Video on Demand Service ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Μ.Π.Σ. ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Μάθημα: Θέματα Συστημάτων Πολυμέσων Διδάσκων: κ. Γ. Πολύζος Τσακανίκας Βασίλειος

Video On Demand  Ορισμοί  VoD: «Υπηρεσία που επιτρέπει πολλούς απομακρυσμένους χρήστες να αναπαραγάγουν οποιοδήποτε βίντεο από μία μεγάλη συλλογή, οποιαδήποτε χρονική στιγμή»  Video Stream: «Ο συνδυασμός του δίαυλου I/O του εξυπηρετητή και του διαθέσιμου εύρους ζώνης του δικτύου»  Server Channel: «Οι πόροι του εξυπηρετητή όπου εγγυώνται τις απαιτήσεις του χρήστη»

 Οικιακή Διασκέδαση  Βιβλιοθήκη Ψηφιακών Βίντεο  E – Learning  Tele - shopping  News on Demand  Τηλε – ιατρικές Εφαρμογές Εφαρμογές της VoD Υπηρεσίας

Χαρακτηριστικά της VoD Υπηρεσίας  Μακροχρόνια Σύνδεση  Μία ταινία διαρκεί 110 λεπτά κατά μέσο όρο  Υψηλές Απαιτήσεις σε Εύρος Ζώνης  Για το MPEG – 1, ο ρυθμός I/O του server και το εύρος ζώνης του δικτύου θα πρέπει να είναι 1.5 Mbps  Υποστήριξη διαδραστικότητας VCR  Ικανοποίηση επιλογών όπως play, forward, reverse, pause.  Επιλογή αποφυγής ή επιλογής διαφημίσεων, αποθήκευσης ενός βίντεο, πλοήγησης στο βίντεο (hypermedia links), κτλ.  QoS Εγγύηση  Καθυστέρηση Υπηρεσίας, Ρυθμός «απογοήτευσης», Διαδραστικότητα, κ.α.

True Video On Demand  H «Ιδανική» Υπηρεσία  Ένα κανάλι αφιερωμένο μόνο σε ένα πελάτη  Υπερβολικά Ακριβή Υπηρεσία  Υψηλές Απαιτήσεις σε εύρος ζώνης δικτύου και διαύλου επικοινωνίας του server  Μικρή Κλιμάκωση του Συστήματος  Μικρή οικονομική απόδοση  Λύση  Πολλαπλοί Χρήστες μοιράζονται το ίδιο Video Stream (batching)  Χρήση της multicast τεχνολογίας  Αποτέλεσμα  Multicast Video on Demand

Ταξινόμηση των συστημάτων VoD Broadcast VoD (No - VoD) Παρόμοια Υπηρεσία με την broadcast τηλεόραση. Μηδενικός βαθμός Διαδραστικότητας Pay per View (PPV) Παρόμοια Υπηρεσία με την CATV τηλεόραση. Ελάχιστος Βαθμός Διαδραστικότητας Quasi Video On Demand (QVoD) Ομαδοποίηση χρηστών σε ομάδες ενδιαφερόντων Μικρός Βαθμός Διαδραστικότητας Near Video On Demand (NVoD) Προσομοίωση VCR λειτουργιών με διαφορετικά video streams Μεγάλος Βαθμός Διαδραστικότητας True Video On Demand (TVoD) Ένα video stream για κάθε χρήστη. Μέγιστος Βαθμός Διαδραστικότητας

Διαδραστικότητα VoD Υπηρεσίας Ταξινόμηση υπηρεσιών Διαδραστικότητας Play/Resume, Stop/Pause/Abort, Fast Forward/Rewind, Fast Search/Reverse Search, Slow Motion forward διαδραστικότητα backward διαδραστικότητα συνεχής μη συνεχής Διαδραστικότητα με εικόνα Διαδραστικότητα χωρίς εικόνα

Multicast Video On Demand  Με χρήση multicast, η VoD Υπηρεσία βελτιώνεται  Μείωση του απαιτούμενου εύρος ζώνης δικτύου και των δυνατοτήτων του server  Βελτίωση του throughput του συστήματος, αποδεσμεύοντας τον server  Μεγάλη Κλιμάκωση Συστήματος  Αύξηση της οικονομικής απόδοσης  Νέα Προβλήματα  Δυσκολία VCR διαδραστικότητας  Αύξηση της καθυστέρησης της εξυπηρέτησης των πελατών  Ετερογένεια Πελατών  Θέμα Προστασίας Πνευματικών Δικαιωμάτων

Αρχιτεκτονική MVod Συστημάτων  Αρχιτεκτονική Αναφοράς DAVIC  Content Provider System (CPS)  Παροχέας των βίντεο  Service Provider System (SPS)  Σύστημα το οποίο επεξεργάζεται και παραδίδει την πληροφορία στο SCS  Service Consumer System (SCS)  Το σύστημα που συνδέει τον τελικό χρήστη με το SPS CPS CPS-SPS Delivery System SPS SPS-CPS Delivery System Principal service Interface Application service Interface Session Transport Service System Network service Interface Physical Interface SCS

Request Respond Αρχιτεκτονική MVod Συστημάτων  Αρχιτεκτονική Multimedia VoD  Ιεραρχική Δομή VoD Συστημάτων Service Provider Media Server Video Storage CPE Network Server Client Server Client

 Ένα MVoD σύστημα θα πρέπει να διαθέτει:  Αποτελεσματικότητα  Υπηρεσίες Πραγματικού Χρόνου  Κλιμακωσιμότητα  Διαδραστικότητα  Αξιοπιστία  Ασφάλεια  Υπηρεσία αντιμετώπισης Ετερογένειας  Δικαιοσύνη  Προβλήματα που προκύπτουν:  Tradeoff μεταξύ bathing και διαδραστικότητας  Tradeoff μεταξύ κλιμακωσιμότητας και διαδραστικότητας  Εγγύηση QoS πελατών Απαιτήσεις και Προβλήματα…

Υλοποίηση ενός MVoD συστήματος  1 η Απόφαση: Οργάνωση Αποθήκευσης Περιεχομένου Completely Partitioned (CP) Completely Shared (CS) OMPD FGSCGS

Υλοποίηση ενός MVoD συστήματος  2 η Απόφαση: Επιλογή Στρατηγικής Προγραμματισμού Προγραμματισμός User - centered Προγραμματισμός Data - centered Τα video streams δεσμεύονται σε χρήστες Τα video streams δεσμεύονται σε videos client initiated server initiated Adaptive Piggybacking Chaining Stream tapping Periodic broadcast Equally space interval Broadcasting Pyramid broadcasting Skyscraper broadcasting

Υλοποίηση ενός MVoD συστήματος  3 η Απόφαση: Επιλογή Αλγορίθμου Δρομολόγησης και Πρωτοκόλλων Αλγόριθμοι Δρομολόγησης Κεντρικοποιημένοι ΚατανεμημένοιΙεραρχικοί Ευρηστικοί Πρωτόκολλα RTP RTCP RSVP

Υλοποίηση ενός MVoD συστήματος  4 η Απόφαση: Το σύστημα του τελικού χρήστη CPE Set Top Box Monitor buffer Main Control Thread Video Stream Receiver Thread Video Player Thread  5 η Απόφαση: Επιλογή βαθμού Διαδραστικότητας  Έξυπνες τεχνικές για την εκμετάλλευση της multicast τεχνολογίας  Συντονισμός σε εναλλακτικές ροές βίντεο  Συνένωση Ι – καναλιών (batching)  Πρωτόκολλο SAM  Αρχιτεκτονική BEP (Best Effort Patching)  Αρχιτεκτονική SRMDRU (Single –Rate Multicast Double – Rate Unicast)

Ποιότητα Υπηρεσίας MVoD - Αξιολόγηση  QoS  Καθυστέρηση Συστήματος  Caching, Preloading  Ρυθμός Παραβίασης Συμβολαίων  Πιθανότητα διακοπής λειτουργίας συστήματος  Υποστήριξη Ετερογενών Χρηστών  PCs, PDAs, Δέκτες HDTV, …  Δικαιοσύνη Διανομής Περιεχομένου  Τα συστήματα broadcast θα πρέπει να διανέμουν και μη δημοφιλές περιεχόμενο  Το throughput της υπηρεσίας  Μοντελοποίηση με ουρές M/M/ για συστήματα NVoD  Απαιτήσεις σε εύρος ζώνης  Οικονομική Σχέση μεταξύ εύρους ζώνης και QoS  Καθυστέρηση Κόστος Καναλιών

Συμπεριφορά Καταναλωτή  Συνάρτηση Κατανομής Προτιμήσεων  Κατανομή Zipf  Χρονική Μεταβολή της δημοτικότητας ενός βίντεο  “Prime-hours” vs. “Off-hours”  Κατάταξη των καταναλωτών βάση της επιθυμητής διαδραστικότητας  Πολύ “διαδραστικοί” χρήστες (VI)  Όχι Πολύ “διαδραστικοί” χρήστες (NVI)

Βιβλιογραφία Multicast Video on Demand Services  Huadong Ma, College of Computer Science & Technology, Beijing University of Posts and Telecomm.  Kang G. Shin, Real-Time Computing Laboratory, Department of EECS, The University of Michigan