QD4G: QoE para Vídeo em Redes D2D/4G com Aprendizado de Máquina

  • Marcos Carvalho Universidade Federal de Minas Gerais
  • Erik de Britto e Silva Universidade Federal de Minas Gerais
  • Vinicius F. Silva Universidade Federal de Minas Gerais
  • Daniel F. Macedo Universidade Federal de Minas Gerais

Resumo


A comunicação Dispositivo-a-Dispositivo (D2D) é um dos mecanismos para a desoneração das redes 4G, via offloading de dados para outras redes. Redes híbridas D2D/4G possuem como desafio a multiplexação eficiente das interfaces de comunicação, o que pode impactar diretamente na Qualidade de Experiência (QoE) dos usuários. Este trabalho apresenta o QD4G, uma plataforma que emprega Aprendizado de Máquina para controlar quando clientes usando o padrão DASH (Dynamic Adaptative Streaming over HTTP) devem empregar a rede 4G ou uma rede D2D. O objetivo é melhorar o QoE ao proporcionar a transmissão de vídeo em uma maior resolução. Testes foram realizados com dispositivos reais e os resultados mostraram que a predição permite atingir até 87% de acerto, com um aumento na resolução média do vídeo entre os usuários via D2D de até 150%, ao mesmo tempo desonerando o tráfego de dados da rede 4G em até 80% nos cenários avaliados.

Palavras-chave: Transferência de Video, Qualidade de Experiência, Aprendizado de Máquina

Referências

Asadi, A., Wang, Q., and Mancuso, V. (2014). A Survey on Device-to- Device Communication in Cellular Networks. IEEE Communications Surveys Tutorials, 16(4):1801–1819.

Bradai, A., Singh, K., Ahmed, T., and Rasheed, T. (2015). Cellular Software Defined Networking: a Framework. Communications Magazine, IEEE, 53(6):36– 43.

Camps-Mur, D., Garcia-Saavedra, A., and Serrano, P. (2013). Device-to-Device Communications with Wi-Fi Direct: Overview and Experimentation. IEEE Wireless Communications, 20(3):96–104.

Chai, X., Liu, T., Xing, C., Xiao, H., and Zhang, Z. (2016). Throughput improvement in cellular networks via full-duplex based device-to-device communications. IEEE Access, 4:7645–7657.

Doppler, K., Rinne, M., Wijting, C., Ribeiro, C. B., and Hugl, K. (2009). Device-to-Device Communication as an Underlay to LTE-Advanced Networks. IEEE Communications Magazine, 47(12).

Essaili, A. E., Schroeder, D., Steinbach, E., Staehle, D., and Shehada, M. (2015). QoE-Based Traffic and Resource Management for Adaptive HTTP Video Delivery in LTE. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 25(6):988–1001.

Haldar, K. L., Li, H., and Agrawal, D. P. (2013). A Cluster-Aware Soft Frequency Reuse Scheme for Inter-Cell Interference Mitigation in LTE Based Femtocell Networks. In World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM), 2013 IEEE 14th International Symposium and Workshops on a, pages 1–6. IEEE.

Kua, J., Armitage, G., and Branch, P. (2017). A survey of rate adaptation techniques for dynamic adaptive streaming over http. IEEE Communications Surveys Tutorials, 19(3):1842–1866.

Liu, J., Kato, N., Ma, J., and Kadowaki, N. (2015). Device-to-Device Communication in LTE-Advanced Networks: A Survey. IEEE Communications Surveys Tutorials, 17(4):1923–1940.

Mi, X., Tian, Z., Xu, X., Zhao, M., andWang, J. (2014). NO stack: A SDNBased Framework for Future Cellular Networks. In Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC), 2014 International Symposium on, pages 497–502.

Mota, V. F. S., Macedo, D. F., Ghamri-Doudane, Y., and Nogueira, J. M. S. (2013). On the Feasibility of WiFi Offloading in Urban Areas: The Paris Case Study. In IFIP Wireless Days conference.

Pyattaev, A., Johnsson, K., Andreev, S., and Koucheryavy, Y. (2013). 3GPP LTE traffic offloading ontoWiFi Direct. In 2013 IEEEWireless Communications and Networking Conference Workshops (WCNCW), pages 135–140.

Sesia, S., Toufik, I., and Baker, M. (2009). LTE, The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice. Wiley Publishing.

Stockhammer, T. (2011). Dynamic Adaptive Streaming over HTTP–: Standards and Design Principles. In Proceedings of the Second Annual ACM Conference on Multimedia Systems, pages 133–144. ACM.

Thrimurthulu, V. and Sarma, N. M. (2017). Device-todevice Communications in Long Term Evaluation-Advanced Network. In Intelligent Computing and Control Systems (ICICCS), 2017 International Conference on, pages 818–823. IEEE.

Ullah, S. and Hong, C. S. (2016). Outband D2D Communication for Layered Video Delivery in ICN Enabled Cellular Network. Proceedings of the Korean Information Science Society, pages 1370–1372.

Xu, Y., Jiang, S., and Wu, J. (2018). Towards Energy Efficient Device-to- Device Content Dissemination in Cellular Networks. IEEE Access, 6:25816–25828.

Zhou, H., Wang, H., Li, X., and Leung, V. C. M. (2018). A Survey on Mobile Data Offloading Technologies. IEEE Access, 6:5101–5111.
Publicado
06/05/2019
Como Citar

Selecione um Formato
CARVALHO, Marcos; DE BRITTO E SILVA, Erik; SILVA, Vinicius F.; MACEDO, Daniel F.. QD4G: QoE para Vídeo em Redes D2D/4G com Aprendizado de Máquina. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS (SBRC), 37. , 2019, Gramado. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2019 . p. 183-196. ISSN 2177-9384. DOI: https://doi.org/10.5753/sbrc.2019.7359.