Analyse de performance des services de vidéo streaming dans les réseaux mobiles

Performance analysis of video streaming services in mobile networks

• Auteur / Autrice : Yu-Ting Lin
• Direction : Thomas Bonald, Salah Eddine El Ayoubi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et réseaux
• Date : Soutenance le 09/12/2016
• Etablissement(s) : Paris, ENST
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Martins Goncalves
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lin Chen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gerardo Rubino, Rachid El-Azouzi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Temps réel (informatique)

Vidéo

Streaming (télécommunications)

Mots clés libres

Streaming Vidéo

Streaming temps réel

Streaming adaptatif

Qualité de l’expérience

Segment vidéo

Modèle niveau flow

Intelligence artificielle

Streaming video

Real-time streaming

Adaptive streaming

Quality of experience

Video chunk

Flow-level model

Machine learning

Résumé

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.