Smoothing VariableBit Rate Video and Multiplexing in an

Smoothing Variable-Bit Rate Video and Multiplexing in an Internetwork April 1 , 2002 Ofer Hadar Communication Systems Engineering Dept. , BGU URL: http: //www. cse. bgu. ac. il/~hadar Copyright @2001, O. Hadar 1

2 The Basic problem n Network like predictable, “regular” traffic (CBR): n Can allocate resources (bandwidth, buffers, …) and commit to Qo. S u Allows for better pricing. Users like bursty information : u u u Data F File transfer, fax, e-mail, telnet, web-browsing, etc. Video streams are Variable Bit Rate (VBR) by nature.

3 Outline n Problem Background n Motivation for smoothing of pre-recorded video n The Piecewise Constant Rate Transmission and Transport (PCRTT) algorithm. n The e-PCRTT algorithm. n Multiplexing of smoothed video streams. n Conclusions and ongoing work. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

4 Case in Point: Movies n Huge (and only? ) bandwidth consumer n Without compression: Unthinkable (up to 1 Gbps for HDTV stream) n With compression: highly bursty u temporal and spatial information: frames vary in sizes, scenes vary in bandwidth rate המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

5 : MPEG Compression I, P, B Frames n Fixed Go. P pattern such as IBBPBBP n I frames are JPEG encoded n B and P frames exploit temporal redundancy המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

6 What to do ? (1) n Conservative rich: reserve peak required bandwidth. n Wasteful, costly: ratio of peak to average rate may be over 5: 1. Conservative poor: u u compress to specified bandwidth המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

7 Peak Bandwidth reservation 4 x 10 Wasteful of Bandwidth 2. 2 Reserved peak-rate 2 1. 8 1. 6 1. 4 1. 2 1 1200 1000 רשתות תקשורת מולטימדיה ) (37111231 800 600 400 200 0. 8 0 אוניברסיטת בן - גוריון בנגב - המחלקה להנדסת מערכות תקשורת

8 CBR Video Encoding n b = target encoding rate Digitizad video q(n) = quantization scale Encoder Xn Buffer B n q(n) is a function of buffer contents n quantization becomes very coarse as buffer b/F bits per frame Storage contents approaches B n Why is it always blurry exactly when it starts getting interesting ? המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

9 What to do ? (2) n Practical solution: trade bandwidth for memory. n With large storage space: trickle the stream, playback from memory u u need huge space how about live broadcast? המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

What to do ? (3) Smoothing of Pre-Recorded Video n 10 Solution : reduce burstiness by prefetching video frames into the client playback buffer n Emerging applications: u. Distance u. Movies, u. Virtual learning advertisements reality המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

11 Network Environment Video File Server Client Smoothing Buffer (e. g. set-top box) Network n Server with pre-recorded video on large, fast disks n Network, perhaps with rate or delay guarantees n Client sites with buffer space for video playback המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

12 Bandwidth Smoothing Algorithms n Given the parameters: u u n And the constraints at the client buffer: u u n Frame size {fi} for n frames Client buffer size b Avoid underflow Avoid overflow Find a server transmission schedule consisting of: u u u Number of time intervals Transmission of video at rate rj during the interval j Time intervals of length tj , in units of frame slots המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

13 Burstiness of MPEG streams MPEG - Compressed video stream Bytes GOP I I I P P B B B B Frame number Integration המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

14 Constructing a feasible rate-plan Accumulative Bytes b [buffer size] end Overflow (Packets losses) Underflow (Delay) F_over F_under Bandwidth changes b start Frame number המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

15 Existing Smoothing Algorithms n Critical bandwidth allocation [Feng 95] n Minimum peak bandwidth u Minimum number of bandwidth increases Minimum changes bandwidth allocation [Feng 95 a] n Minimum peak bandwidth u Minimum number of bandwidth changes Minimum variability bandwidth allocation [Salehi 96] n Minimum peak bandwidth u Minimum variability of bandwidth allocations Piecewise constant rate transmission [Mc. Manus 96] n Bandwidth changes at periodic intervals Enhancement- Piecewise constant rate transmission [Hadar 98] u u u Reducing the required client buffer המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

16 The PCRTT algorithm Accumulative bytes B=Buffer size U L min_dif b Offset max_dif T Frame number / time המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן t (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

Description of construction the e-PCRTT algorithm 17 Accumulative bytes B=Buffer size F_over b(t) I 2 b (Initial delay=b/2), I 1 F_under T Time (in frames units) המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

Motion JPEG trace Statistics (in Kb/Frame) The most burstiness trace המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 18 The least burstiness trace (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

19 The influence of interval size on video rate-plan Bytes /frame Time (frame time units) המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

The impact of smoothing on the Marginal Distributions 20 Unsmoothed Smoothed: 900 frames Smoothed: 10, 000 frames המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

21 Bandwidth Fill Factor (BFF) criteria for network utilization 4 x 10 2. 2 4 Waste or allocate elsewhere Peak-rate 2 1. 8 Bytes /frame 2 1. 6 Bytes/frame 2. 2 1. 4 1. 2 0. 8 0. 4 0. 2 0 Peak-rate 1. 4 1 Video original bit rate Waste or allocate elsewhere 1. 6 1 0. 6 x 10 Smoothed transmission rate 0. 6 0. 4 2000 תקשורת 4000 6000 8000 10000 12000 14000 (frame units) מערכות Time להנדסת המחלקה 0. 2 0 - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 2000 4000 6000 Time (frame units) 8000 10000 12000 14000 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

22 BFF as function of the smoothing interval size (frames units), for 9 single streams and one multiplexed stream. Multiplexed stream E. T המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

23 Individual Smoothing n Individual smoothing is optimal in n Individual smoothing implies smoothing each stream individually without considering other streams that are transmitted simultaneously. n Individual smoothing is not optimal in terms of a multiplexed group of streams. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן terms of Individual streams. (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

24 Multiplexing of Smoothed Video streams according to e-PCRTT Rate requirement (Bytes/Frame) Accumulative rate requirement (Bytes/Frame) Smoothed video stream 1 Smoothed video stream 2. . . Multiplexer Smoothed video stream n המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן Time (frame units) (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

25 Synchronized against Unsynchronized Multiple streams (Total 5 video streams) Rate (Bytes/frame) המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן Time (in frames units) (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

26 Rate histograms of multiplexed stream: (a) Synchronized streams (b) Unsynchronized streams. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

27 Objectives for Multiplexing algorithms n Consider the interaction between all streams. n Provide each individual stream a valid transmission. n Provide each individual stream a near-to-optimal transmission schedule. n computation load should suite real-time purpose. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

28 Different Schemes for Efficient Multiplexing n Time shifting schemes (Admission control schemes. ( n Re-smoothing schemes. n Optimal smoothing with linear approximation. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

Applying Admission Control Policy to E-PCRTT Smoothed Video Streams n In the initiation stream, the user negotiates an appropriate bandwidth rate-plan with the network. n For each video stream the network reserves a series of different CBRs over equal size time-intervals according to the e-PCRTT algorithm. n The following metrics are used to determine the optimal interval size and initiate transmission time: u u u 29 The maximum BFF. The minimum rate variance. The minimum peak-rate of the multiplexed stream המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

Demonstration of the Admission control process 31 One interval shifting New request for a video stream המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

Time allocation of 10 different multiplexing video streams using the BFF criteria המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 32 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

An example of multiplexing two video streams into a CBR channel before and after bandwidth smoothing. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 34 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

The management process of bandwidth rate reduction at the j'th interval BW Network Peak-Rate t tj Rate reduction 35 New plan Original plan t המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

36 M-EPCRTT Multiplexing of EPCRTT smoothed streams n All input streams are smoothed by the e-pcrtt algorithm using fixedsize intervals n Extreme peaks of the multiplexed stream exceeding the systems bandwidth are re-smoothed in order to achieve bandwidth reduction. n The re-smoothing is e-pcrtt oriented and provides each stream a valid near-to-optimal transmission schedule המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

37 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Time Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

38 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Time Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

39 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Time Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

40 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Time Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

41 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Time Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

42 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Time Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

43 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Time Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

44 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Time Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

45 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן Time (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

46 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן Time (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

47 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן Time (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

48 M-EPCRTT system’s input Smoothing Total Bandwidth Smoothing Non -Buffered Multiplexer Smoothing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן Time (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

50 M-EPCRTT the multiplexed stream Total Bandwidth R - The systems bandwidth. R Time The bandwidth of some intervals excesses the link’s bandwidth B. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

51 M-EPCRTT the multiplexed stream Total Bandwidth R - The systems bandwidth. R MI - multiplexing Interval. Time MI The Multiplexed Streams is divided in to MI, each processed independently. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

52 M-EPCRTT the multiplexed stream Total Bandwidth R - The systems bandwidth. R MI - multiplexing Interval. SI - Individual Smoothing fixed size interval. Time SI MI The MI is considerably larger than SI, (in simulation it was 45 times bigger). המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

53 M-EPCRTT iterative re-smoothing Total Bandwidth R SIj Time (1 Find the Extreme Peak (will be denoted as Smoothing Interval SIj). (2 Select the stream (Si) which will enable a maximum bandwidthreduction at the extreme peak. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

54 M-EPCRTT iterative re-smoothing Si SIj Time The BFSM algorithm is implemented on the selected Individual stream in order to reduce its bandwidth at the extreme peak. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

55 M-EPCRTT BFSM algorithm Si Time SIj Backward Forward Smoothing Multiplexing רשתות תקשורת מולטימדיה ) (37111231 אוניברסיטת בן - גוריון בנגב - המחלקה להנדסת מערכות תקשורת

56 M-EPCRTT BFSM algorithm Si SIj Time The BFSM changes the transmission schedule of Si by reducing the bite rate in SII and increasing it in the neighboring intervals. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

57 M-EPCRTT BFSM algorithm Si SIj Time In order to do so the area of neighboring intervals that would be changed should be determined. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

58 M-EPCRTT BFSM algorithm Total Bandwidth SIj Time We define the neighboring area between the nearest two local minimums. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

62 M-EPCRTT Performance 4 4 x 10 Global Bandwidth Constraint: original "dotted", M-EPCRTT "solid" 3. 8 Bandwidth 3. 6 3. 4 3. 2 3 2. 8 2. 6 0 5 10 15 20 25 30 המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - בן Smoothing אוניברסיטת Intervals 35 40 45 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

63 M-EPCRTT Performance 4 4 x 10 Global Bandwidth Constraint: Maximum Bandwidth in every Iteration. 3. 9 3. 8 Bandwidth 3. 7 3. 6 3. 5 3. 4 3. 3 3. 2 מערכות תקשורת - אוניברסיטת בן 0 המחלקה להנדסת 50 - גוריון בנגב 100 150 Iterations 200 (37111231 ) מולטימדיה 250 300 רשתות תקשורת

64 Optimal Multiplexing of Video Streams n Assume m video streams. Denote the video streams by the index j = 1 , …, m. n Divide this stream into equal periods of length n Let L j (t) be a piecewise linear approximation to L j (t) with breakpoints at epochs. n Let the ith period correspond to the time interval: [ (i-1) t (i) t], i = 1, …, n. n Then the breakpoints of L j (t) , for the jth video stream, are represented by the sequence of values : LI, J , i = 0, …, n. n Construct a piecewise linear approximation of U j (t) with the same breakpoints as in L(t) : U j (t) = L j (t) + bj המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן . (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

The Linear programming solution 65 Effective Buffer size B’ Rate plane after Linear programming Buffer = B המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

66 n Denote the values of U j (t) at each breakpoint as the sequence: u ij , i = 0, …, n. n where, u i j = l ij u ij + bj u i+1 j yi+1 j l ij i-1 i l i+1 j rate i+1 המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

n Let such a schedule for the jth video stream be represented by the sequence: S j = {yi j n ; i = 0, …, n } (1) Such a schedule is said to be a feasible if: l i j <= yi j <= u i j , i = 0, …, n (2) n Let r n where, i j = , yi+1 j 67 the rate in segment i of the jth video stream. r i j = yi - yi-1 j j , i = 1, …, n (3) n n Let the total rate for all video streams in period i be: (4) n Let R denote the peak rate as the maximum rate over all n periods. R = Max {r i ; i = 1, …, n } (5) The Optimal Multiplexing Problem n The Optimal Multiplexing Problem is to find the collection of schedules {S j ; j = 1, …, m } such that the maximum rate is minimized, i. e. n Find Z = Min Max{r n המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן S j , j=1, …, m i ; i = 1, …, n } (6) (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

Small Example for Multiplexing Solution from Linear Programming n n n 68 Buffer Size Fixed at B(j)= 5, for each Video Stream j = 1, 2, 3. 4 time intervals L= 0 1 4 5 10 0 0 2 4 3 5 4 6 9 10 5 6 9 10 15 5 7 8 9 14 5 9 10 11 15 U= The Optimal solution Transmission Schedule Y= 5. 0000 8. 0000 10. 0000 5. 5000 5. 0000 8. 5000 10. 0000 5. 5000 המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 9. 0000 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

74 Multiplexing Comparison PCRTT multiplexing without any manipulations Multiplexing through Linear Programming 7 8. 5 x 10 Buffer size = 1 Mbytes 8 7. 5 Rate(Mbit/sec) 7 6. 5 6 5. 5 5 4 3. 5 0 20 40 60 80 המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 100 120 Interval 140 160 180 200 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

75 PCRTT multiplexing without any manipulations Multiplexing through Linear Programming 7 8. 5 x 10 Buffer size = 2 Mbytes 8 7. 5 Rate(Mbit/sec) 7 6. 5 6 5. 5 5 4 3. 5 0 20 40 60 80 100 120 Interval המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 140 160 180 200 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

76 PCRTT multiplexing without any manipulations Multiplexing through Linear Programming 7 8. 5 x 10 Buffer size = 3 Mbytes 8 7. 5 Rate(Mbit/sec) 7 6. 5 6 5. 5 5 4 3. 5 0 20 40 60 80 100 120 Interval המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 140 160 180 200 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

77 PCRTT multiplexing without any manipulations Multiplexing through Linear Programming 7 8. 5 x 10 Buffer size = 5 Mbytes 8 7. 5 Rate(Mbit/sec) 7 6. 5 6 5. 5 5 4 3. 5 0 20 40 60 80 100 120 Interval המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 140 160 180 200 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

78 PCRTT multiplexing without any manipulations Multiplexing through Linear Programming 7 8. 5 x 10 Buffer size = 10 Mbytes 8 7. 5 Rate(Mbit/sec) 7 6. 5 6 5. 5 5 4 3. 5 0 20 40 60 80 המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 100 120 Interval 140 160 180 200 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

79 Multiplexed Stream 7 x 10 8. 5 8 Channel Bandwidth = C 7. 5 6 ) Rate(Mbit/sec 7 5. 5 5 4 180 ) 200 (37111231 רשתות תקשורת מולטימדיה 160 140 120 3. 5 20 40 80 גוריון 60 100 0 תקשורת להנדסת מערכות המחלקה בנגב - אוניברסיטת בן - Interval

80 Total Ploss PCRTT multiplexing without any manipulations 0. 3 Multiplexing through Linear Programming 0. 25 Buffer size = 1 Mbytes P loss 0. 2 0. 15 0. 1 Rmax= 65 Mbit/s Rmax= 78 Mbit/s 0. 05 0 40 50 60 70 80 Bandwidth(Mbit/sec) המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 90 100 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

81 PCRTT multiplexing without any manipulations Multiplexing through Linear Programming 0. 25 Buffer size = 2 Mbytes P loss 0. 2 0. 15 0. 1 Rmax= 64 Mbit/s 0. 05 Rmax= 78 Mbit/s 0 40 45 50 55 60 65 70 bandwidth(Mbit/sec) המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 75 80 85 90 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

82 PCRTT multiplexing without any manipulations Multiplexing through Linear Programming Total Ploss 0. 3 Buffer size = 5 Mbytes 0. 25 P loss 0. 2 0. 15 0. 1 Rmax= 63 Mbit/s Rmax= 78 Mbit/s 0. 05 0 40 45 50 55 60 65 70 bandwidth(Mbit/sec) המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 75 80 85 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

83 Total Ploss PCRTT multiplexing without any manipulations Multiplexing through Linear Programming 0. 3 0. 25 Buffer size = 10 Mbytes P loss 0. 2 0. 15 0. 1 Rmax= 62. 5 Mbit/s Rmax= 78 Mbit/s 0. 05 0 30 40 50 60 bandwidth(Mbit/sec) המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן 70 80 (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

84 Block diagram for future research Live Video Source Encoding + Streaming Clients Stored Content (R 1_Max, B 1_max) Video Server High Speed Network Vo. D Disks (R 2_Max, B 2_max) R total_Max Video Rate Smoothing & Efficient schemes for Multiplexing המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (R 3_Max, B 3_max) (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

85 Ongoing Work n Smoothing with Linear filtering u Allows n us to calculate analytically the rate histogram. Smoothing after multiplexing u n Aggregated Smoothing. Efficient smoothing algorithm for CBR service u Deriving n n the optimum channel rate and initial play back delay under the constraint of client buffer size. Optimization of the Multiplexing problem with different constraints. Multiplexing of smoothed video streams in Video on Demand System. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה

86 Future work n Construct an admission control suitable for real-time. n Implement other re-smoothing heuristics. n Comparing these algorithms with the optimal multiplexing algorithm. n Implementing a real Vo. D system which will include various multiplexing schemes. המחלקה להנדסת מערכות תקשורת - גוריון בנגב - אוניברסיטת בן (37111231 ) רשתות תקשורת מולטימדיה