Predição de vazão em conexões TCP dedicadas ao streaming de vídeo de curta duração

dc.contributor.advisor1Melo, César Augusto Viana
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0097703442306179eng
dc.contributor.referee1Collona, Juan Gabriel
dc.contributor.referee2Carvalho, Moisés Gomes de
dc.creatorSilva, Marcos Pereira da
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/2675692721578962eng
dc.date.issued2022-04-14
dc.description.abstractA recent forecasting study by Cisco showed that video transmission will account for 82% of all Internet traffic in 2022. This type of content is distributed in different forms and formats due to its non-linear consumption and audience fragmentation. In this context, the offering of short-duration videos, shorter than one minute, for example, has gained popularity, driven by video streaming platforms such as YouTube, Instagram, and TikTok. The distribution of this type of content presents particular challenges, including the limitation of end-to-end transfer rates imposed by congestion control mechanisms; whereas in longer sessions, it is possible to offer content with higher bit rates, that is, with better visual quality, since there is a certain stabilization of those congestion control mechanisms throughout the video session. The same reality is not observable in the transmission of short-duration videos. Industry efforts toward audience retention impose the need to always deliver content with the best possible quality. To this end, algorithms and heuristics employing bit-rate adaptation techniques are used for decision-making, whose cornerstone is the accurate prediction of throughput during an ongoing video session. The use of data from ongoing sessions by rate adaptation algorithms as the sole guiding source for decisions regarding the offered visual quality proves to be insufficient. In this work, a machine learning model is presented to predict throughput in connections dedicated to the transmission of short-duration videos using data collected from access histories. At its core, the model is characterized by a deep recurrent neural network that introduces artifacts to capture short-duration events by learning representative patterns of time-series signals. The results show that the proposed model achieves higher accuracy in scenarios where connections operate at an average speed above 2.88 Mbit/s, when compared to traditional moving average models and similar recurrent neural network models.eng
dc.description.resumoUm estudo recente de previsão da Cisco mostrou que a transmissão de vídeo responderá por 82% de todo o tráfego da Internet em 2022. Esse tipo de conteúdo é distribuído em diferentes formas e formatos, em razão do seu consumo não linear e da fragmentação da audiência. Nesse contexto, a oferta de vídeos de curta duração, inferior a um minuto, por exemplo, tem ganhado popularidade, sendo impulsionada por plataformas de Streaming de Vídeo como YouTube, Instagram e TikTok. A distribuição desse tipo de conteúdo apresenta desafios particulares que incluem a restrição das taxas de transferências, em conexão fim-a-fim, pelos mecanismos de controle de congestionamento; enquanto em sessões de mais longa duração, existe a possibilidade de se ofertar conteúdo com maior taxa de bits, isto é, com melhor qualidade visual, visto que, existe um certo tipo de estabilização daqueles mecanismos de controle de congestionamento, ao longo da sessão de vídeo. A mesma realidade na transmissão de vídeos de curta duração não é verificável. Os esforços da indústria para a retenção de audiências impõem a necessidade de se entregar sempre conteúdo com a melhor qualidade possível. Para isso, utiliza-se algoritmos e heurísticas com técnicas de adaptação da taxa de bits para a tomada de decisão, a qual possui o pilar, a predição precisa da vazão com a sessão de vídeo em andamento. O uso de dados das sessões em andamento pelos algoritmos de adaptação de taxa, como a única fonte balizadora das decisões sobre a qualidade visual oferecida, mostra-se insuficiente. Neste trabalho, apresentase um modelo de aprendizagem de máquina para predizer a vazão em conexões dedicadas à transmissão de vídeos de curta duração de dados capturados em históricos de acessos. O modelo, em sua essência, caracteriza-se por uma rede neural recorrente profunda que introduz artefatos que capturam eventos de curta duração, ao aprender padrões representativos de sinais de série temporal. Os resultados mostram que o modelo proposto alcança uma maior precisão em cenários em que as conexões operam com velocidade média acima de 2,88 Mbits/s, quando comparado a modelos tradicionais, de média móvel e modelos similares de rede neural recorrente.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationSILVA, Marcos Pereira da. Predição de vazão em conexões TCP dedicadas ao streaming de vídeo de curta duração. 2022. 87 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2022.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11447
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Computaçãoeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Informáticaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPredição de vazãopor
dc.subjectSessão de vídeo curtopor
dc.subjectAprendizagem de máquinapor
dc.subjectStreaming de vídeo adaptativopor
dc.subjectRede neural recorrentepor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAOeng
dc.subject.otherAprendizado de máquinapor
dc.subject.otherStreaming de vídeo adaptávelpor
dc.subject.otherRedes neurais (Computação)por
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/91340/DISS_MarcosSilva_PPGI.pdf.jpg*
dc.titlePredição de vazão em conexões TCP dedicadas ao streaming de vídeo de curta duraçãoeng
dc.title.alternativePredicting throughput in TCP connections dedicated to short-duration video streamingeng
dc.typeDissertaçãoeng

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