A Video Bitrate Adaptation Algorithm for DASH-Based Multimedia Streaming Services to Enhance User QoE

Abstract

Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH)는 최근 주목받고 있는 스트리밍 기술이다. DASH 클라이언트는 연속적으로 가용 네트워크 대역폭을 측정하고, 이를 기반으로 향후 다운받을 비디오 세그먼트의 비트율을 결정한다. 본 고에서는 최소 재생 버퍼 레벨을 보존하여 가변적인 네트워크 환경에서도 사용자 체감 품질 저하를 야기하는 재생 끊김 현상, 재생 중 비디오 품질의 급격한 변화 등을 효율적으로 방지하는 비트율 적응 알고리즘인 QoE-enhanced adaptation algorithm over DASH (QAAD)를 제안한다. 또한 DASH 테스트베드 상에 QAAD와 재생 버퍼를 고려한 기존의 알고리즘 (즉, QDASH[9])을 구현하여 실험적으로 성능을 비교 및 분석하였다. 네트워크 환경이 급변하는 환경에서 실험을 수행한 결과, QDASH는 재생 끊김 현상 및 비디오 화질의 잦은 변화가 발생하는 반면, QAAD는 재생 끊김 없이 안정적인 비디오 화질을 제공하는 것을 확인할 수 있었다. Dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH) is the most recent and promising technology to support high quality streaming services. In dynamic adaptive streaming over HTTP (DASH), a client consecutively estimates the available network bandwidth and decides the transmission rate for the forthcoming video chunks to be downloaded. In this paper, we propose a novel rate adaptation algorithm called quality of experience QoE-enhanced adaptation algorithm over DASH (QAAD), which preserves the minimum buffer length to avoid interruption and minimizes the video quality changes during the playback. We implemented a DASH test bed and conducted extensive experiments. Experimental results demonstrate that under fluctuating network conditions, QAAD provides seamless streaming with stabilized video quality while the previous buffer-aware algorithm (i.e., QDASH[9]) frequently changes the video quality and undergoes the interruption.