Délivrance de services média suivant le contexte au sein d'environnements hétérogènes pour les réseaux médias du futur

Context-aware media services delivery in heterogeneous environments for future media networks

• Auteur / Autrice : Soraya Ait Chellouche
• Direction : Francine Krief, Daniel Negru
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 09/12/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire bordelais de recherche en informatique
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Damien Magoni, Claude Perron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Banâtre, Zoubir Mammeri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Passerelles (réseaux d'ordinateurs)

Internet

Mots clés libres

Rédeaux Médias du Futur

Sensibilité au contexte

Ontologies

Distribution des services de vidéo à la demande

Redirection de requêtes

Equilibrage de charge

Caching

Evolution de la passerelle résidentielle

Future Media Nerworks

Context-awareness

Ontology

Video on Demand provisioning

Request redirection

Load balancing

Caching

Home-gateway evolution

Résumé

La généralisation de l’usage de l’Internet, ces dernières années, a été marquée par deux tendances importantes. Nous citerons en premier, l’enthousiasme de plus en plus grand des utilisateurs pour les services médias. Cette tendance est particulièrement accentuée par l’avènement des contenus générés par les utilisateurs qui amènent dans les catalogues des fournisseurs de services un choix illimité de contenus. L’autre tendance est la diversification et l’hétérogénéité en ressources des terminaux et réseaux d’accès. Seule la valeur du service lui-même compte aujourd’hui pour les utilisateurs et non le moyen d’y accéder. Cependant, offrir aux utilisateurs un accès ubiquitaire à de plus en plus de services Internet, impose des exigences très rigoureuses sur l’infrastructure actuelle de l’Internet. En effet, L’évolution de l’Internet devient aujourd’hui une évidence et cette évolution est d’autant plus nécessaire dans un contexte de services multimédias qui sont connus pour leur sensibilité au contexte dans lequel ils sont consommés et pour générer d’énormes quantités de trafic. Dans le cadre de cette thèse, nous nous focalisons sur deux enjeux importants dans l’évolution de l’Internet. A savoir, faciliter le déploiement de services médias personnalisés et adaptatifs et améliorer les plateformes de distribution de ces derniers afin de permettre leur passage à l’échelle tout en gardant la qualité de service à un niveau satisfaisant pour les utilisateurs finaux. Afin de permettre ceci, nous introduisons en premier, une nouvelle architecture multi environnements et multi couches permettant un environnement collaboratif pour le partage et la consommation des services médias dans un cadre des réseaux média du futur. Puis, nous proposons deux contributions majeures que nous déployons sur la couche virtuelle formés par les Home-Boxes (passerelles résidentielles évoluées) introduite dans l’architecture précédente. Dans notre première contribution, nous proposons un environnement permettant le déploiement à grande échelle de services sensibles au contexte. Deux approches ont été considérées dans la modélisation et la gestion du contexte. La première approche est basée sur les langages de balisage afin de permettre un traitement du contexte plus léger et par conséquent des temps de réponse très petits. La seconde approche, quant à elle est basée sur les ontologies et les règles afin de permettre plus d’expressivité et un meilleur partage et réutilisation des informations de contexte. Les ontologies étant connues pour leur complexité, le but de cette proposition et de prouver la faisabilité d’une telle approche dans un contexte de services multimédias par des moyen de distribution de la gestion du contexte. Concernant notre deuxième contribution, l’idée et de tirer profit des ressources (disque et connectivité) des Home-Boxes déjà déployées, afin d’améliorer les plateformes de distribution des services médias et d’améliorer ainsi le passage à l’échelle, la performance et la fiabilité de ces derniers et ce, à moindre coût. Pour cela, nous proposons deux solutions pour deux problèmes communément traités dans la réplication des contenus : (1) la redirection de requêtes pour laquelle nous proposons un algorithme de sélection à deux niveaux de filtrage, un premier filtrage basé sur les règles afin de personnaliser les services en fonction du contexte de leur consommation suivi d’un filtrage basé sur des métriques réseaux (charges des serveurs et délais entre les serveurs et les clients) ; et (2) le placement et la distribution des contenus sur les caches pour lesquels on a proposé une stratégie de mise en cache online, basée sur la popularité des contenus.

Users’ willingness to consume media services along with the compelling proliferation of mobile devices interconnected via multiple wired and wireless networking technologies place high requirements on the Future Internet. It is a common belief today that Internet should evolve towards providing end users with ubiquitous and high quality media services and this, in a scalable, reliable, efficient and interoperable way. However, enabling such a seamless media delivery raises a number of challenges. On one hand, services should be more context-aware to enable their delivery to a large and disparate computational context. On another hand, current Internet media delivery infrastructures need to scale in order to meet the continuously growing number of users while keeping quality at a satisfying level. In this context, we introduce a novel architecture, enabling a novel collaborative framework for sharing and consuming Media Services within Future Internet (FI). The introduced architecture comprises a number of environments and layers aiming to improve today’s media delivery networks and systems towards a better user experience. In this thesis, we are particulary interested in enabling context-aware multimedia services provisioning that meets on one hand, the users expectations and needs and on another hand, the exponentially growing users’ demand experienced by these services. Two major and demanding challenges are then faced in this thesis (1) the design of a context-awareness framework that allows adaptive multimedia services provisioning and, (2) the enhancement of the media delivery platform to support large-scale media services. The proposed solutions are built on the newly introduced virtual Home-Box layer in the latter proposed architecture.First, in order to achieve context-awareness, two types of frameworks are proposed based on the two main models for context representation. The markup schemes-based framework aims to achieve light weight context management to ensure performance in term of responsiveness. The second framework uses ontology and rules to model and manage context. The aim is to allow higher formality and better expressiveness and sharing. However, ontology is known to be complex and thus difficult to scale. The aim of our work is then to prove the feasibility of such a solution in the field of multimedia services provisioning when the context management is distributed among the Home-Box layer. Concerning the media services delivery enhancement, the idea is to leverage the participating and already deployed Home-Boxes disk storage and uploading capabilities to achieve service performance, scalability and reliability. Towards this, we have addressed two issues that are commonly induced by the content replication: (1) the server selection for which we have proposed a two-level anycast-based request redirection strategy that consists in a preliminary filtering based on the clients’ contexts and in a second stage provides accurate network distance information, using not only the end-to-end delay metric but also the servers’ load one and, (2) the content placement and replacement in cache for which we have designed an adaptive online popularity-based video caching strategy among the introduced HB overlay.