A Multi-tier fog architecture for video on demand streaming

SANTOS, Hugo Leonardo Melo dos

Dissertação

A Multi-tier fog architecture for video on demand streaming

Users are changing their traditional communication paradigm based on voice calls or text messages to real-time or on demand video services consumed on mobile devices. In this sense, the transmission of video content considering an adequate Quality of Experience (QoE) in mobile wireless networking in...

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Autor principal:	SANTOS, Hugo Leonardo Melo dos
Grau:	Dissertação
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Pará 2018
Assuntos:	Computação em nuvem Sistemas multimídia Dispositivos de redes sem fio Computação em névoa CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES REDES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS COMPUTAÇÃO APLICADA
Acesso em linha:	http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10111

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spelling	ir-2011-101112018-10-01T14:03:07Z A Multi-tier fog architecture for video on demand streaming Uma Arquitetura de fogos multi-tier para video on demanda streaming SANTOS, Hugo Leonardo Melo dos CERQUEIRA, Eduardo Coelho http://lattes.cnpq.br/1028151705135221 Computação em nuvem Sistemas multimídia Dispositivos de redes sem fio Computação em névoa CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES REDES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS COMPUTAÇÃO APLICADA Users are changing their traditional communication paradigm based on voice calls or text messages to real-time or on demand video services consumed on mobile devices. In this sense, the transmission of video content considering an adequate Quality of Experience (QoE) in mobile wireless networking infrastructures is a critical issue in both academic and industrial communities. Furthermore, video on demand have a growing consumption over Internet requiring higher bandwidth and lower latency. In this context, a fog computing paradigm can enhance the user experience in wireless networks. Fog computing for video on demand streaming can improve QoE by both video caching and adaptation schemes. However, it is important to evaluate the performance of downloading the videos with diferent codec con_guration and cached closer to the user to measure the gain from the user perspective. We designed a multi-tier fog computing architecture with three levels located in the cloud, nearer the edge and in mobile devices. We evaluated the performance of downloading the video from multiple tier located in distinct geographical with a multimedia application. We assessed in an experimental environment with idle and congested network of streamed videos coded into H.264 and H.265 with three bitrates in a scenario deployed in the FIBRE testbed. We collected QoE metrics, playback start time, freeze times, QoS metric, round-time trip, and energy consumption to analyze the gains for each video configuration. These results showed an important understanding about cache, codec and bitrate schemes in multimedia networking scenarios. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Os usuários estão mudando seus hábitos de comunicação tradicional com base em chamadas de voz ou mensagens de texto para serviços de vídeo em tempo real ou sob demanda consumidos em dispositivos móveis. Nesse sentido, a transmissão de conteúdo de vídeo considerando uma Qualidade de Experiência (QoE) adequada nas infraestruturas de redes sem fio móvel é um problema crítico nas comunidades acadêmicas e industriais. Além disso, o vídeo sob demanda tem um consumo crescente na Internet, exigindo maior largura de banda e menor latência. Neste contexto, um paradigma de computação em névoa pode ser aplicado para melhorar a experiência do usuário em redes sem fio. A computação em névoa pode melhorar a QoE para transmissão de vídeo sob demanda, tanto fazendo cache de vídeo quanto fazendo adaptação de conteúdo na borda da rede. No entanto, é importante avaliar o desempenho do download de vídeos com diferentes configurações de codec e em cache mais próximo do usuário para medir o ganho sob perspectiva do usuário. Projetamos uma arquitetura de computação em névoa de váriias camadas com 3 níveis localizados na nuvem, um perto da borda e outra nos dispositivos móveis. Avaliamos o desempenho do download do vídeo de vários níveis localizados em aplicações geográficas distintas para aplicações multimídia. Nós avaliamos em um ambiente experimental com rede livre e congestionada de vídeos transmitidos codificados em H.264 e H.265 com 3 taxas de bits em um cenário implantado no testbed FIBRE. Nós coletamos métricas de QoE, tempo de inicial para reprodução, tempo de congelamento, métricas de QoS, tempo de viagem ida e volta do pacote e consumo de energia para analisar os ganhos para cada configuração de vídeo. Esses resultados mostraram uma compreensão importante do uso de cache , codec e taxa de bits em cenários de redes multimídia. 2018-08-07T16:38:20Z 2018-08-07T16:38:20Z 2018-03-05 Dissertação SANTOS, Hugo Leonardo Melo dos.A Multi-tier fog architecture for video on demand streaming. 2018. 67f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2018. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Disponível em: <http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10111>. Acesso em:. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10111 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica 1 CD-ROM
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description	Users are changing their traditional communication paradigm based on voice calls or text messages to real-time or on demand video services consumed on mobile devices. In this sense, the transmission of video content considering an adequate Quality of Experience (QoE) in mobile wireless networking infrastructures is a critical issue in both academic and industrial communities. Furthermore, video on demand have a growing consumption over Internet requiring higher bandwidth and lower latency. In this context, a fog computing paradigm can enhance the user experience in wireless networks. Fog computing for video on demand streaming can improve QoE by both video caching and adaptation schemes. However, it is important to evaluate the performance of downloading the videos with diferent codec con_guration and cached closer to the user to measure the gain from the user perspective. We designed a multi-tier fog computing architecture with three levels located in the cloud, nearer the edge and in mobile devices. We evaluated the performance of downloading the video from multiple tier located in distinct geographical with a multimedia application. We assessed in an experimental environment with idle and congested network of streamed videos coded into H.264 and H.265 with three bitrates in a scenario deployed in the FIBRE testbed. We collected QoE metrics, playback start time, freeze times, QoS metric, round-time trip, and energy consumption to analyze the gains for each video configuration. These results showed an important understanding about cache, codec and bitrate schemes in multimedia networking scenarios.
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