Resource-aware and quality-fair video-streaming using multiple adaptive TCP connections

Jung, Young H.,Choe, Yoonsik Elsevier 2010 Computers & electrical engineering Vol.36 No.4

<P><B>Abstract</B></P><P>In this paper, we present a resource-aware and quality-fair video content sharing system. When a video sharing server has insufficient uplink bandwidth and needs to serve multiple video content sharing services via streaming or downloading to other client peers using TCP transport, each service shares the limited uplink bandwidth equitably, due to the fair sharing characteristics inherent in TCP. However this bandwidth fair sharing cannot always guarantee quality fairness among the services, due to the specific requirements for video-streaming services, such as the playout rate and the size of the playout buffer. In our system, the server uses multiple TCP connections adaptively, depending on the anticipated status of each client playout buffer, to guarantee the bandwidth of each video-streaming session. By guaranteeing the quality of each video-streaming session, without the quality loss of other service sessions, the proposed system can successfully achieve service quality fairness. Simulation results show that our proposed algorithm can dramatically enhance the quality of each streaming session and thus provide service quality fairness among simultaneous multiple heterogeneous video-streaming services and content download services.</P>

Implementation Method for DASH-based Free-viewpoint Video Streaming System

서민재,백종호 한국인터넷정보학회 2019 인터넷정보학회논문지 Vol.20 No.1

Free-viewpoint video (FVV) service provides multi viewpoints of contents and synthesizes intermediate video files which are not captured on some view angles so that enables users to watch as they choose wherever they want. Synthesizing video is necessary technique to provide FVV video service, because every video of the FVV contents for different view angles cannot be stored to the content server physically. For the reason, fast view synthesis can improve the quality of video service and increase user's satisfaction. One of the studies for FVV service, a method was proposed to transmit FVV service based on DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP). There is big advantage on using DASH that it is commonly used to transport video service. However, the method was only a conceptual proposal, so it is difficult to implement the system using the proposal. In this paper, we propose an implementation method to provide real-time FVV service smoothly. We suggest a system structure and operation method on the server and client side in detail, which is to be applicable to synthesize video quickly. Also, we suggest generating FVV service map additionally which controls a FVV service overall. We manage real-time information of the whole service through the service map. The service can be controlled by reducing the possible delay from network situation.

A Proposal for Zoom-in/out View Streaming based on Object Information of Free Viewpoint Video

서민재,Jong-Ho Paik,Goo-Man Park 한국인터넷정보학회 2022 KSII Transactions on Internet and Information Syst Vol.16 No.3

Free viewpoint video (FVV) service is an immersive media service that allows a user to watch it from a desired location or viewpoint. It is composed of various forms according to the direction of the viewpoint of the provided video, and includes zoom in/out in the service. As consumers' demand for active watching is increasing, the importance of FVV services is expected to grow gradually. However, additional considerations are needed to seamlessly stream FVV service. FVV includes a plurality of videos, video changes may occur frequently due to movement of the viewpoint. Frequent occurrence of video switching or re-request another video can cause service delay and it also can lower user's quality of service (QoS). In this case, we assumed that if a video showing an object that the user wants to watch is selected and provided, it is highly likely to meet the needs of the viewer. In particular, it is important to provide an object-oriented FVV service when zooming in. When video zooming in in the usual way, it cannot be guaranteed to zoom in around the object. Zoom function does not consider about video viewing. It only considers the viewing screen size and it crop the video view as fixed screen location. To solve this problem, we propose a zoom in/out method of object-centered dynamic adaptive streaming of FVV in this paper. Through the method proposed in this paper, users can enjoy the optimal video service because they are provided with the desired object-based video.

비디오 스트리밍 서비스를 위한 지연경향 기반의 전송률 조절 기법

박정현(Junghyun Park),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2012 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.39 No.6

통신 기술과 사용자 단말기의 발달로 비디오 스트리밍 서비스에 대한 사용자의 관심과 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 비디오 스트리밍 서비스의 품질을 향상시키기 위한 전송률 조절 기법이 연구되고 있다. 그러나 기존의 전송률 조절 기법은 패킷 손실을 기반으로 네트워크 상태를 인지하고 전송률을 조절하기 때문에 패킷 손실에 의한 비디오 화질 열화를 발생시키는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기위해 본 논문에서는 네트워크의 지연경향을 기반으로 비디오 스트리밍의 전송률을 조절하는 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 패킷 손실이 발생하기 전에 네트워크의 지연경향을 기반으로 네트워크의 혼잡상태를 판단하고 비디오 스트리밍의 전송률을 조절함으로써 패킷 손실을 줄여 비디오 화질 열화를 예방한다. 실험을 통하여 제안하는 전송률 조절 기법이 적은 패킷 손실을 발생시켜 스트리밍 품질을 향상시키는 것 을 확인하였다. Due to the development of handheld devices and communication technology, interests and demands for various forms of video streaming services have been increasing. Thus, the rate control schemes are studied to improve the quality of video streaming service. However, previous rate control schemes aware network status based on packet losses. These packet losses degrade the quality of video streaming. In this paper, we propose a delay trend-based rate control scheme to improve the quality of streaming by reducing packet losses. The proposed scheme reduces the packet losses by adjusting the transmission rate based on the network delay trend before a packet loss occurs. Through the simulation results, we prove that our scheme improves the quality of video streaming by causing less packet losses.

인터넷 스트리밍 서비스를 위한 요청 기반 비디오 프록시 서버 관리 기법의 설계

이준표(Jun-Pyo Lee),조철영(Chul-Young Cho),이종순(Jong-Soon Lee),김태영(Tae-Yeong Kim),권철희(Cheol-Hee Kwon) 한국컴퓨터정보학회 2010 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.15 No.6

비디오 프록시 서버의 저장장치는 원격지의 주 서버의 저장 공간에 비해 비교적 제한된 비디오 저장 공간을 가진다. 따라서 오랜 시간동안 사용자에 의해 요청되지 않은 데이터를 저장장치로부터 제거하고 새롭게 요청된 비디오를 해당 공간에 저장하는 비디오 데이터 교환은 빈번하게 발생된다. 이를 위해 본 논문에서는 비디오 프록시 서버의 저장장치 저장 공간에서 요청될 가능성이 가장 낮은 비디오를 선정하고 제거하는 효율적인 데이터 교환 방법과 데이터교환 빈도수를 효과적으로 감소시키기 위한 요청 패턴 기반 비디오 프록시 서버 관리 기법을 제안한다. 제안하는 기법을 위해 비디오프록시 서버의 메모리가 활용된다. 기존의사용자에 의해 요청되어 메모리에 적재된 비디오의 세그먼트를 새로운 사용자가 요청하여 소비할 경우 해당 세그먼트는 메모리에 지속적으로 상주하게 된다. 메모리에 상주하는 비디오는 사용자들의 요청 패턴에 따라 비디오 프록시 서버의 저장 공간에 저장된다. 실험을 통해 제안하는 알고리즘이 기존의 알고리즘 보다 높은 패킷 적중률과 보다 적은 패킷 교환 횟수를 보인다는 것을 확인한다. Due to the limited storage space in video proxy server, it is often required to replace the old video data which is not serviced for long time with the newly requested video. This replacement causes the service delay and increase of network traffic. To circumvent this problem, we propose the an efficient replacement scheme in a video proxy server. In addition, we present a video data management technique for decreasing the number of replacement in video proxy server. For this purpose, we employ a memory in video proxy server. If the video segment which is loaded in memory is requested once again by a different user, this segment is resided in memory. The video in the memory is stored in the video proxy server depending on the consuming pattern by users. The simulation results show that the proposed algorithm performs better than other algorithms in terms of packet hit rate and number of packet replacement.

다양한 클라이언트 요청율에 적용가능한 주문형 비디오 스트리밍을 위한 동적 스킴 트랜지션 기법

김현주(Hyun-Joo Kim),염헌영(Heon-Young Yeom) 한국정보과학회 2006 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.12 No.3

네트워크를 통한 주문형 비디오 스트리밍 서비스를 제공하기 위해서는 클라이언트의 서비스 요청이 많은 비디오 뿐만 아니라 서비스 요청이 적은 비디오에 대한 서비스도 효율적으로 제공할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 클라이언트의 다양한 서비스 요청율에 대해 동적으로 서비스 스킴을 변환시켜가면서 클라이언트의 QoS를 비슷한 수준으로 유지시키고 효율적으로 서비스를 제공할 수 있도록 하는 동적 비디오 스트리밍 기법을 제안한다. 클라이언트의 서비스 요청이 적을 때는 휴리스틱 기법에 의해 서비스를 제공하고 서비스 요청이 많을 때는 주기적 방송(Periodic Broadcasting)기법 중 Striping Broadcast를 사용하여 서비스를 제공한다. 서버는 사용하는 채널 수로 클라이언트 요청율의 변화를 감지하며 이에 따라 더 효율적인 기법으로 서비스 스킴을 전환한다. 이 같은 스킴 트랜지션(scheme transition)에 대해 서비스요청율을 변화시킨 것과 현재 스트리밍 서비스를 제공하고 있는 업체에서 얻은 트레이스를 통해 시뮬레이션을 수행하였으며 합당한 수준의 성능이 나옴을 확인할 수 있었다. To provide on-demand video streaming services through the network, video objects with both high and low client request rates should be served efficiently. In this paper, we propose a dynamic on-demand streaming approach for providing services efficiently regardless of the client request rate. This approach can maintain QoS by transitioning the service scheme according to the request rate. The server provides services by the Heuristic broadcasting approach when the client request rate is low and by Striping broadcast, one of many Periodic broadcast approaches, when the client request rate is high. The server knows the variations of client request rates by the number of service channels and decides the transition to more efficient service schemes on its own. We simulated this scheme transition with various client request intervals and traces from a company providing streaming services. The results show that the performance of our approach is reasonable.

Seamless Video Switching System for Service Compatible 3DTV Broadcasting

김상진,전태현 한국전자통신연구원 2016 ETRI Journal Vol.38 No.5

Broadcasting services such as multi/single channel HDTV and 3DTV/2DTV use a multi-channel encoder that changes the bitrate and composition of the video service depending on the time. However, this type of multi-channel encoder could cause a longer latency owing to the variable bitrate and relatively bigger size of the buffers, which results in the same delay as in 3DTV even for a conventional DTV service. On the other hand, systems built based on separate encoders, each of which is optimized for the target service, might not have such latency problems. Nevertheless, there might be a distortion problem in the image and sound at the time of a switchover between two encoders with different output bitrates and group of picture structures. This paper proposes a system that can realize a seamless video service conversion using two different video encoders optimized for each video service. An overall functional description of the video service change control server, which is a main control block for the proposed system, is also provided. The experiment results confirm the seamless switchover and reduced broadcasting latency of DTV services compared with a broadcasting system composed of a multi-channel encoder system.

PMSS 시스템에서 서버/클라이언트 간 서비스 모델의 성능분석

이민홍,김경훈,남지승,Lee, Min-Hong,Kim, Kyung-Hoon,Nam, Ji-Seung 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지 A Vol.11 No.3

본 논문은 단일 주문형 비디오 환경에서의 서버/클라이언트 미디어 서비스 모델을 분석하고 이를 병렬 주문형 비디오 환경에 적용함으로써 보다 나른 사용자 QoS(Quality of Service)를 제공하고자 한다. 미디어 서비스 모델로는 클라이언트가 데이터를 요청하고 서버가 전달해주는 Client Pull 모델과 서버 측에서 일방적으로 데이터를 전달해 주는 Server Push 모델 그리고 두 모델을 통합한 IPP(Interleaving Pull & Push) 서비스 모델로 크게 나뉜다. 병렬 주문형 비디오 환경을 위해 병렬형 미디어 스트리밍 서비스, 즉 단일 클라이언트를 위해 다수의 서버들이 동시에 서버에 참여하는 PMSS(Parallel Media Streaming Service) 시스템을 구축하였으며, 단일/병렬 주문형 비디오 환경에서 네트워크상 전달지연과 클라이언트 버퍼 내 데이터 잔여량 인자를 통하여 각 서비스 모델간 성능을 비교 분석하였다. 실험을 통해 병렬 주문형 비디오 환경에서 IPP 서비스 모델이 가장 적은 전달지연과 안정적인 클라이언트 버퍼를 유지함을 알 수 있었다. 이를 통해 사용자에게 보다 나은 서비스를 제공할 수 있음을 확인하였다 This paper provides the higher user QoS(Quality of Service) by analyzing media service model between server and client in single VoD(Video on Demand) environment and applying it to parallel VoD environment. Media service model is divided into the Client Pull, Server Push, and IPP(Interleaving Pull & Push) model. A server sends data based on client's request in the Client Pull Model. A server one-sidedly sends data without client's request in the Server Pull model. And the WP model unites above two models. For a parallel VoD environment, We built the PMSS system which provides the parallel media streaming services that one client is simultaneously served by several servers. In the single and parallel VoD environment, We compare and analyze the performance of service models with respect to network delay and data size in buffer. In this experiment, we found that IPP service model keeps the least network delay and stable client buffer in the parallel VoD environment. This result shows that PMSS can provide the more quality of service.

HTTP 적응적 스트리밍에서 사용자 체감품질 향상을 위한 부드러운 비디오 품질 조절 기법

정욱헌(Ukheon Jeong),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2013 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.40 No.5

최근 HTTP 적응적 스트리밍 서비스가 주목 받고 있다. HTTP 적응적 스트리밍 서비스는 TCP를 기반으로 데이터를 전송하기 때문에 빈번한 비디오 품질 변화가 발생하여 사용자 체감품질이 감소되는 문제가 있다. 따라서 사용자 체감품질을 향상시키기 위해서는 평활도(Smoothness)를 고려한 비디오 품질 조절 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 HTTP 적응적 스트리밍 서비스의 사용자 체감품질을 향상시키기 위해 SR-HAS(Smooth Rate Adaptation for HTTP Adaptive Streaming) 기법을 제안한다. SR-HAS 기법은 MSD(Media Segment Duration), SFT(Segment Fetch Time) 그리고 클라이언트의 버퍼 상태를 고려하여 비디오 품질을 조절함으로써 품질 변화를 감소시킨다. 실험 결과를 통해 본 논문에서 제안한 SR-HAS기법이 HTTP 적응적 스트리밍 서비스에서 사용자 체감품질을 향상시키는 것을 확인하였다. Recently, HTTP adaptive streaming service is gaining attention. Since the HTTP adaptive streaming service is based on TCP, it reduces the QoE(Quality of Experience) due to the frequent changes of video quality. Therefore, it is necessary to study the video quality control method that takes into account the smoothness in order to improve the QoE in HTTP adaptive streaming services. In this paper, we propose a SR-HAS(Smooth Rate Adaptation for HTTP Adaptive Streaming) scheme in order to improve the QoE in HTTP adaptive streaming services. The SR-HAS scheme reduces the changes of quality by adjusting the video quality based on MSD(Media Segment Duration), SFT(Segment Fetch Time) and the buffer state of client. Through the simulation results, we prove that our scheme improves the QoE in HTTP adaptive streaming services.

웹 브라우저 캐시 재조립을 통한 온라인 스트리밍 서비스 상의 저작권 침해 가능성에 관한 연구

임이랑(Yirang Lim),정현지(Hyunji Chung),이상진(Sangjin Lee) 한국정보보호학회 2020 정보보호학회논문지 Vol.30 No.4

인터넷 기술의 발전에 따라 온라인상에서 사용자들이 콘텐츠를 공유할 수 있는 공유 서비스들이 많아졌다. 최근에 발표된 연구에서는 온라인 스트리밍 서비스를 재생했을 때 PC에 남는 캐시 파일들을 특정 규칙에 맞게 재조합하면 재생했던 영상을 복원할 수 있으며, 이를 통해 불법저작물 시청에 대한 디지털증거를 확보할 수 있음이 알려졌다. 저작권 침해의 관점에서 이러한 기술은 실시간으로 스트리밍된 콘텐츠들을 파일 형태로 다시 복원할 수 있고, 이는 다른 사이트로 재유포 및 재업로드 될 가능성이 있음을 의미한다. 본 논문에서는 현재 국내외로 많이 사용되는 온라인 스트리밍 서비스 23개를 선정하여 시청한 후, PC에 기록되는 캐시 파일을 이용하여 영상 복원 여부를 실험하였다. 이를 통해 거의 모든 사이트에서 복원이 가능했음을 확인하였다. 추가적으로 본 연구에서는 온라인 스트리밍 서비스상에서 영상 복원을 통한 저작권 침해를 방지하기 위한 방안들에 대해서도 함께 언급하고자 한다. As internet technology advances, users can share content online, and many sharing services exist. According to a recently published digital forensic study, when playing an online streaming service, you can restore the played video by reconstructing the Chrome cache file left on local device such as a PC. This can be seen as evidence that the user watched illegal video content. From a different point of view, copyright infringement occurs when a malicious user restores video stream and share it to another site. In this paper, we selected 23 online streaming services that are widely used both at home and abroad. After streaming videos, we tested whether we can recover original video using cache files stored on the PC or not. As a result, the paper found that in most sites we can restore the original video by reconstructing cache files. Furthermore, this study also discussed methodologies for preventing copyright infringement in online streaming service.