Adaptive video streaming over peer-to-peer networks

Abstract

Popüler video servislerinin çoğunluğu sunucu-kullanıcı mimarisine dayalı olsa da, bantgenişliği kapasitesinin ölçeklenebilirliğine, işlem gücüne ve depolama kapasitesine olanihtiyaçların artması, eşler arası (P2P) çözümleri gelecek vaadeden alternatifler halinegetirmiştir. Fakat P2P teknolojilerin kendine özgü zorlukları ve engelleri vardır. Eşlerinsahip oldukları bant genişliklerinin zamanla değişebilmesi veya eşlerin habersizcesistemden çıkabilmeleri bu zorluklara örneklerdir. Ölçeklenebilir video kodlama ve çoklubetimle video kodlama teknikleri, öngörülemez eş ve kanal durumlarına karşı daha iyiadaptasyon sağlamak amacı ile tasarlanmıştır. Fakat bu video kodlama tekniklerinikullanarak, bugünkü ve gelecekteki P2P sistemleri ve protokollerine dayanan eksiksiz vegerçekçi araştırma sonuçları çok nadiren bildirilmiştir. Yapılan araştırmaların çoğunluğumerkezi-ağaç topolojilerini kullananlar gibi ya gerçek dışı P2P protokollere dayanıyor yada basit video kodlama tekniklerini kullanıyor. Bununla beraber, yayınlanan sonuçlar dahem ağın genel durumu bakımından hem de her bir kullanıcının ya da eşin aldığı görüntükalitesi bakımından oldukça sınırlı. Bu tezde, ilk olarak iyi bir adaptasyon sağlayan veağdan daha çok faydalanan ara bellek güdümlü parça isteği zaman tablosu oluşturmayöntemi öneriyoruz. İkinci olarak, ölçeklenebilir video kodlamada iki katman ve daha çokkatman kullanımının P2P video akıtımındaki başarımlarını inceliyoruz. Üçüncü ve sonolarak, ölçeklenebilir video kodlama ve çoklu betimle video kodlama tekniklerinin P2Pağlar üzerindeki başarımlarını kapsamlı deneyler ile değerlendiriyoruz ve hangi durumdahangi video kodlama tekniği tercih edilmelidir gibi önemli anahtar sorulara cevaplarveriyoruz.

Although most popular video services are based on the server-client architecture, growingneed for scalability of bandwidth capacity, processing power and storage space makes P2Psolutions a promising alternative. However, P2P has its own drawbacks, such as peerunpredictability, since the bandwidth of the peers may change over time or they maysimply quit without any graceful notification. Solutions such as scalable video coding(SVC) and multiple description video coding (MDC) have been proposed for betteradaptation to unpredictable channel/peer conditions but complete and realistic results arerarely reported over current and future P2P systems and protocols. Most results reported inthe literature either have unrealistic P2P protocols such as centralized tree-based solutions,or they employ very basic encoding approaches with limited results from both networkutilization and end-user video quality perspectives. In this thesis, we first propose a newchunk scheduling method based on buffer driven prioritization of layered chunks for betteradaptation and higher network utilization. Second, we evaluate use of higher number ofSVC layers in pull-based P2P streaming. Third, we extensively evaluate the performancesof SVC and MDC video steaming over P2P networks, and provide answers to keyquestions such as if and when SVC and MDC methods should be preferred over P2Pnetworks.