TCP Protocol Optimization for HTTP Adaptive Streaming

Chiheb Ben Ameur 1, 2
2 ATNET - Advanced Technolgy in Networking
IRISA-D2 - RÉSEAUX, TÉLÉCOMMUNICATION ET SERVICES
Résumé : Le streaming vidéo adaptatif sur HTTP, couramment désigné par HTTP Adaptive Streaming (HAS), est une technique de streaming vidéo largement déployée sur le réseau Internet pour les services de vidéo en direct (Live) et la vidéo à la demande (VoD). Cette technique utilise le protocole TCP comme protocole de transport. Elle consiste à segmenter la vidéo originale, stockée sur un serveur HTTP (serveur HAS), en petits segments (généralement de même durée de lecture) désignés par "chunks". Chaque segment de vidéo est transcodé à plusieurs niveaux de qualité, chaque niveau de qualité étant disponible sur un chunk indépendant. Le player, du côté du client HAS, demande périodiquement un nouveau chunk une fois par durée de lecture du chunk. Dans les cas communs, le player sélectionne le niveau de qualité en se basant sur l’estimation de la bande passante du/des chunk(s) précédent(s). Étant donné que chaque clients HAS est situé au sein d’un réseau d’accès, notre étude se concentre sur un cas particulier assez fréquent dans l’usage quotidien : lorsque plusieurs clients partagent le même lien présentant un goulet d’étrangement (bottleneck) et se trouvants en état de compétition sur la bande passante. Dans ce cas, on signale fréquemment une dégradation de la qualité d’expérience (QoE) des utilisateurs de HAS et de la qualité de service (QoS) du réseau d’accès. Ainsi, l’objective de cette présente thèse est d’optimiser le protocole TCP pour résoudre ces dégradations de QoE et QoS. Notre première contribution consiste à proposer une méthode de bridage du débit HAS au niveau de la passerelle. Cette méthode est désignée par "ReceiveWindow Tuning Method" (RWTM) et elle consiste dans l’utilisation du principe de contrôle de flux de TCP et l’estimation passive du temps d’aller retour au niveau de la passerelle. Nous avons comparé les performances de cette méthode avec une autre méthode récente implémentée à la passerelle et utilisant une discipline particulière de gestion de la file d’attente, qui est désignée par "Hierarchical Token Bucket shaping Method" (HTBM). Les résultats d’évaluations ont révélé que RWTM a non seulement une meilleure QoE, mais aussi une meilleure QoS de réseau d’accès que pour l’utilisation de HTBM; plus précisément une réduction du délai de mise en file d’attente et une forte réduction du taux de paquets rejetés au niveau du goulot d’étrangement. Notre deuxième contribution consiste à mener une étude comparative combinant huit combinaisons résultant de la combinaison de deux méthodes de bridages, RWTM et HTBM, avec quatres variantes TCP largement déployées, NewReno, Vegas, Illinois et Cubic. Les résultats de l’évaluation montrent une discordance importante entre les performances des différentes combinaisons. De plus, la combinaison qui améliore les performances dans la majorité des scénarios étudiés est celle de RWTM avec Illinois. En outre, nous avons révélé qu’une mise à jour efficace de la valeur du paramètre "Slow Start Threshold", ssthresh, peut accélérer la vitesse de convergence du client vidéo vers la qualité de vidéo optimale. Notre troisième contribution consiste à proposer une nouvelle variante de TCP adaptée aux flux HAS, qu’on désigne par TcpHas ; c’est un algorithme de contrôle de congestion de TCP qui prend en considération les spécifications de HAS. TcpHas estime le niveau de la qualité optimale du flux HAS en se basant sur l’estimation de la bande passante de bout en bout. Ensuite, TcpHas applique, d’une façon permanente, un bridage au trafic HAS en se basant sur le débit d’encodage du niveau de qualité estimé. En plus, TcpHas met à jour ssthresh pour accélérer la vitesse de convergence. Une étude comparative a été réalisée avec une variante de TCP, connue sous le nom Westwood+, qui utilise le mécanisme de la diminution adaptative. Les résultats de l’évaluation ont indiqué que TcpHas est largement plus performant queWestwood+ ; il offre une meilleure stabilité autour de la qualité optimale, il réduit considérablement le taux de paquets rejetés au niveau du goulet d’étrangement, et diminue le délai de la file d’attente.
Liste complète des métadonnées

Littérature citée [127 références]  Voir  Masquer  Télécharger

https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01249840
Contributeur : Chiheb Ben Ameur <>
Soumis le : lundi 4 janvier 2016 - 22:37:49
Dernière modification le : jeudi 15 novembre 2018 - 11:57:46
Document(s) archivé(s) le : vendredi 15 avril 2016 - 15:43:35

Identifiants

  • HAL Id : tel-01249840, version 1

Citation

Chiheb Ben Ameur. TCP Protocol Optimization for HTTP Adaptive Streaming. Modeling and Simulation. Rennes 1, 2015. English. 〈tel-01249840〉

Partager

Métriques

Consultations de la notice

789

Téléchargements de fichiers

1343