Un middleware multi-interfaccia per l'offloading di video dinamici auto-adattanti

Panoramica di MPEG-DASH e TVWS, descrizione dell'implementazione di un middleware multi-interfaccia per lo streaming video adattivo e test di valutazione del lavoro svolto

Quality-optimization algorithm based on stochastic dynamic programming for MPEG DASH video streaming

In contrast to traditional push-based protocols, adaptive streaming techniques like Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) fix attention on the client, who dynamically requests different-quality portions of the content to cope with a limited and variable bandwidth but aiming at maximizing the quality perceived by the user. Since DASH adaptation logic at the client is not covered by the standard, we propose a solution based on Stochastic Dynamic Programming (SDP) techniques to find the optimal request policies that guarantee the users' Quality of Experience (QoE). Our algorithm is evaluated in a simulated streaming session and is compared with other adaptation approaches. The results show that our proposal outperforms them in terms of QoE, requesting higher qualities on average.

Implementazione e analisi di algoritmi dinamici per trasmissione MPEG-DASH su client Android

Attualmente, la maggior parte dei dati che transitano sulla rete appartiene a contenuti multimediali. Pi�� nello specifico, �� lo Streaming Video ad avere la predominanza nella condivisione di Internet; vista la crescita che tale servizio ha sub��to negli ultimi anni, si sono susseguiti diversi studi volti allo sviluppo di tecniche e metodologie che potessero migliorarlo. Una di queste �� sicuramente l'Adaptive Video Streaming, tecnica utilizzata per garantire all'utente una buona Quality of Experience (QoE) mediante l'utilizzo dei cosiddetti "algoritmi di rate adaptation". Il lavoro svolto in questi studi si �� voluto concentrare su due filoni distinti, ma allo stesso tempo confrontabili: la prima parte della tesi riguarda lo sviluppo e l'analisi di alcuni algoritmi di rate adaptation per DASH, mentre la seconda �� relativa all'implementazione di un nuovo algoritmo che li possa affiancare, migliorando la QoE nel monitorare lo stato della connessione. Si �� quindi dovuta implementare un'applicazione Android per lo streaming video, che fosse conforme allo standard MPEG-DASH e potesse fornire le informazioni di testing da utilizzare per le analisi. La tesi �� suddivisa in quattro capitoli: il primo introduce l'argomento e definisce la terminologia necessaria alla comprensione degli studi; il secondo descrive alcuni dei lavori correlati allo streaming adattivo e introduce i due filoni principali della tesi, ovvero gli algoritmi di rate adaptation e la proposta di algoritmo per la selezione dinamica del segmento; il terzo presenta l'app SSDash, utilizzata come mezzo per le analisi sperimentali; infine, il quarto ed ultimo capitolo mostra i risultati delle analisi e le corrispondenti valutazioni.

Progetto e valutazione di un protocollo MAC per reti wireless ad-hoc

Per dare supporto al traffico multimediale in una rete totalmente distribuita come le reti ad-hoc, il protocollo MAC deve fornire garanzie di QoS. L'IEEE ha sviluppato un standard per supportare le QoS chiamato 802.11e, facente parte della famiglia 802.11. Per dare supporto al QoS viene proposto un nuovo protocollo chiamato PAB che consiste in un accesso al canale preceduto da una serie di invii di burst, inviati alla stessa frequenza dei dati, che inibiscono la trasmissione di stazioni avente minore priorit��. Lo scopo di questo protocollo �� fornire servizi QoS, evitare starvation e fornire un accesso equo tra le stazioni.

Progetto ed implementazione di protocolli a basso consumo energetico per reti wireless

"I computer del nuovo millennio saranno sempre pi�� invisibili, o meglio embedded, incorporati agli oggetti, ai mobili, anche al nostro corpo. L'intelligenza elettronica sviluppata su silicio diventer�� sempre pi�� diffusa e ubiqua. Sar�� come un'orchestra di oggetti interattivi, non invasivi e dalla presenza discreta, ovunque". [Mark Weiser, 1991] La visione dell'ubiquitous computing, prevista da Weiser, �� ormai molto vicina alla realt�� e anticipa una rivoluzione tecnologica nella quale l'elaborazione di dati ha assunto un ruolo sempre pi�� dominante nella nostra vita quotidiana. La rivoluzione porta non solo a vedere l'elaborazione di dati come un'operazione che si pu�� compiere attraverso un computer desktop, legato quindi ad una postazione fissa, ma soprattutto a considerare l'uso della tecnologia come qualcosa di necessario in ogni occasione, in ogni luogo e la diffusione della miniaturizzazione dei dispositivi elettronici e delle tecnologie di comunicazione wireless ha contribuito notevolmente alla realizzazione di questo scenario. La possibilit�� di avere a disposizione nei luoghi pi�� impensabili sistemi elettronici di piccole dimensioni e autoalimentati ha contribuito allo sviluppo di nuove applicazioni, tra le quali troviamo le WSN (Wireless Sensor Network), ovvero reti formate da dispositivi in grado di monitorare qualsiasi grandezza naturale misurabile e inviare i dati verso sistemi in grado di elaborare e immagazzinare le informazioni raccolte. La novit�� introdotta dalle reti WSN �� rappresentata dalla possibilit�� di effettuare monitoraggi con continuit�� delle pi�� diverse grandezze fisiche, il che ha consentito a questa nuova tecnologia l'accesso ad un mercato che prevede una vastit�� di scenari indefinita. Osservazioni estese sia nello spazio che nel tempo possono essere inoltre utili per poter ricavare informazioni sull'andamento di fenomeni naturali che, se monitorati saltuariamente, non fornirebbero alcuna informazione interessante. Tra i casi d'interesse pi�� rilevanti si possono evidenziare: - segnalazione di emergenze (terremoti, inondazioni) - monitoraggio di parametri difficilmente accessibili all'uomo (frane, ghiacciai) - smart cities (analisi e controllo di illuminazione pubblica, traffico, inquinamento, contatori gas e luce) - monitoraggio di parametri utili al miglioramento di attivit�� produttive (agricoltura intelligente, monitoraggio consumi) - sorveglianza (controllo accessi ad aree riservate, rilevamento della presenza dell'uomo) Il vantaggio rappresentato da un basso consumo energetico, e di conseguenza un tempo di vita della rete elevato, ha come controparte il non elevato range di copertura wireless, valutato nell'ordine delle decine di metri secondo lo standard IEEE 802.15.4. Il monitoraggio di un'area di grandi dimensioni richiede quindi la disposizione di nodi intermedi aventi le funzioni di un router, il cui compito sar�� quello di inoltrare i dati ricevuti verso il coordinatore della rete. Il tempo di vita dei nodi intermedi �� di notevole importanza perch��, in caso di spegnimento, parte delle informazioni raccolte non raggiungerebbero il coordinatore e quindi non verrebbero immagazzinate e analizzate dall'uomo o dai sistemi di controllo. Lo scopo di questa trattazione �� la creazione di un protocollo di comunicazione che preveda meccanismi di routing orientati alla ricerca del massimo tempo di vita della rete. Nel capitolo 1 vengono introdotte le WSN descrivendo caratteristiche generali, applicazioni, struttura della rete e architettura hardware richiesta. Nel capitolo 2 viene illustrato l'ambiente di sviluppo del progetto, analizzando le piattaforme hardware, firmware e software sulle quali ci appoggeremo per realizzare il progetto. Verranno descritti anche alcuni strumenti utili per effettuare la programmazione e il debug della rete. Nel capitolo 3 si descrivono i requisiti di progetto e si realizza una mappatura dell'architettura finale. Nel capitolo 4 si sviluppa il protocollo di routing, analizzando i consumi e motivando le scelte progettuali. Nel capitolo 5 vengono presentate le interfacce grafiche utilizzate utili per l'analisi dei dati. Nel capitolo 6 vengono esposti i risultati sperimentali dell'implementazione fissando come obiettivo il massimo lifetime della rete.

A quality driven framework for adaptive video streaming in mobile wireless networks

The concern over the quality of delivering video streaming services in mobile wireless networks is addressed in this work. A framework that enhances the Quality of Experience (QoE) of end users through a quality driven resource allocation scheme is proposed. To play a key role, an objective no-reference quality metric, Pause Intensity (PI), is adopted to derive a resource allocation algorithm for video streaming. The framework is examined in the context of 3GPP Long Term Evolution (LTE) systems. The requirements and structure of the proposed PI-based framework are discussed, and results are compared with existing scheduling methods on fairness, efficiency and correlation (between the required and allocated data rates). Furthermore, it is shown that the proposed framework can produce a trade-off between the three parameters through the QoE-aware resource allocation process.

Implementazione e analisi di un���applicazione Android per il Dynamic Adaptive Streaming cooperativo tramite Http e WiFi-Direct

Questo lavoro ha lo scopo di presentare l���implementazione e la valutazione di un���applicazione Android che permetta la riproduzione di uno streaming auto-adattante conforme allo standard DASH sfruttando le funzionalit�� offerte dal player ���ExoPLayer��� a cui viene aggiunta la funzionalit�� di caching e condivisione dei relativi segmenti tramite WiFi-Direct. Questo al fine di raggiungere diversi obiettivi come la riduzione dell���utilizzo di reti mobili, l���aumento della qualit�� e/o una riproduzione pi�� fluida. Si �� inoltre sviluppato un simulatore in C++ che permette di valutare il comportamento dell���applicazione, l���algoritmo usato per la scelta dei segmenti, e i vantaggi correlati.

Cooperative Cognitive Wireless Networks over TV White and Gray Spaces

Wireless networks rapidly became a fundamental pillar of everyday activities. Whether at work or elsewhere, people often benefits from always-on connections. This trend is likely to increase, and hence actual technologies struggle to cope with the increase in traffic demand. To this end, Cognitive Wireless Networks have been studied. These networks aim at a better utilization of the spectrum, by understanding the environment in which they operate, and adapt accordingly. In particular recently national regulators opened up consultations on the opportunistic use of the TV bands, which became partially free due to the digital TV switch over. In this work, we focus on the indoor use of of TVWS. Interesting use cases like smart metering and WiFI like connectivity arise, and are studied and compared against state of the art technology. New measurements for TVWS networks will be presented and evaluated, and fundamental characteristics of the signal derived. Then, building on that, a new model of spectrum sharing, which takes into account also the height from the terrain, is presented and evaluated in a real scenario. The principal limits and performance of TVWS operated networks will be studied for two main use cases, namely Machine to Machine communication and for wireless sensor networks, particularly for the smart grid scenario. The outcome is that TVWS are certainly interesting to be studied and deployed, in particular when used as an additional offload for other wireless technologies. Seeing TVWS as the only wireless technology on a device is harder to be seen: the uncertainity in channel availability is the major drawback of opportunistic networks, since depending on the primary network channel allocation might lead in having no channels available for communication. TVWS can be effectively exploited as offloading solutions, and most of the contributions presented in this work proceed in this direction.

Dynamic Adaptive Streaming over Http: implementazione e analisi sperimentale di algoritmi di rate adaptation su client Android

Il lavoro svolto in questa tesi consiste nell'implementare un'applicazione Android per lo streaming video, conforme allo standard MPEG-DASH. L'obiettivo �� quello di fornire un valido strumento al fine di eseguire delle analisi sperimentali su algoritmi particolari, detti di rate adaptation. MPEG-Dynamic Adaptive Streaming over Http �� uno standard emergente ed �� considerato da molti il futuro dello streaming multimediale. Questa tecnologia consente di auto-regolare la qualit�� del video in base alle condizioni della rete, la capacit�� del dispositivo o le preferenze dell'utente. Inoltre, essendo uno standard, permette di rendere interoperabili i server e i device dei vari fornitori di contenuti multimediali. Nei primi capitoli introduttivi verr�� presentato lo standard e i lavori correlati, successivamente verr�� descritta la mia proposta applicativa: DashPlayer. In conclusione, verr�� compiuta una valutazione sperimentali sugli algoritmi sopracitati che costituiscono la parte logico-funzionale dell'applicazione.

Subjective quality assessment of an adaptive video streaming model

With the recent increased popularity and high usage of HTTP Adaptive Streaming (HAS) techniques, various studies have been carried out in this area which generally focused on the technical enhancement of HAS technology and applications. However, a lack of common HAS standard led to multiple proprietary approaches which have been developed by major Internet companies. In the emerging MPEG-DASH standard the packagings of the video content and HTTP syntax have been standardized; but all the details of the adaptation behavior are left to the client implementation. Nevertheless, to design an adaptation algorithm which optimizes the viewing experience of the enduser, the multimedia service providers need to know about the Quality of Experience (QoE) of different adaptation schemes. Taking this into account, the objective of this experiment was to study the QoE of a HAS-based video broadcast model. The experiment has been carried out through a subjective study of the end user response to various possible clients��� behavior for changing the video quality taking different QoE-influence factors into account. The experimental conclusions have made a good insight into the QoE of different adaptation schemes which can be exploited by HAS clients for designing the adaptation algorithms.

MoNET the Mobile Network Emulation Tool Modulo kernel per l���emulazione del canale wireless

MoNET e' un emulatore per reti wireless mobili, composto da una suite di software distribuiti. MoNET fornisce a ricercatori e sviluppatori un ambiente virtualizzato controllato per lo sviluppo e il test di applicazioni mobili e protocolli di rete per qualsiasi tipologia di hardware e piattaforma software che possa essere virtualizzata. La natura distribuita di questo emulatore permette di creare scenari di dimensione arbitraria. La rete wireless viene emulata in maniera trasparente, quindi la connettivit�� percepita da ogni nodo virtuale, presenta le stesse caratteristiche di quella fisica emulata.