7.5.2. Contrôle de débit basé
récepteur
La technique d'adaptation de débit basée source
souffre en matière de performance en raison des différents
besoins des récepteurs en matière de bande passante.
L'hétérogénéité de l'environnement
réseau empêche la source de transmettre les données avec un
seul débit. En dehors de cela il n'y a pas de techniques vraiment
acceptables pour déterminer la capacité du réseau et la
façon qui permet de trouver le débit approprié.
Différentes approches utilisant le contrôle de débit
basé récepteur ont été proposées. La plus
populaire de ces approches est celle qui combine un algorithme de compression
multicouche avec un système de transmission multicast. Les
récepteurs définissent implicitement les arbres de distribution
de multidiffusion simplement en exprimant leur intérêt à
recevoir des flux bien définie. Ainsi, il n'y a aucune signalisation
explicite entre les récepteurs et les routeurs ou entre les
récepteurs et la source.
Comme dans le contrôle de débit basé
source, nous classons les protocoles et les mécanismes de contrôle
de débit basés récepteur existants en deux
catégories : les approches basées sur le sondage et les approches
basées sur des équations. Dans l'approche basée sonde le
récepteur choisit le niveau optimal de souscription et ajoute des
couches en joignant les groupes de multidiffusion correspondants jusqu'à
ce que la
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Chapitre II : Etat de l'art
congestion se produise. Ensuite, il recule d'un point de
fonctionnement afin de soulager le goulot d'étranglement. D'autre part,
dans l'approche basée équation du récepteur, il estime la
bande passante disponible puis décide d'adhérer ou de disjoindre
un groupe de multidiffusion.
Les solutions basées récepteur peuvent
être classées elles-mêmes en deux catégories : Des
solutions agnostiques et non agnostiques. Du coté récepteur, les
solutions de streaming adaptatif qui adaptent le débit peuvent soit
interagir avec les utilisateurs et donc entrer dans la classe agnostique soit
fonctionner dépendamment des utilisateurs et entrer dans la classe non
agnostique.
7.5.2.1. Techniques non agnostiques
7.5.2.1.1. Receiver-driven Layered Multicast (RLM)
[7]
Le protocole RLM fonctionne dans le modèle IP actuel.
Il utilise les techniques du meilleur effort (best-effort) de livraison
multipoints de paquets, l'efficacité de la livraison multidiffusion d'IP
et de la communication orientée groupe. Dans le protocole RLM, la source
encode son signal en plusieurs couches et transmet chaque couche sur un groupe
de multidiffusion distincte. Les récepteurs peuvent rejoindre ou quitter
un groupe en fonction de sa capacité : si la congestion se produit alors
déposer une couche ou si une capacité de réserve
supplémentaire existe alors ajoutez une couche. Le récepteur
recherche le niveau optimal de souscription et selon ce schéma il ajoute
des couches jusqu'à ce que la congestion se produise.
Le récepteur doit déterminer son niveau
d'abonnement actuel. Si une congestion se produit alors l'abonnement est trop
élevé. Cela est facile à détecter car la congestion
est exprimée explicitement dans le flux de données par la perte
de paquets ou par la dégradation de la qualité de transmission.
D'autre part, lorsque l'abonnement est trop bas, il n'y a pas de signal
équivalent. La façon de régler ce problème est
d'ajouter des couches spontanément à des moments bien choisis. Si
l'ajout de couches provoque la congestion du récepteur, il diminue
rapidement les couches de placement. Si aucune congestion n'est
détectée alors le récepteur s'approche d'un pas
supplémentaire vers le point de fonctionnement optimal.
Les chercheurs ont évalué le protocole RLM sur
des scénarios simples et ils n'ont considéré que
l'interaction inter-RLM. Ils ont constaté que RLM peut entraîner
une forte iniquité inter-RLM.
7.5.2.1.2. Layered Video Multicast Retransmission (LVMR)
[8]
Le protocole LVMR s'appuie sur un système de
distribution de vidéo qui utilise un codage en couches sur Internet. Il
aborde les problèmes de la congestion et de
l'hétérogénéité du réseau en
utilisant des techniques de codage en couches de la vidéo.
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Chapitre II : Etat de l'art
Dans ce contexte, il permet à chaque récepteur
de souscrire à un sous-réseau des couches de vidéo en
fonction de sa puissance de traitement et de la disponibilité de la
bande passante réseau. Les deux contributions clés du protocole
sont les suivants :
(i) l'amélioration de la qualité de
réception dans chaque couche en retransmettant les paquets perdus,
détermination d'une limite supérieure de temps de
récupération et l'ajout d'un point de restauration qui permettra
au système de faire un maximum de retransmissions avec succès,
(ii) l'adaptation à la congestion ainsi qu'à
l'hétérogénéité du réseau en
utilisant un mécanisme de contrôle de débit
hiérarchique.
Contrairement aux techniques de contrôle de débit
existantes basées-expéditeur et basées-récepteur,
pour lesquelles l'ensemble des informations sur la congestion du réseau
est soit disponible à l'expéditeur (en approche basée
expéditeur) ou reproduit au niveau des récepteurs (dans
l'approche basée récepteur), le mécanisme
hiérarchique de contrôle de débit distribue l'information
entre l'expéditeur, les récepteurs et les agents du
réseau. Par exemple, les récepteurs peuvent demander les paquets
perdus aux voisins (récepteurs désignés DR), de telle
sorte que chaque entité conserve uniquement les informations pertinentes
pour elle-même. En plus de cela, l'approche hiérarchique permet de
prendre des décisions intelligentes en termes de réalisation
d'expériences simultanées et de choisir l'une des nombreuses
expériences possibles à tout instant basée sur un minimum
d'information à propos des agents du réseau.
Le protocole LVMR peut être déployé
immédiatement sur le réseau, en raison du fait qu'il ne
dépend d'aucun mécanisme de qualité de service ou d'autres
composants dans le réseau. D'autre part le protocole LVMR montre une
évolutivité limitée. Les voisins ne sont pas
nécessairement tout le temps disponibles pour partager les informations
entre les récepteurs vidéo.
7.5.2.1.3. 3GP Dynamic Adaptive Streaming over HTTP
(3GP-DASH) [9]
Depuis la version 10, le service Adaptive 3GPP streaming HTTP
est appelé 3GP-DASH après une activité de normalisation
3GPP SA4. La figure 22 montres le principe de la spécification
3GP-DASH.Cette spécification fournit :
? Une définition normative de la présentation
des médias. Avec cette définition
la présentation des médias est définie
comme un ensemble structuré de données qui est accessible au
client DASH à travers la description des présentations des
médias.
? Une définition normative des formats d'un segment. Un
segment est défini
comme une unité de données intégrante
d'une présentation multimédia qui peut être
référencé uniquement par une URL HTTP (probablement
restreinte par une plage d'octets).
Chapitre II : Etat de l'art
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? Une définition normative du protocole de livraison
utilisé pour la livraison des
segments, à savoir HTTP / 1.1.
? Une description informative sur la façon dont un
client DASH peut utiliser les
informations fournies pour établir un service de
streaming pour l'utilisateur.
Figure 22 : Architecture 3GPP-DASH
3GPP-DASH est défini sur deux niveaux :
a) un cadre générique pour les services streaming
adaptatifs dynamiques indépendant du format d'encapsulation de
données pour les segments des médias.
b) Une instanciation spécifique de ce framework avec le
format de fichier multimédia de base 3GPP / ISO en spécifiant les
formats de segment, en partie en se référant aux formats TS
26,244.
Cette approche rend le framework défini par le 3GPP
extensible pour tous les autres formats de segments, des codecs et des
solutions DRM.
3GP-DASH prend en charge plusieurs services, entre autres :
? Le streaming à la demande.
? La télévision linéaire, y
compris la diffusion de médias en direct.
? L'option « Time shift visualisation
» avec les fonctionnalités réseau
d'enregistrement vidéo personnel (PVR).
Des traitements spécifiques ont été
ajoutés durant la conception de 3GPP-DASH, tel que le fait que le
réseau peut être déployé sur des serveurs HTTP
standard et que les
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Chapitre II : Etat de l'art
distributions peuvent être fournies par des
infrastructures Web réguliers comme les CDN basées HTTP. La
spécification laisse aussi place pour les différentes options de
déploiement serveur/côté-réseau ainsi que pour les
implémentations client optimisé.
La spécification définit également des
dispositions pour soutenir des fonctionnalités telles que :
- La sélection initiale du client
et/ou la représentation du contenu pour un
utilisateur-spécifique.
- L'adaptation dynamique du contenu
déjà lu afin de réagir aux changements
environnementaux tels que la bande passante ou la puissance de
traitement.
- Des modes, tels que la recherche, l'avance
rapide ou le rembobinage.
- L'insertion de la publicité
pré-codé ou d'autres contenus d'une manière simple
dans les services à-la-demande et les services de
streaming en direct.
- La délivrance efficace de plusieurs
langues et pistes audio.
- La protection du contenu et la
sécurité de transports.
7.5.2.2. Techniques agnostiques
7.5.2.2.1. Approche de l'environnement
contrôlé (AEC) [10]
L'approche de l'environnement contrôlé est
basée sur l'idée de l'environnement de test en laboratoire, qui
est spécialement conçu pour fixer les facteurs environnementaux
pouvant influencer les expériences de visualisations des utilisateurs.
Télécommunications Internationale
Union-télécommunications (UIT-T) [3] définit les
recommandations qu'il faut tenir en compte pour lancer un bon test de
laboratoire, elle décrit aussi les critères de sélection
des participants qui effectuent le test. La recommandation UIT-T [11] a fourni
les lignes directrices pour effectuer des essais subjectifs dans un
environnement contrôlé, y compris la sélection des
participants qui représentent les utilisateurs d'un service. En effet,
pour obtenir une notation subjective selon la recommandation ITU-T [12], les
participants devraient être des non-experts, dans le sens où ils
ne devraient pas être directement concernés par l'image ou la
qualité de la vidéo dans le cadre de leur travail normal. Cette
approche présente les avantages suivants :
- L'environnement de test est totalement sous
contrôle.
- La facilité d'observer l'influence
d'un paramètre.
- La liberté de choisir des participants
qui appartiennent à différentes
professions, groupe d'âge, etc.
L'approche de l'environnement contrôlé a aussi
quelques limitations pour évaluer la performance de la QoE, à
savoir :
Chapitre II : Etat de l'art
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? Le critère de temps.
? Le nombre de participants qui sont
prêts à passer du temps pour le test dans le
laboratoire et exprimer leur perception de la qualité pour
le service vidéo est limitée.
? Acheter les équipements
spéciaux et les appareils qui permettent d'effectuer le
test rend cette approche très coûteuse.
? Il est difficile de trouver une configuration
de l'environnement de test
laboratoire qui ressemble à l'environnement du monde
réel.
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