelo de negocio basado en la calidad de servicio, complementado con incentivos basados en descuento para mejorar el bienestar del sistema. El conjunto de contribuciones utiliza las tecnologías convergentes P2P y cloud para ofrecer características y servicios mejorados. En primer lugar, hemos creado una arquitectura híbrida para la transmisión en vivo y así abordar algunos de los problemas comunes en la transmisión en tiempo real P2P: escalabilidad, incentivos y QoS. Para evaluar las ventajas y la viabilidad de la propuesta, emulamos escenarios realistas de casos de uso en un ambiente mixto de cloud-P2P. Más tarde elaboramos un modelo de incentivo de descuento vinculado al servicio de streaming que ofrece una remuneración monetaria para motivar una mayor cooperación. El estudio analítico de los incentivos destacó los beneficios en el servicio de streaming para el bienestar de los usuarios y los beneficios del proveedor.

    La segunda fase de investigación incluyó la tecnología SDN en el ámbito de las contribuciones, impulsadas por su atributo de gestión de red completa gobernada por una entidad de control central. El control robusto y continuo de los segmentos de red que antes estaban fuera de rango para los desarrolladores de servicios, dio lugar a grandes oportunidades de nuevos desarrollos basados en SDN. Fundada en las primitivas de control QoS de la especificación OpenFlow, se presenta un servicio de prueba de concepto para ajuste de QoS basado en SDN y se ofrecen API a los desarrolladores de servicios para activar la evaluación de calidad externa para servicios de video en tiempo real. Finalmente, un algoritmo de cadena de funciones de servicio y una prueba de concepto se entrega como contribución de servicio de valor añadido en el contexto del ajuste de calidad de vídeo mediante la virtualización de funciones de red.