Multimedia content distribution optimization using software-defined networking

Abstract

The general use of Internet access and user equipments, such as smartphones, tablets and personal computers, is creating a new wave of video content consumption. In the past two decades, the Television broadcasting industry went through several evolutions and changes, evolving from analog to digital distribution, standard definition to high definition TV-channels, form the IPTV method of distribution to the latest set of technologies in content distribution, OTT. The IPTV technology introduced features that changed the passive role of the client to an active one, revolutionizing the way users consume TV content. Thus, the clients’ habits started to shape the services offered, leading to an anywhere and anytime offer of video content. OTT video delivery is a reflection of those habits, meeting the users’ desire, introducing several benefits discussed in this work over the previous technologies. However, the OTT type of delivery poses several challenges in terms of scalability and threatens the Telecommunications Operators business model, because OTT companies use the Telcos infrastructure for free. Consequently, Telecommunications Operators must prepare their infrastructure for future demand while offering new services to stay competitive. This dissertation aims to contribute with insights on what infrastructure changes a Telecommunications Operator must perform with a proposed bandwidth forecasting model. The results obtained from the forecast model paved the way to the proposed video content delivery method, which aims to improve users’ perceived Quality-of-Experience while optimizing load balancing decisions. The overall results show an improvement of users’ experience using the proposed method.

A generalização do acesso à Internet e equipamentos pessoais como smartphones, tablets e computadores pessoais, está a criar uma nova onda de consumo de conteúdos multimedia. Nas ultimas duas décadas, a indústria de transmissão de Televisão atravessou várias evoluções e alterações, evoluindo da distribuição analógica para a digital, de canais de Televisão de definição padrão para alta definição, do método de distribuição IPTV, até ao último conjunto de tecnologias na distribuição de conteúdos, OTT. A tecnologia IPTV introduziu novas funcionalidades que mudaram o papel passivo do cliente para um papel activo, revolucionando a forma como os utilizadores consumem conteúdos televisivos. Assim, os hábitos dos clientes começaram a moldar os serviços oferecidos, levando à oferta de consumo de conteúdos em qualquer lugar e em qualquer altura. A entrega de vídeo OTT é um reflexo destes hábitos, indo ao encontro dos desejos dos utilizadores, que introduz inúmeras vantagens sobre outras tecnologias discutidas neste trabalho. No entanto, a entrega de conteúdos OTT cria diversos problemas de escalabilidade e ameaça o modelo de negócio das Operadoras de Telecomunicações, porque os fornecedores de serviço OTT usam a infraestrutura das mesmas sem quaisquer custos. Consequentemente, os Operadores de Telecomunicações devem preparar a sua infraestrutura para o consumo futuro ao mesmo tempo que oferecem novos serviços para se manterem competitivos. Esta dissertação visa contribuir com conhecimento sobre quais alterações uma Operadora de Telecomunicações deve executar com o modelo de previsão de largura de banda proposto. Os resultados obtidos abriram caminho para o método de entrega de conteúdos multimedia proposto, que visa ao melhoramento da qualidade de experiência do utilizador ao mesmo tempo que se optimiza o processo de balanceamento de carga. No geral os testes confirmam uma melhoria na qualidade de experiência do utilizador usando o método proposto.