Content Generation and Practical Applications for Dynamic Adaptive Streaming over HTTP with a Focus on Mobile and Peer-Assisted Streaming

Lederer … ist der Titel einer der beiden besten Diplom- bzw. Magisterarbeiten aller Studien der Technischen Fakultät an der Universität Klagenfurt und wurde vom Förderverein Technische Fakultät mit EUR 1.000,– ausgezeichnet. Dem Autor und Preisträger, Herrn Mag. Dipl.-Ing. Stefan Lederer, wurde der Preis im Rahmen der Generalversammlung 2013 übergeben und die Arbeit wird hier kurz vorgestellt:

Im den letzten Jahren wurde adaptivem HTTP-Streaming viel Aufmerksamkeit geschenkt und mit Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) steht hierzu nun auch ein internationaler MPEG-Standard zur Verfügung. Diesem Bereich widmen sich nun viele wissenschaftliche Arbeiten, jedoch werden größtenteils eigenen Inhalte, die nicht öffentlich verfügbar sind, als Basis für Untersuchungen verwendet, womit ein objektiver Vergleich, z.B. von Adaptionsalgorithmen, kaum möglich ist. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit eine öffentlich verfügbare Datenbasis für Experimente mit DASH erstellt und öffentlich bereitgestellt. In dieser Arbeit wird hierzu eine detaillierte Analyse der Content-Generierung für adaptive HTTP- Streaming-Systeme vorgestellt. Weiters wurde das Open Source Tool DASHEncoder entwickelt, mit welchem das vorgestellte Dataset erstellt wurde. Basierend auf dem Dataset wurde der Einfluss von Segmentlängen, sowie der Konfiguration von HTTP- Servern bzw. Verbindungen auf das Streaming evaluiert. Hierbei wird vor allem auf die Vor- und Nachteile sowie die optimalen Segmentlängen für die verschiedenen Szenarien eingegangen.

Zwei der wesentlichsten Merkmale von MPEG DASH sind die Datenübertragung auf Basis der vorhandenen HTTP-basierten Infrastruktur ohne spezialisierte Streamingserver, sowie die Fähigkeit der Anpassung an sich verändernde Bandbreitenbedingungen während des Streamings. Vor allem in mobilen Umgebungen hat diese Anpassbarkeit eine sehr hohe Relevanz. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit eine detaillierte Evaluierung der aktuellen Implementierung von MPEG DASH im Vergleich zu den populärsten proprietären Systeme (Microsoft Smooth Streaming, Adobe Dynamic Streaming und Apple HTTP Live Streaming) auf deren Einsetzbarkeit in sich bewegenden Fahrzeugen durchgeführt. Die hierbei erzielten Ergebnisse zeigen deutlich, dass MPEG-DASH sehr gut mit den

proprietären State-of-the-Art-Produkten konkurrieren kann und somit als eine ausgereifte Lösung für die Praxis betrachtet werden kann.

Darüber hinaus präsentiert diese Masterarbeit das Konzept des Peer-assisted DASH, welches das Ziel hat, den Upload einzelner Clients zu nützen um somit die Bandbreite und Infrastrukturkosten des Servers bzw. des Content-Delivery-Networks zu reduzieren. Hierbei wurde vor allem darauf geachtet, dass durch den Einsatz von Peer-assisted DASH die Standard-Konformität nicht beeinträchtigt wird. Weiters wird eine Evaluierung des Systems basierend auf einer Simulationsumgebung im Vergleich zu herkömmlichem DASH-Streaming vorgestellt, um die Umsetzbarkeit und das Potenzial von Peer-assisted DASH zu zeigen. Aus den Ergebnissen der Evaluierung ist ersichtlich, dass dieses Konzept eine Reduzierung der Bandbreite sowie der Infrastrukturkosten der Content-Provider um bis zu 25% bewirken kann. Hierbei werden die Kosteneinsparungen basierend auf den aktuellen Amazon- CloudFront-Preismodel berechnet, wodurch schlussendlich auch eine Brücke zu den Kostenbedürfnissen der Industrie geschlagen wird.

Teile dieser Arbeit wurden im Rahmen von drei internationalen Konferenzen veröffentlich und präsentiert:

  • Stefan Lederer, Christopher Müller and Christian Timmerer, “Towards Peer- Assisted Dynamic Adaptive Streaming over HTTP”, In Proceedings of the IEEE International Packet Video Workshop 2012, Munich, Germany, May 10- 11, 2012.
  • Christopher Müller, Stefan Lederer and Christian Timmerer, “An Evaluation of Dynamic Adaptive Streaming over HTTP in Vehicular Environments”, In Proceedings of the ACM Multimedia Systems Conference 2012 and the 4th ACM Workshop on Mobile Video, Chapel Hill, North Carolina, February 24, 2012.
  • Stefan Lederer, Christopher Müller and Christian Timmerer, “Dynamic Adaptive Streaming over HTTP Dataset”, In Proceedings of the ACM Multimedia Systems Conference 2012, Chapel Hill, North Carolina, February 22-23, 2012.

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