Video adaptation over heterogeneous networks
- Autores: María Alejandra Pimentel Niño
- Directores de la Tesis: María de los Ángeles Vázquez Castro (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2014
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Carlos Guerri Cebollada (presid.), Albert Banchs (secret.), Antoni Morell (voc.)
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- Resumen
Los servicios de video hoy en día hacen parte de nuestras interacciones cotidianas y aportan la mayor parte del tráfico en la red. Su uso más amplio incluye escenarios fuera de lo común como lo son la ayuda en emergencias o en telemedicina. Por otra parte, las demandas de los usuarios de tales servicios, en términos de experiencia usuario, sigue en aumento, llevando a requerimientos más especializados de Calidad de Experiencia ( QoE en ínglés). Garantizar cierto nivel de satisfacción de usuario en escenarios exigentes donde las redes a disposición son heterogéneas continua siendo in problema abierto. Los objetivos principales de esta tesis han sido: 1) proponer un marco de trabajo para networking heterogéneo que permita la transmisión de video de manera impecable a través de redes heterogéneas, 2) proponer un marco centrado en el usuario, para transmitir video que sea coherente con el networking heterogéneo, y 3) diseñar un modelo y solución completos para ofrecer video adaptativo tal que se cumplan los requerimientos de satisfacción de usuario. A continuación se presentan las contribuciones de esta tesis que cumplen los tres objetivos trazados. Primero, proponemos modelar las redes heterogéneas desde un ángulo holístico. La metodología de este diseño holístico de sistema está basado en dos conceptos novedosos. En primer lugar, proveer un marco a través del cual las instancias de red pueden ser modeladas para garantizar generalidad y robustez. En segundo lugar, caracterizar de manera única las instancias de red a través de su min-cut. La ventaja de este marco es que puede verse como un modelo de sistema subyacente que garantiza una impecable transmisión de contenido sin importar la instancia de red. Esto es posible formulando una optimización cross-layer para transmisión de contenido, coherente con la filosofía de networking centrada en la información (information-centric networking). Segundo, proponemos un marco para video adaptativo impulsado por el QoE, basado en una formulación de optimización cross-layer. El algoritmo resultante permite la adaptación de video y se basa en los retardos de redes variantes en el tiempo, por lo tanto tiene en cuenta las restricciones de redes con retardos largos y las dificultades de establecer un camino de retorno que permita la adaptabilidad a los cambios en la red. Esta solución se ha evaluado sistemáticamente, tanto en entornos emulados como en una solución complemente implementada experimentalmente. Tercero, proponemos la contribución principal de esta tesis: un modelo completo centrado en el usuario, que ofrece servicios de video en redes heterogéneas. El problema de borrado de paquetes y de congestión en las redes sin garantías (best-effort) es desacoplado para así hacerlos coincidir con los efectos respectivos que degradan el video. Esto permite la formulación de dos problemas de optimización, en tiempo (fotogramas congelados) y espacio (artefactos en la imagen). La solución completa además una novedosa dimensión semántica coherente con information-centric networking, que propone reflejar las necesidades perceptuales del usuario final. Probamos las ventajas de nuestro diseño para escenarios donde el video es necesario para adquirir conciencia de situaciones (situation awareness), donde se usan comúnmente redes heterogéneas y mostramos ganancias considerables en términos de reducción de los efectos de la congestión y el borrado de paquetes, mientras que mejoramos el QoE y cumplimos las demandas perceptuales de los usuarios.
