Publication: Evaluación de sistemas de transmisión de vídeo sobre redes de distribución de contenidos centradas en información hacia un ICNaaS
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Date
2018-10-03
Authors
Ortiz Murillo, Jordi
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Escuela Internacional de Doctorado
item.page.director
Skarmeta Gómez, Antonio Fernando
Publisher
Universidad de Murcia
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DOI
item.page.type
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Description
Abstract
OBJETIVOS
Las propuestas que formarán parte de esta tesis encaran
la optimización de la transmisión de vídeo sobre la red desde tres metodologías distintas,
una continuista, otra transgresora y finalmente una conciliadora con respecto a su posible
impacto en su adopción sobre la actual red. La metodología continuista está basada en un
protocolo ya estandarizado por el IETF como es SCTP.
Por su parte, la apuesta transgresora pasa por analizar cómo afecta la transmisión de vídeo
en redes de las denominadas FI y cómo nuevos entornos más restrictivos como son las
redes IoT pueden afectar al transporte de vídeo sobre las mismas. Finalmente, la apuesta
conciliadora pasa por aprovechar las posibilidades que ofrece SDN para ofrecer servicios
de transmisión de vídeo avanzados, mejorando las alternativas de forma transparente y no
rupturista.
METODOLOGÍA
La propuesta de empleo de SCTP es específica para la transmisión de vídeo escalable
dadas las propiedades inherentes del mismo. La idea consiste en aprovechar el concepto
de flujos de una asociación SCTP junto con la definición de capas y sus dependencias del
vídeo escalable para permitir distintos tipos de protección para las mismas, dependiendo
de la relevancia de las capas para la decodificación del vídeo. En particular se propone
el uso de H.264/SVC. La evaluación del sistema es realizada mediante simulaciones.
La opción rupturista viene de la mano de HIMALIS y CCN, dos arquitecturas de FI que rompen con la asunción de que una dirección de
red debe estar asociada con una localización, tal y como asumen las redes basadas en
IP. Mientras que HIMALIS ofrece una infraestructura de red completa
con un sistema de rutas basado en direcciones de red, CCN aboga por la metodología
ICN. Evaluamos por tanto
el uso de estas dos arquitecturas para la transmisión de vídeo sobre HTTP producido o consumido por ’cosas’ en el ámbito de IoT. En este caso la metodología empleada es la del despliegue de las arquitecturas
sobre laboratorios globalmente distribuidos y obteniendo repetibilidad mediante
la adopción de sistemas de gestión de experimentación.
Finalmente, esta tesis propone un sistema capaz de sustituir los actuales sistemas
de distribución de contenido CDN de forma transparente,
integrando algunos de sus elementos actuales y aportando características deseables a
dichos sistemas como son la segmentación por proveedor o CDN como servicio de contenidos mediante el uso de SDN. Además una
aproximación de tipo ICN es adoptada, de ahí que nos refiramos en la tesis a ICNaaS, ofreciendo optimizaciones específicas en la red
en cuanto a la localización del contenido basada en la meta-información del mismo, en
particular mostrando el caso de uso de video escalable sobre HTTP. Para ello se define una
arquitectura de capas sobre el controlador SDN y se definen las interfaces a emplear por
los distintas entidades involucradas en la provisión del servicio.
La propuesta es evaluada en dos despliegues reales con un sistema de gestión
de experimentación fruto de la experiencia obtenida durante la evaluación de FI para
garantizar la repetibilidad.
CONCLUSIONES
Para cada alternativa se presentan conclusiones y vías futuras. De entre ellas la más
interesante a corto/medio plazo teniendo en cuenta los últimos acontecimientos en la
comunidad investigadora sería la inclusión de la propuesta de ICN como servicio en entornos
de virtualización de funciones de red o NFV. Además,
aunque el caso de uso para el cual ICNaaS fue diseñado está orientado a la transmisión de
vídeo, el sistema es lo bastante genérico para ser empleado en otros entornos que emplean
HTTP como medio de transporte.
OBJECTIVES
This Thesis focuses on the analysis, applicability and definition of new video
transmission systems intended to enhance the effective network usage, involving the
network itself as part of the solution. The proposals included in this work approach
network optimization for video transmission from three different strategies, conservative,
clean-slate and evolutionary in terms of its possible impact in case of its adoption taking
into account the actual network architecture. The conservative approach is based on an
already IETF standardized protocol, SCTP. The clean-slate approach focuses on analyzing
how video transmission would affect the new FI networks and how new and more restrictive
environment, such as IoT, could affect video transmission on top of them. Finally the
evolutionary approach takes advantage of SDN characteristics to offer advanced video
streaming services, enhancing actual alternatives transparently and without breaking with
actual networking concepts.
METHODOLOGY
The proposal based on SCTP is SVC specific due to its design
characteristics. The main idea is to take profit of the stream definition within an
SCTP association in coordination with the layer definition and its dependencies from
scalable video codecs to provide with different protection levels depending on the layer
relevance for video decoding process. H.264/SVC’s base layer is independently decodable from any other layer and
the enhancement layers serve as enhancements in three different dimensions, size, frame
rate or definition. Hence, it is logical to offer higher protection to those layers of which
other layers depend, having as the main representative the base layer. The evaluation is performed through simulations.
The clean-slate approach is supported by HIMALIS and CCN, two FI architectures that
break with the premise that each network address must be associated with a location, like
in IP networks. While the HIMALIS architecture offers a complete network infrastructure
with a routing system based on network addresses, CCN follows an ICN methodology with
a routing system leveraging on URL being the content the objective and not its location.
Therefore this work evaluates the usage of these two architectures for video transmission
on top of HTTP thus following the last tendencies in this field. Additionally this Thesis
evaluates the possibilities offered by such systems in terms of transmitting video produced
or consumed by ’things’ in the IoT context. In this case the methodology followed is the
deployment of the architectures over globally distributed laboratories
achieving the desired repeatability by means of adopting experimentation management
systems.
Finally, a system envisioned to transparently replace current CDNs services is
proposed, integrating some of their current elements and adding desirable characteristics
to such systems like provider based segmentation or CDN as a Service leveraging on
SDN. Furthermore, ICN philosophy is adopted, therefore the term ICNaaS is used,
offering specific in-network optimizations in terms of content location based on its own
meta-information, in particular showing the scalable video streaming over HTTP use case.
To that end, a layered architecture sitting on top of the SDN controller is defined in addition
to the interfaces to be used by the variety of entities involved in the service provision. The proposal is evaluated in two different real deployments on top of University of Murcia network. In addition, the system evaluation leverages on an experimentation management
system.
CONCLUSIONS
For each alternative conclusions and future work is presented. Among them, the
more interesting in the short-term taking into account the current events in the research
community is the inclusion of ICNaaS in NFV environments. Although the ICNaaS has
been designed having in mind video streaming, the system is generic enough to be applied
to other environments in which are transported on top of HTTP.
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