Peer-to-peer multipoint video conferencing using layered video

Abstract

Uç noktalarda katmanlı video isleme yöntemi ile iki katman olarak islenen videogörüntüleri kullanan yeni bir esler arası çok noktalı video konferans mimarisisunulmaktadır. Bu mimari, düsük bant genisliğine (bir video alıs ve gönderis) sahipkullanıcılara, bir noktadan bir noktaya konferans için gerekli ağ ve islemci gücündendaha fazlasına gerek duymadan çok noktalı konferans yetisi vermektedir. Dahaönceki çalısmadan farklı olarak, bazı katılımcıların taban kalitede video izlemesikarsılığında, her katılımcının, istediği katılımcıyı herhangi bir zaman ve düzenlesimdeizleyebilmesine olanak sağlamaktadır. Kullanılabilecek katmanlı video islemeyaklasımları betimlenmis, esler arası video gönderimi için bir protokol gelistirilmis vebenzetimler yapılmıstır. Protokolun basarımı incelenmistir. Prototip bir uygulamagelistirilmis ve basarılı bir sekilde gerçek hayata geçirilmistir. Birden fazla gönderimidestekleyen bant genisliklerinin etkileri incelenmistir.Ayrıca, taban katman video izleyenlerin sayısını ve eslerin gözlemlediği gecikmeyiazaltmayı ve birden fazla alıs bant genisliğine sahip kullanıcıları desteklemek üzere,karsılanan ek video taleplerinin sayısını arttırmayı hedefleyen bir çoklu eniyilemeyaklasımı gelistirilmistir. Bu hedeflerin her birine önem katsayıları atayan bir yöntemsunulmus ve açıklanmıstır. Sunulan çoklu eniyileme yaklasımının, sistem içindekikullanımı, örnek senaryolarla betimlenmistir. Sistem özellikleri tanımlanmıs vedoğrulanmıstır. Videonun güvenli bir sekilde iletimi için, kimlik doğrulama, bütünlükkontrolü ve inkar önleme destekleyen bir çözüm sunulmus ve etkinliği benzetimlerlegösterilmistir.

A new peer-to-peer architecture for multipoint video conferencing using layeredvideo coding with two layers at the end hosts is presented. The system targetsend points with low bandwidth network connections (single video in and out) andenables them to create a multipoint conference without any additional networkingand computing resources than what is needed for a point-to-point conference. Incontrast to prior work, it allows each conference participant to see any otherparticipant at any given time under all multipoint configurations of any number ofusers, with a caveat that some participants may have to receive only the baselayer video. Layered video encoding techniques usable within this architectureare described. A protocol for the peer-to-peer video transmission approach hasbeen developed and simulated. Its performance is analyzed. A prototype hasbeen implemented and successfully deployed. The effects of upload bandwidthsthat can support multiple video signals are investigated.Furthermore, a multi-objective optimization approach to minimize the number ofbase layer receivers, to minimize the delay experienced by the peers and tomaximize the granted additional requests to support peers having multiple inputbandwidths has been developed. A technique assigning importance weights toeach of the objectives is proposed and explained. The use of the proposed multiobjectiveoptimization scheme is demonstrated through example scenarios. Thesystem has been fully specified and verified. To ensure secure transmission ofvideo, a scheme providing authentication, integrity and non-repudiation ispresented and its effectiveness is shown through simulations.