Resumen de Evaluation of video transmission systems over information centric content delivery networks: towards the ICNaaS
- español
OBJETIVOS Las propuestas que formarán parte de esta tesis encaran la optimización de la transmisión de vídeo sobre la red desde tres metodologías distintas, una continuista, otra transgresora y finalmente una conciliadora con respecto a su posible impacto en su adopción sobre la actual red. La metodología continuista está basada en un protocolo ya estandarizado por el IETF como es SCTP.
Por su parte, la apuesta transgresora pasa por analizar cómo afecta la transmisión de vídeo en redes de las denominadas FI y cómo nuevos entornos más restrictivos como son las redes IoT pueden afectar al transporte de vídeo sobre las mismas. Finalmente, la apuesta conciliadora pasa por aprovechar las posibilidades que ofrece SDN para ofrecer servicios de transmisión de vídeo avanzados, mejorando las alternativas de forma transparente y no rupturista.
METODOLOGÍA La propuesta de empleo de SCTP es específica para la transmisión de vídeo escalable dadas las propiedades inherentes del mismo. La idea consiste en aprovechar el concepto de flujos de una asociación SCTP junto con la definición de capas y sus dependencias del vídeo escalable para permitir distintos tipos de protección para las mismas, dependiendo de la relevancia de las capas para la decodificación del vídeo. En particular se propone el uso de H.264/SVC. La evaluación del sistema es realizada mediante simulaciones.
La opción rupturista viene de la mano de HIMALIS y CCN, dos arquitecturas de FI que rompen con la asunción de que una dirección de red debe estar asociada con una localización, tal y como asumen las redes basadas en IP. Mientras que HIMALIS ofrece una infraestructura de red completa con un sistema de rutas basado en direcciones de red, CCN aboga por la metodología ICN. Evaluamos por tanto el uso de estas dos arquitecturas para la transmisión de vídeo sobre HTTP producido o consumido por 'cosas' en el ámbito de IoT. En este caso la metodología empleada es la del despliegue de las arquitecturas sobre laboratorios globalmente distribuidos y obteniendo repetibilidad mediante la adopción de sistemas de gestión de experimentación.
Finalmente, esta tesis propone un sistema capaz de sustituir los actuales sistemas de distribución de contenido CDN de forma transparente, integrando algunos de sus elementos actuales y aportando características deseables a dichos sistemas como son la segmentación por proveedor o CDN como servicio de contenidos mediante el uso de SDN. Además una aproximación de tipo ICN es adoptada, de ahí que nos refiramos en la tesis a ICNaaS, ofreciendo optimizaciones específicas en la red en cuanto a la localización del contenido basada en la meta-información del mismo, en particular mostrando el caso de uso de video escalable sobre HTTP. Para ello se define una arquitectura de capas sobre el controlador SDN y se definen las interfaces a emplear por los distintas entidades involucradas en la provisión del servicio.
La propuesta es evaluada en dos despliegues reales con un sistema de gestión de experimentación fruto de la experiencia obtenida durante la evaluación de FI para garantizar la repetibilidad.
CONCLUSIONES Para cada alternativa se presentan conclusiones y vías futuras. De entre ellas la más interesante a corto/medio plazo teniendo en cuenta los últimos acontecimientos en la comunidad investigadora sería la inclusión de la propuesta de ICN como servicio en entornos de virtualización de funciones de red o NFV. Además, aunque el caso de uso para el cual ICNaaS fue diseñado está orientado a la transmisión de vídeo, el sistema es lo bastante genérico para ser empleado en otros entornos que emplean HTTP como medio de transporte.
- English
OBJECTIVES This Thesis focuses on the analysis, applicability and definition of new video transmission systems intended to enhance the effective network usage, involving the network itself as part of the solution. The proposals included in this work approach network optimization for video transmission from three different strategies, conservative, clean-slate and evolutionary in terms of its possible impact in case of its adoption taking into account the actual network architecture. The conservative approach is based on an already IETF standardized protocol, SCTP. The clean-slate approach focuses on analyzing how video transmission would affect the new FI networks and how new and more restrictive environment, such as IoT, could affect video transmission on top of them. Finally the evolutionary approach takes advantage of SDN characteristics to offer advanced video streaming services, enhancing actual alternatives transparently and without breaking with actual networking concepts.
METHODOLOGY The proposal based on SCTP is SVC specific due to its design characteristics. The main idea is to take profit of the stream definition within an SCTP association in coordination with the layer definition and its dependencies from scalable video codecs to provide with different protection levels depending on the layer relevance for video decoding process. H.264/SVC's base layer is independently decodable from any other layer and the enhancement layers serve as enhancements in three different dimensions, size, frame rate or definition. Hence, it is logical to offer higher protection to those layers of which other layers depend, having as the main representative the base layer. The evaluation is performed through simulations.
The clean-slate approach is supported by HIMALIS and CCN, two FI architectures that break with the premise that each network address must be associated with a location, like in IP networks. While the HIMALIS architecture offers a complete network infrastructure with a routing system based on network addresses, CCN follows an ICN methodology with a routing system leveraging on URL being the content the objective and not its location.
Therefore this work evaluates the usage of these two architectures for video transmission on top of HTTP thus following the last tendencies in this field. Additionally this Thesis evaluates the possibilities offered by such systems in terms of transmitting video produced or consumed by 'things' in the IoT context. In this case the methodology followed is the deployment of the architectures over globally distributed laboratories achieving the desired repeatability by means of adopting experimentation management systems.
Finally, a system envisioned to transparently replace current CDNs services is proposed, integrating some of their current elements and adding desirable characteristics to such systems like provider based segmentation or CDN as a Service leveraging on SDN. Furthermore, ICN philosophy is adopted, therefore the term ICNaaS is used, offering specific in-network optimizations in terms of content location based on its own meta-information, in particular showing the scalable video streaming over HTTP use case.
To that end, a layered architecture sitting on top of the SDN controller is defined in addition to the interfaces to be used by the variety of entities involved in the service provision. The proposal is evaluated in two different real deployments on top of University of Murcia network. In addition, the system evaluation leverages on an experimentation management system.
CONCLUSIONS For each alternative conclusions and future work is presented. Among them, the more interesting in the short-term taking into account the current events in the research community is the inclusion of ICNaaS in NFV environments. Although the ICNaaS has been designed having in mind video streaming, the system is generic enough to be applied to other environments in which are transported on top of HTTP.
