Um modelo de alocação de recursos de rede e cache na borda para vídeo em fluxo contínuo armazenado e 360º

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Oliveira, Gustavo Dias de lattes
Orientador(a): Correa, Sand Luz lattes
Banca de defesa: Cardoso, Kleber Vieira, Cerqueira, Eduardo Coelho, Oliveira Júnior, Antonio Carlos de
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/38995/001300000fc18
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Goiás
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)
Departamento: Instituto de Informática - INF (RMG)
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13622
Resumo: The advancement of immersive technologies, such as Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR), has introduced significant challenges in the transmission of 360-degree videos, due to the increasing bandwidth and low latency requirements resulting from the large size of video frames used in these technologies. At the same time, video streaming consumption has grown exponentially, driven by technological advances and the widespread use of Internet-connected devices. Efficient transmission of 360-degree videos faces challenges such as the need for up to five times more bandwidth than that required for conventional vídeo high-definition transmissions, as well as stricter latency constraints. Strategies such as video projection slicing and transmitting only the user’s field of view, along with efficient network resource allocation, have been explored to overcome these limitations. To address these challenges, we propose DTMCash, which stands out by using dynamic tiles and combining users’ viewports, effectively tackling transmission in multi-user scenarios. The goal of this work is to develop a model for network and edge cache resource allocation for 360-degree video transmission, focusing on the optimization of these resources. To validate the proposed model, we initially conducted comparative experiments with 6 users, later expanding to 30 users. We also tested performance with different cache sizes and experiments varying user entry times, in addition to evaluating the transmission of different video content. Compared to a state-of-the-art solution, our proposal reduced the aggregate bandwidth consumption of the Internet link by at least 48.2%, while maintaining the same consumption on the wireless link and providing greater efficiency in cache usage
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At the same time, video streaming consumption has grown exponentially, driven by technological advances and the widespread use of Internet-connected devices. Efficient transmission of 360-degree videos faces challenges such as the need for up to five times more bandwidth than that required for conventional vídeo high-definition transmissions, as well as stricter latency constraints. Strategies such as video projection slicing and transmitting only the user’s field of view, along with efficient network resource allocation, have been explored to overcome these limitations. To address these challenges, we propose DTMCash, which stands out by using dynamic tiles and combining users’ viewports, effectively tackling transmission in multi-user scenarios. The goal of this work is to develop a model for network and edge cache resource allocation for 360-degree video transmission, focusing on the optimization of these resources. To validate the proposed model, we initially conducted comparative experiments with 6 users, later expanding to 30 users. We also tested performance with different cache sizes and experiments varying user entry times, in addition to evaluating the transmission of different video content. Compared to a state-of-the-art solution, our proposal reduced the aggregate bandwidth consumption of the Internet link by at least 48.2%, while maintaining the same consumption on the wireless link and providing greater efficiency in cache usageO avanço das tecnologias imersivas, como Realidade Aumentada (AR) e Realidade Virtual (VR), trouxe desafios significativos na transmissão de vídeos em 360º , devido aos crescentes requisitos de largura de banda e baixa latência, resultantes do grande tamanho dos quadros de vídeo utilizados nessas tecnologias. Paralelamente, o consumo de vídeos em streaming tem crescido exponencialmente, impulsionado pelo avanço tecnológico e pela disseminação de dispositivos conectados à Internet. A transmissão eficiente de vídeos 360º enfrenta desafios como a necessidade de uma largura de banda até cinco vezes maior que a de transmissões em alta definição de vídeos tradicionais, além de maiores restrições de latência. Estratégias como o fatiamento da projeção do vídeo e a transmissão apenas do campo de visão do usuário, bem como a alocação eficiente de recursos de rede, têm sido exploradas para contornar essas limitações. Para enfrentar esses desafios, propomos o DTMCash, que se destaca pela utilização de tiles dinâmicos e pela combinação das viewports dos usuários, abordando de maneira eficaz a transmissão em cenários multi-usuário. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo de alocação de recursos de rede e cache na borda para a transmissão de vídeos 360º, com foco na otimização desses recursos. Para validar o modelo proposto, realizamos experimentos comparativos inicialmente com 6 usuários, expandindo posteriormente para 30 usuários. Também testamos o desempenho com diferentes tamanhos de cache e experimentos variando os tempos de entrada dos usuários, além de avaliarmos a transmissão de diferentes conteúdos de vídeos. Em comparação com uma solução estadoda-arte, nossa proposta reduziu o consumo de largura de banda agregada no enlace de Internet em pelo menos 48,2%, mantendo o mesmo consumo no enlace sem fio, além de proporcionar uma maior eficiência no uso da cacheporUniversidade Federal de GoiásPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)UFGBrasilInstituto de Informática - INF (RMG)Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccess360º video streamingMEC cacheMultiusuário 360ºTransmissão 360ºTiles dinâmicos360-degree streamingMEC cachingMultiple users 360-degree360-degree transmissionDynamic tilesCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAOUm modelo de alocação de recursos de rede e cache na borda para vídeo em fluxo contínuo armazenado e 360ºA model for network resource and edge cache allocation for stored and 360-degree streaming videoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFGinstname:Universidade Federal de Goiás (UFG)instacron:UFGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/d79161ca-c924-4720-b228-064bbf0356c1/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/73cffe16-d215-4a42-aabf-abecd998d196/download4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD52ORIGINALDissertação - Gustavo Dias de Oliveira - 2024.pdfDissertação - Gustavo Dias de Oliveira - 2024.pdfapplication/pdf9886869http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/30c440d3-c8f1-4754-9bec-d736ef71707b/downloadfe50e5ef4abcabcc2d675b6780f18ae0MD53tede/136222024-11-06 13:42:01.705http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalopen.accessoai:repositorio.bc.ufg.br:tede/13622http://repositorio.bc.ufg.br/tedeRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.bc.ufg.br/tedeserver/oai/requestgrt.bc@ufg.bropendoar:oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/12342024-11-06T16:42:01Repositório Institucional da UFG - Universidade Federal de Goiás (UFG)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