On resource allocation algorithms for peer-to-peer multimedia streaming

par Diego Perino

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Fabien Mathieu et de Laurent Viennot.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    Algorithmes d'allocation de ressources pour le streaming en pair-à-pair


  • Résumé

    Le multimédia streaming sur Internet est devenu de plus en plus populaire ces dernières années. Le trafic média est en croissance continue et devrait décupler d'ici 2013. Pour soutenir cette large demande, les architectures centralisées traditionnelles, comme l'architecture client-serveur, requièrent énormément d'espace de stockage, de bande passante et de puissance de calcul. Pour surmonter ces contraintes de ressources et faire face aux tendances à venir, de nouvelles architectures doivent être mise en place. Dans cette thèse, nous étudions des applications streaming basées sur une architecture pair-à-pair. Dans un système pair- à-pair les ressources augmentent avec le nombre d'utilisateurs, ce qui permet le passage à l'échelle des services tout en réduisant les coûts pour les fournisseurs. La première partie de la thèse est dédiée à l'utilisation de l'approche mesh (non-structurée) pour le streaming en temps réel pair-à-pair. Cette approche est utilisée par des applications commerciales populaires telles que PPLive, SoapCast etc. . . À partir d'une évaluation expérimentale de PULSE, un système pair-à-pair non structuré que nous avons conçu et développé, nous analysons le processus de diffusion en temps réel dans des systèmes mesh et l'impact de mécanismes qui prennent en compte la localité et les capacités des nœuds. Pour mieux comprendre les aspects essentiels de la diffusion en streaming dans les réseaux non structurés, nous nous concentrons sur les éléments de base du processus de diffusion: les algorithmes de sélection des chunks et des pairs. Nous proposons et analysons quelques politiques de sélection simples ayant un intérêt pratique pour les systèmes homogènes et hétérogènes, et nous estimons l'impact de paramètres tels que la politique spécifique de sélection de la source, la taille des chunks et celle du voisinage. Notre approche mélange des résultats théoriques, lorsqu'ils sont disponibles, à des observations empiriques pour donner les meilleures intuitions possibles. La deuxième partie de cette thèse considère le streaming à-la-demande, et en particulier des architectures sans serveur, où les clients collaborent pour stocker des contenus et les distribuer au fil des requêtes générées par les autres utilisateurs. Nous analysons la taille du catalogue de contenus que ce type de systèmes peut fournir à leurs utilisateurs, en fonction des capacités de stockage et de bande passante. Nous considérons ensuite comment de simples techniques pratiques peuvent être utilisées pour réaliser effectivement de tels systèmes. Nos résultats proviennent à la fois d'une analyse théorique, de simulations et évaluations expérimentales.


  • Résumé

    Multimedia streaming over the Internet strongly increased its popularity in last years. Media traffic bas kept growing and is expected to increase tenfold within five years. To support such big audience, the traditional server-based architecture requires huge amount of storage, bandwidth and computational resources. This thesis considers streaming applications based on peer-to-peer architectures, which may overcome these resource constraints and cope with these evolutionary trends. In a peer-to-peer System the resources increase with the number of users; we show this is indeed effective to improve service scalability while reducing provider costs. A first part of the thesis is devoted to the mesh approach to peer-to-peer live streaming, which bas been used by popular commercial applications like PPLive and SoapCast. Through an experimental evaluation of PULSE, an unstructured peer-to-peer live streaming System we designed and developed, we analyze the streaming process in unstructured Systems, and the impact of locality and resource awareness on their performance. To better understand the critical aspects of the stream dissemination in unstructured networks we focus on the building blocks of the diffusion process: the chunk/peer selection algorithms. We design and analyze some simple, yet practically interesting, selection policies for homogeneous and heterogeneous Systems, and we consider the impact of System parameters such as the source selection policy, the chunk and neighborhood size. Our approach mixes theoretical results, when available, with empirical observations in order to give the best possible insights. A second part of this thesis considers the on demand streaming, and in particular server-free approaches where clients collaborate to store and distribute contents to serve requests generated by other users. We analyze the size of the content catalog such kind of Systems can provide to their users, as a fonction of storage and bandwidth constraints. By means of simulations and experimental evaluations,-we analyze simple practical techniques that can be used for content storage and distribution in a fully peer-to-peer on-demand streaming System.

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (209 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 146 Réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2009) 187
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