HTTP adaptive streaming is increasingly popular in video delivery. This is mainly because HTTP allows easy deployment while it simplifies content delivery, and chunk-based delivery enables dynamic adaptation of video quality to varying network bandwidth. However, we find that the very nature of chunk delivery on HTTP causes some fundamental problems in efficient bandwidth utilization.
In this thesis, we investigate why it is so hard to adapt to varying bandwidth with HTTP adaptive streaming. First, we find that the choice of chunk duration greatly affects the bandwidth adaptation logic. Second, we observe that the disparity between the advertised quality of a chunk and real encoding rate confuses the client-side adaptation logic. Third, the dependence on TCP/HTTP leads to suboptimal bandwidth utilization while it makes it challenging to adapt to rapidly-changing bandwidth. We show the evidence of the problems in our controlled experiments with popular HTTP adaptive streaming schemes, and lay out the future requirements for robust bandwidth adaptation in video streaming.
최근 HTTP를 사용한 동영상 스트리밍 방식인 HTTP 적응적 스트리밍 서비스가 인기를 얻으며 널리쓰이고 있다. 주된 이유로는 HTTP를 사용하기 때문에 쉽게 기존 시스템에 적용이 가능하고, 청크기반 방식의 전달방법을 사용하기 때문에 변화하는 네트워크 대역폭에 맞게 비디오 화질을 맞추어 동영상을 사용자에게 보낼 수 있는 장점을 가지기 때문이다. 하지만 본 논문에서는 이러한 장점을 가지고 있음에도 불구하고, HTTP 적응적 스트리밍 서비스의 특징인 HTTP를 통한 청크기반 전달방식이 가지는 근본적인 문제점으로 인하여 발생하는 문제점들을 분석하였다.
본 논문에서는 HTTP기반 적응적 스트리밍이 변하는 대역폭에 맞게 동영상의 화질을 바꾸어 클라이언트에게 전송하는 것이 어려운 이유에 대해서 세가지로 분석하였다. 첫째로는, 청크 길이 선택이 대역폭 적응에 영향을 끼치기 때문이고, 둘째로는 각 청크의 실제 인코딩 비트레이트와 매니패스트 파일에서 알려주는 비트레이트가 다름으로서 생기는 문제점들을 쉽게 해결하지 못하기 때문이다. 셋째로는, TCP와 HTTP를 전송 프로토콜로 사용함으로써 가용대역폭을 효율적으로 사용하지 못하며, 빠르게 변하는 가용대역폭에 대응하지 못하는 이유가 있다. 본 논문에서는 실제 상용으로 사용되고 있는 솔루션들을 대상으로 각각의 문제점들을 보여주는 실험들을 통하여 문제점들이 실제로 일어나고 있는 것을 보였다. 또한 이러한 문제점들은 기존 HTTP기반 적응적 스트리밍 방식으로는 해결하기 힘들다는 것을 보여주었다. 마지막으로, 적응적 비디오 스트리밍을 하기 위해서는 어떤 요구사항들이 필요한지를 살펴보고 앞서 발견한 HTTP기반 적응적 스트리밍 서비스에서 해결하기 힘든 문제점들을 서버주도적 스트리밍 서비스에서 해결 할 수 있는 가능성들에 대해서 소개하고 실험을 통해 가능성들의 효과를 분석하였다.
