HTTP adaptive streaming with advanced transport

Abstract

QUIC (Quick UDP Internet Connections) is an experimental and low-latency transport network protocol proposed by Google, which is still being improved and specified in the IETF. The viewer's quality of experience (QoE) in HTTP adaptive streaming (HAS) applications may be improved with the help of QUIC's low-latency, improved congestion control and multiplexing features. In this master thesis, we measured the streaming performance of QUIC on wireless and cellular networks in order to understand whether the problems that occur when running HTTP over TCP can be reduced by using HTTP over QUIC. The performance of QUIC was tested in the presence of network interface changes caused by the mobility of the viewer. We observed that QUIC resulted in quicker start of media streams, better streaming and seeking experience, especially during the higher levels of congestion in the network and had a better performance than TCP when the viewer was mobile and switched between the wireless networks. Furthermore, we investigated QUIC's performance in an emulated network that had a various amount of losses and delays to evaluate how QUIC's multiplexing feature would be beneficial for HAS applications. We compared the performance of HAS applications using multiplexing video streams with HTTP/1.1 over multiple TCP connections to HTTP/2 over one TCP connection and to QUIC over one UDP connection. To that effect, we observed that QUIC provided better performance than TCP on a network that had large delays. However, QUIC did not provide a significant improvement when the loss rate was large.

QUIC (Quick UDP Internet Connections - Hızlı UDP Internet Bağlantıları) Google tarafından bulunan ve halen IETF bünyesinde belirlenmekte ve geliştirilmekte olan düşük gecikmeli ve deneysel bir ağ haberleşme protokolüdür. HTTP üzerinden dinamik adaptif iletim (DASH - Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) uygulamalarındaki kullanıcı deneyimi, QUIC'in sunduğu düşük gecikme, gelişmiş trafik kontrolü ve çoğullaşmalı kanallar özellikleri sayesinde geliştirilebilir. Bunu araştırmak amacıyla, TCP üzerinden HTTP kullanıldığında oluşan problemlerin, QUIC üzerinden HTTP kullanılarak azaltılıp azaltılmadığını anlamak için kablosuz ve hücresel ağlar üzerinde QUIC'in iletim performansını ölçtük. QUIC'in performansını izleyicinin hareket halinde olmasından kaynaklanan bağlantı ara yüzü değişikliklerinin bulunduğu ağ koşullarında gözlemledik. Bu araştırmalarımız sonucunda, QUIC'in medyaları daha hızlı başlattığını, özellikle yüksek trafik sıkışıklığı olduğunda daha iyi izleme ve görüntü arama deneyimi sunduğunu ve kullanıcının hareketli olduğu ve kablosuz ağlar arasında bağlantı değiştirdiği durumlarda TCP'den daha iyi performans gösterdiğini gözlemledik. Buna ek olarak, çeşitli miktarlarda gecikme ve kayıpların olduğu deneysel bir ağ ortamında, QUIC'in çoğullaşmalı kanallar özelliğinin HTTP üzerinden adaptif iletim için nasıl faydalı olabileceğini araştırdık. Çoklu TCP bağlantıları üzerinden HTTP1.1, tek TCP bağlantısı üzerinden HTTP/2 ve tek UDP bağlantısı üzerinden QUIC ile çoğullaşmalı kanallar kullanan adaptif iletim uygulamalarının performanslarını karşılaştırdık. Bu hususta, QUIC'in yüksek gecikme olan ağlarda TCP'den daha iyi performans gösterdiğini gözlemledik. Buna karşın, QUIC'in yüksek kayıp olan ağlarda önemli bir iyileşme sağlamadığını gördük.