Tecnologías Específicas

Ingeniería de Computadores
Tecnologías de la Información

Descripcion y Objetivos

Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) [1], también conocido como MPEG-DASH, es una técnica de streaming adaptativo que permite transmitir contenido multimedia de alta calidad por Internet desde servidores web convencionales. Para ello, se basa en el protocolo HTTP, ampliamente utilizado y compatible con la mayoría de los dispositivos y redes. MPEG-DASH funciona dividiendo el contenido en segmentos pequeños y codificándolos a diferentes niveles de calidad. De esta forma, el reproductor de vídeo puede ajustar la calidad del streaming según las condiciones de la red, evitando interrupciones o retrasos en la reproducción.

Esta tecnología resulta ideal para el consumo de contenidos bajo demanda, en el que el contenido ya se encuentra previamente codificado y el cliente hace uso de un buffer para descargar los segmentos con antelación a su reproducción. Este buffer, a su vez, le permite al cliente anticiparse a problemas en la red, optando por segmentos de más reducido tamaño si detecta que la ocupación de dicho buffer está alcanzando un umbral mínimo debido a una reducción en el ancho de banda del enlace. Por tanto, el control sobre la selección de calidad recae en el cliente.

Cuando se trata de contenidos en vivo, la capacidad de buffering se anula (o se reduce notablemente), y con ello la capacidad del cliente para adaptarse a cambios en la red. Una solución a este problema sería dotar al servidor de la capacidad de controlar el flujo consumido por el cliente. Estándares existentes como Server and Network Assisted DASH (SAND) [2], también conocido como MPEG-SAND, tratan de llevar esto a la práctica permitiendo a cliente y servidor tener una comunicación bidireccional, pero su complejidad ha hecho que haya sido poco implementado en aplicaciones reales.

Arquitecturas definidas recientemente como Multi-Access Edge Computing (MEC) [3] por la organización ETSI, relativa a la computación en el borde, ofrecen servicios que proporcionan información acerca de la red de acceso de los clientes. Esta información permite, a su vez, realizar predicciones sobre los parámetros de la red a corto plazo [4, 5]. Gracias a estas predicciones, el servidor podría anticiparse a reducciones del ancho de banda para cada cliente y restringir el conjunto de segmentos ofrecidos, en particular los que requieren mayor ancho de banda. De este modo, se evitarían interrupciones en la reproducción del contenido multimedia y mejoraría la calidad de la experiencia del usuario (QoE).

En este contexto, este TFG se marca como objetivo desarrollar técnicas en la parte de servidor que, en base a la información de predicción del ancho de banda de los clientes obtenida en el marco de una arquitectura MEC, permita ajustar el conjunto de segmentos ofrecidos al usuario de forma totalmente transparente para el mismo. Con ello, se pretende que reproductores MPEG-DASH convencionales obtengan menos interrupciones, y por tanto mayor QoE, en un escenario en un escenario de consumo de contenidos multimedia en vivo.

 

Metodología y Competencias

Se llevarán a cabo reuniones periódicas semanales o bisemanales en las que se llevará a cabo un control del progreso del siguiente plan de trabajo:

1. Revisión de los conceptos básicos sobre codificación de vídeo, el protocolo HTTP, los estándares MPEG-DASH y MPEG-SAND, y la arquitectura ETSI MEC.
2. Análisis de las soluciones MPEG-DASH y MPEG-SAND actuales, y sus problemas en el contexto de consumo de contenidos multimedia en vivo.
3. Diseño de una propuesta basada en la arquitectura ETSI MEC que provea segmentos multimedia a cada cliente en base a la predicción del ancho de banda disponible.
4. Desarrollo de la propuesta.
5. Evaluación de la propuesta en un entorno simulado de múltiples clientes.
6. Escritura de la memoria.

Las competencias desarrolladas a lo largo de este proyecto son:

• [CO1] Capacidad para diseñar, desarrollar, seleccionar y evaluar aplicaciones y sistemas informáticos, asegurando su fiabilidad, seguridad y calidad, conforme a principios éticos y a la legislación y normativa vigente.
• [CO5] Conocimiento, administración y mantenimiento sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.
• [CO11] Conocimiento y aplicación de las características, funcionalidades y estructura de los Sistemas Distribuidos, las Redes de Computadores e Internet y diseñar e implementar aplicaciones basadas en ellas. 
• [IC3] Capacidad de analizar y evaluar arquitecturas de computadores, incluyendo plataformas paralelas y distribuidas, así como desarrollar y optimizar software para las mismas.
• [TI4] Capacidad para seleccionar, diseñar, desplegar, integrar y gestionar redes e infraestructuras de comunicaciones en una organización.
• [TI6] Capacidad de concebir sistemas, aplicaciones y servicios basados en tecnologías de red, incluyendo Internet, web, comercio electrónico, multimedia, servicios interactivos y computación móvil.

 

Medios a utilizar

Los recursos software utilizados por este trabajo son de libre disposición. Cualesquiera medios hardware requeridos por el alumno o alumna para su realización podrán ponerse a su disposición en la ESII o en el I3A.

 

Bibliografía

• [1] Information technology — Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH) — Part 1: Media presentation description and segment formats. ISO/IEC 23009-1:2022, ISO, 2022.
• [2] Information technology — Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH) — Part 5: Server and network assisted DASH (SAND). ISO/IEC 23009-5:2017, ISO, 2017.
• [3] Multi-access Edge Computing (MEC); Framework and Reference Architecture. ETSI GS MEC 003 V3.1.1, ETSI, 2022. Accessed: Oct. 11, 2023. [Online]. Available: https://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/MEC/001_099/003/03.01.01_60/gs_MEC003v030101p.pdf 
• [4] Multi-access Edge Computing (MEC); Radio Network Information API. ETSI GS MEC 012 V2.2.1, ETSI, 2022. Accessed: Oct. 11, 2023. [Online]. Available: https://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/MEC/001_099/012/02.02.01_60/gs_MEC012v020201p.pdf
• [5] Multi-access Edge Computing (MEC); WLAN Access Information API. ETSI GS MEC 028 V2.3.1, ETSI, 2022. Accessed: Oct. 11, 2023. [Online]. Available: https://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/MEC/001_099/028/02.03.01_60/gs_MEC028v020301p.pdf