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Tesis doctoral 

Título Data-Driven QoE Modeling for Real-Time Video Streaming and Web Browsing Services in Cellular Networks
Estado Finalizado
Autor Luis Roberto Jiménez Pérez  
Director/es Matías Toril Genovés
Universidad Universidad de Málaga
Centro Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación
Departamento Ingeniería de Comunicaciones
Fecha lectura 09-03-2023

En la última década, el aumento exponencial de usuarios de redes móviles, la aparición

de nuevos servicios diferentes a los existentes y el aumento de las expectativas de los

usuarios han provocado una completa revolución. Causando que las redes celulares

sufran profundos cambios para hacer frente a la creciente demanda de servicios. En

consecuencia, el tráfico en las redes móviles actuales ha aumentado exponencialmente

debido al intercambio de datos de ciertos servicios, concretamente el vídeo y los servicios

web. El tráfico de vídeo genera los volúmenes de datos más significativos, que aumentan

cada día debido a la aparición de nuevos formatos y servicios innovadores, como la

transmisión en directo, los vídeos en 360◦ o la realidad virtual. Por otro lado, el

tráfico web genera el segundo mayor volumen de datos porque, además del tráfico de

navegación web, está presente en mayor o menor medida en otro tipo de servicios, como

los de vídeo (p. ej., YouTube, Netflix, Amazon Prime video).

La creciente demanda de servicios de red con altos requisitos de calidad de servicio (QoS)

establece nuevos retos para las redes celulares de nueva generación, especialmente

si se tiene en cuenta la gran cantidad de volumen de tráfico generado y

almacenado en la red por los diferentes servicios que convergen en ella. Esta tendencia

ha obligado a los operadores de redes a cambiar la forma de gestionar sus sistemas,

pasando de un enfoque centrado en la red a otro centrado en el usuario. Convirtiéndose

la gestión de la experiencia del cliente en un proceso clave en la rutina diaria de los

operadores de redes.

Esta tesis aborda el análisis y el modelado de la calidad de experiencia del usuario

(QoE) de los servicios de vídeo y navegación web en tiempo real en redes celulares.

Para ello, se identifican los factores clave que afectan al rendimiento del servicio

aprovechando la información registrada en las trazas de conexión con técnicas de

minería de datos.

En el caso de la transmisión de vídeo en directo, se propone un modelo paramétrico

para estimar la QoE del servicio encriptado YouTube Live a partir de datos a nivel

de paquete recogidos en las interfaces de una red inalámbrica. A diferencia de los

trabajos anteriores, el método propuesto es válido para contenidos de vídeo cifrados y

adaptativos.

La aparición del servicio de vídeo 360◦, con requisitos de gran ancho de banda

y bajo retardo, ha hecho más complejo el modelado de la QoE para los servicios de

transmisión de vídeo en directo. Este trabajo presenta un estudio del impacto del

enlace ascendente de una red móvil en la transmisión de vídeo en directo de 360◦ en

YouTube. A diferencia de trabajos anteriores, el análisis abarca el enlace de ingesta,

que tiene un fuerte impacto en la latencia de las transmisiones en directo.

En cuanto a la navegación web, se presenta un esquema de clasificación web no

supervisado para agrupar las páginas web según las características del contenido que

afectan a la QoE percibida por el usuario final. El análisis presentado muestra que

las propiedades de una página web tienen un fuerte impacto en su proceso de carga,

incluyendo la descarga de sus contenidos y su renderización progresiva en el navegador.

En consecuencia, el contenido de la página web tiene un fuerte impacto en la experiencia

del usuario web. Los métodos y análisis propuestos en esta tesis se basan en datos

reales recogidos en redes inalámbricas y celulares privadas. Los datos proceden de

interacciones emuladas con los diferentes servicios en un entorno real. Por lo tanto, la

aplicabilidad práctica de esta tesis es una característica distintiva.


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