Diffusion multipoint adaptable pour les systèmes de télé- et visioconférences déployés sur les réseaux à définition logicielle

Adaptive Multicast Live Streaming for A/V Conferencing Systems over Software-Defined Networks

• Auteur / Autrice : Christelle Al Hasrouty
• Direction : Damien Magoni, John Murphy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 04/12/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec University College Dublin
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire bordelais de recherche en informatique
• Jury : Président / Présidente : Colette Johnen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Declan Delaney
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cong-Duc Pham, Ramona Trestian

Mots clés

Mots clés contrôlés

Visioconférences

Multicast (réseaux d'ordinateurs)

Mots clés libres

Télé- et visio-Conférences

Réseaux à définition logicielle

Qualité de service

Codage vidéo évolutif

Diffusion multipoint

Conference systems

Software-Defined networking

Quality of service

Scalable video coding

Multicast

Résumé

Les applications en temps réel, telles que les systèmes de conférence multi-utilisateurs, ont des exigences de qualité de service élevées pour garantir une qualité d'expérience décente. De nos jours, la plupart de ces conférences sont effectuées sur des appareils sans fil. Ainsi, les appareils mobiles hétérogènes et la dynamique du réseau doivent être correctement gérés pour fournir une bonne qualité d’expérience. Dans cette thèse, nous proposons deux algorithmes pour construire et gérer des sessions de conférence basées sur un réseau défini par logiciel qui utilise à la fois la distribution multicast et l’adaptation de flux. Le premier algorithme configure la conférence téléphonique en créant des arborescences de multidiffusion pour chaque participant. Ensuite, il place de manière optimale les emplacements et les règles d’adaptation des flux sur le réseau afin de minimiser la consommation de bande passante. Nous avons créé deux versions de cet algorithme: le premier, basé sur les arborescences les plus courtes, minimise la latence, tandis que le second, basé sur les arborescences, minimise la consommation de bande passante. Le deuxième algorithme adapte les arborescences de multidiffusion en fonction des modifications du réseau qui se produisent pendant un appel. Il ne recalcule pas les arbres, mais ne déplace que les emplacements et les règles d’adaptation des flux. Cela nécessite un calcul très faible au niveau du contrôleur, ce qui rend notre proposition rapide et hautement réactive. Des résultats de simulation étendus confirment l'efficacité de notre solution en termes de temps de traitement et d'économies de bande passante par rapport aux systèmes de conférence existants basés sur une unité de contrôle multipoint et une multidiffusion de couche d'application.

Real-time applications, such as Multi-party conferencing systems, have strong Quality of Service requirements for ensuring a decent Quality of Experience. Nowadays, most of these conferences are performed on wireless devices. Thus, heterogeneous mobile devices and network dynamics must be properly managed to provide a good quality of experience. In this thesis, we propose two algorithms for building and maintaining conference sessions based on Software-Defined Network that uses both multicast distribution and streams adaptation. The first algorithm set up the conference call by building multicast trees for each participant. Then, it optimally places the stream adaptation locations and rules inside the network in order to minimize the bandwidth consumption. We have created two versions of this algorithm: the first one, based on the shortest path trees is minimizing the latency, while the second one, based on spanning trees is minimizing the bandwidth consumption. The second algorithm adapts the multicast trees according to the network changes occurring during a call. It does not recompute the trees, but only relocates the locations and rules of stream adaptation. It requires very low computation at the controller, thus making our proposal fast and highly reactive. Extensive simulation results confirm the efficiency of our solution in terms of processing time and bandwidth savings compared to existing conferencing systems based on a Multipoint Control Unit and Application Layer Multicast.