Les réseaux mobiles 4G basés sur la norme LTE (Long Term Evolution), sont des réseaux tout IP. Les différents problèmes de transport IP comme le retard, la gigue et la perte despaquets peuvent fortement dégrader la qualité des communications temps réel telles que la téléphonie. Les opérateurs ont mis en oeuvre des mécanismes d’optimisation du transport de la voix dans le réseau afin d'améliorer la qualité perçue. Cependant, les algorithmes propriétaires de gestion de la qualité dans les terminaux ne sont pas spécifiés dans les standards. Dans ce contexte, nous nous intéressons aux mécanismes d'adaptation de média, intégrés dans les terminaux afin d'améliorer la qualité d’expérience (QoE). En particulier, nous évaluons de manière expérimentale des métriques QoE de la voix sur LTE (VoLTE) en utilisant une méthode de test standardisée. Nous proposons d’améliorer la méthode de test et discutons la manière dont cette méthode peut être étendue pour évaluer les performances du buffer de gigue. Nous évaluons également de manière expérimentale la qualité de WebRTC dans différentes conditions radios en utilisant un réseau réel. Nous évaluons l'impact du buffer de gigue et de la variation du débit sur la qualité mesurée. Pour améliorer la robustesse des codecs contre la perte de paquets, nous proposons d’utiliser une redondance simple au niveau applicatif. Nous implémentons cette redondance pour le codec EVS (Enhanced Voice Service) et nous évaluons ses performances. Enfin, nous proposons un protocole de signalisation qui permet d’envoyer des requêtes de redondance au cours d’une communication afin d’activer ou désactiver celle-ci dynamiquement. / Fourth-generation mobile networks, based on the Long Term Evolution (LTE) standard, are all- IP networks. Thus, mobile telephony providers are facing new types of quality degradations related to the voice packet transport over IP network such as delay, jitter and packet loss. These factors can heavily degrade voice communications quality. The real-time constraint of such services makes them highly sensitive to delay and loss. Network providers have implemented several network optimizations for voice transport to enhance perceived quality. However, the proprietary quality management algorithms implemented in terminals are left unspecified in the standards. In this context, we are interested in media adaptation mechanisms integrated in terminals to enhance the overall Quality of Experience (QoE). In particular, we experimentally evaluate Voice over LTE (VoLTE) QoE metrics such as delay and Mean Opinion Score (MOS) sing a standardized test method. We propose some enhancements to the actual test method and discuss how this method can be extended to evaluate de-jitter buffer performance. We also experimentally evaluate WebRTC voice quality in different radio conditions using a realLTE test network. We evaluate the impact of jitter buffer and bit rate variations on the measured quality. To enhance voice codec robustness against packet loss, we propose a simple application layer redundancy. We implemented it for the Enhanced Voice Service (EVS) codec and evaluate it. Finally, we propose a signaling protocol that allows sending redundancy requests during a call to dynamically activate or deactivate the redundancy mechanism.

L’application de jeu en ligne massivement multijoueurs fournit une grandepartie du trafic Internet global. Le trafic est généralement composé d’unepetite partie de données utiles encapsulé dans des segments TCP, entrainantun volume élevé d’entêtes transmis via le réseau. Cela implique: 1) la tailledes paquets est trop petite pour un routage efficace et; 2) la bande passanterequise par le serveur augmente. Par conséquent, il est nécessaire de trouverdes techniques de transmission et de routage plus efficaces afin de réduire levolume de trafic et augmenter l’efficacité du réseau permettant de prendre encharge le nombre croissant des joueurs. D’autre part, la qualité d’expérience(QoE) dans le contexte des jeux en ligne est fortement liée à la consistance.Cette consistance est influencée par la qualité de service (QoS) offerte parle réseau, principalement en termes de délai, de gigue et d’ordre de paquets.Par conséquent, une solution qui améliore ces paramètres aidera à satisfairedavantage de joueurs et à améliorer la qualité de service.L’objectif de cette thèse est de proposer des solutions pour améliorerla qualité d’expérience des jeux en ligne en augmentant la consistance devue, en réduisant les délais et en augmentant l’efficacité du réseau. Pour leproblème de consistance, nous proposons une topologie de réseau cyclique.Cette topologie ordonnée facilite la mise en place des procédures de gestionet de contrôle de la transmission pour imposer un ordre causal entre tousles joueurs. Concernant le délai et l’efficacité du réseau, certains ont proposé l’application de la technique du tunnel, compression et multiplexage(TCM). Cependant, les paquets transmis avec TCM sont plus grands queceux d’origine, ce qui nécessite plus de temps pour les transmettre et augmente le risque de saturation au niveau des fils d’attente. Nous proposonsl’utilisation de la technique de codage réseau (NC) qui permet d’augmenterle débit dans certaines conditions de topologies et de routage. Cette technique permet aux nœuds intermédiaires d’encoder les paquets qu’ils reçoivent plutôt que d’effectuer une simple fonction de stockage et de transfert. Celapeut réduire la charge de trafic, réduire les délais et augmenter l’efficacité duréseau.Dans cette thèse, nous proposons des modifications pour améliorer latechnique TCM et nous évaluons ses performances. De plus, nous proposonsd’ajouter le concept de partition des joueurs et de changer la topologie d’unarbre à une forêt. Nous étudions ensuite la topologie cyclique. Nous concevons un protocole de routage optimisé sur une topologie en cycle baséesur la technique de codage réseau. Puis, nous évaluons ses performances entermes de délai, de charge et d’ordre. Les résultats montrent que l’utilisationdu codage NC permet de réduire la charge et le nombre de paquets transmis, garantir un ordre de paquet par période et de réduire le délai. Eneffet, on peut gagner jusqu’à 14% de latence avec notre protocole par rapport à un protocole de routage optimisé sans codage réseau. Par la suite,nous proposons un scénario de mise en pratique de cette solution sur une infrastructure Device-to-Device. Nous validons les limites théoriques du délaien utilisant des simulations réseau et nous discutons ensuite des contraintespratiques qui s’imposent lors de l’implémentation dans un réseau réel. Finalement, nous proposons des solutions pour ces contraintes. / The application of massively multiplayer online games provides a large partof the global internet traffic. The traffic is typically encapsulated in TCPsegments of small size information (the so called payload) resulting in a highvolume of headers transmitted through the network. This implies the following: 1) the packets’ size is too small for efficient routing and; 2) thebandwidth required by the server seems to be increasing. Therefore, it isnecessary to find more efficient transmission and routing techniques to reduce the traffic’s volume and to increase the network’s efficiency in orderto support the growing number of players. On the other hand, Quality ofExperience (QoE) in the context of online games is strongly influenced byconsistency. This consistency is influenced by the quality of service (QoS) offered by the network, mainly in terms of delay, jitter and order of the packets.As a result, a solution that enhances these parameters will help in satisfyingmore players and subsequently improving QoE.The goal of this thesis is to propose solutions to enhance the QoE of onlinegames by increasing the consistency of view, reducing the delay and increasing the efficiency of the network. For consistency, we propose a cyclic networktopology. This ordered topology facilitates the implementation of transmission management and control procedures to impose a causal order betweenall players. As for the delay and the efficiency problem, some have proposed the application of Tunneling, Compression and Multiplexing (TCM)technique. However, the transmitted packets with TCM are larger than theoriginal ones, which requires more delay to transmit them and increases therisk of congestion. We propose the use of the Network Coding technique(NC) which makes it possible to increase the bit rate of the network undercertain topological and routing conditions. This technique allows intermediate nodes to encode the data they receive rather than perform a simple”store and forward” function. It can reduce the traffic load, reduce the delay and increase the network’s efficiency.In this thesis, we propose some modifications to enhance the TCM technique and evaluate its performance. Besides, we propose to add the playerspartition approach and change the topology from a tree to a forest. Afterwards, we investigate the cyclic topology. We design an optimized routingprotocol over a cycle topology based on the network coding technique andevaluate its performance in terms of delay and order. The results show thatby using NC coding, one can gain up to 14% of latency over an optimizedrouting protocol for the cycle topology without the use of network coding.Afterwards, we propose a practical implementation scenario of this solutionover a device-to-device (D2D) infrastructure. We finally validate the theoretical limits of delay using network simulations and discuss a number ofpractical constraints.

Alors que les services de streaming vidéo (Netflix +YouTube) représentent plus de 50% du trafic web des foyers américains sur leurs lignes fixes, l'expansion de la mobilité (4G LTE et LTEa) et l'arrivée des réseaux du futur (NGN) avec la distinction entre opérateur de réseaux et opérateurs de services, risquent de modifier le modèle économique des fournisseurs de service. Le modèle en Best-effort utilisé actuellement par les services de streaming risque de péricliter dû au coût important lié à ce type de fonctionnement. Il convient donc de réfléchir à un modèle optimisant les flux du service à envoyer en fonction du besoin réel des utilisateurs finaux. L'objectif principal de cette thèse est donc de proposer une solution permettant de prendre en compte la QoE au sein des services de streaming. Dans une première partie de cette thèse, nous mettons en avant le caractère très personnel de la qualité d'expérience lors d'une session de visionnage multimédia. Ceci est réalisé par des tests subjectifs sur une cinquantaine d'utilisateurs. Nous présentons ensuite une architecture permettant la prise en compte de la QoE au sein des protocoles de streaming HTTP adaptatifs (HTTP Live Streaming, DASH ...) afin de prendre des décisions d'adaptation du service non plus sur la bande passante disponible à un instant T, mais sur les attentes implicites de l'utilisateur et ceci d'une manière non intrusive. L‘implémentation d'une preuve du concept est illustrée à travers la création d'un projet open source (http://ipfhas.github.io/) / While streaming video services (Netflix + YouTube} represent more than 50% of US households consumed bandwidth, the growth of mobility (4G LTE + LTEa) and the arrival of 3 next generation networks (NGN) with the distinction between network operator and service operator may change the business model of service providers. The Best-Effort model currently used by streaming services will decrease due to its hight cost. It is therefore necessary to consider a model optimizing the service flow based on real users expectations. The main objective of this thesis is to propose a solution which take into account the QoE in streaming services. In the first art of this thesis, we highlight the very personal nature of the quality of experience during viewing multimedia session. This is achieved by subjective tests on fifty users. Then, we present an architecture for the QoE consideration in HTTP adaptive streaming protocols (HTTP Live Streaming, DASH ...) to make adaptation decisions based on implicit expectations of the user. A proof of concept is illustrated through an open source project (http://ipfhas.github.io/)

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-19T14:37:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Proposta de dissertação - Completa - vFinal_entrega.pdf: 3978842 bytes, checksum: bfd74789ed1d6b8fb83c52919ed64fe3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T14:37:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Proposta de dissertação - Completa - vFinal_entrega.pdf: 3978842 bytes, checksum: bfd74789ed1d6b8fb83c52919ed64fe3 (MD5) Previous issue date: 2016-08-30 / As redes corporativas têm evoluído para um ambiente heterogêneo (rede sem fio e cabeada). Estas redes consideram a autenticação do usuário um elemento primordial para garantir níveis adequados de segurança no acesso aos serviços estratégicos da organização. Nas instituições de ensino e pesquisa, o sistema federado baseado na autenticação 802.1x chamado Eduroam (Education Roaming) permite que estudantes e pesquisadores obtenham conectividade sem fio utilizando as mesmas credenciais de suas instituições em qualquer lugar do mundo com suporte a este sistema. Contudo, a qualidade de serviço (QoS) percebida pelo usuário pode ser degradada quando da necessidade de mudança do ponto de acesso sem fio (handover) devido à mobilidade e necessidade de reautenticação de uma sessão em andamento. Apesar das inúmeras soluções existentes na literatura para o gerenciamento de mobilidade, o suporte à autenticação do usuário no processo de handover é um aspecto negligenciado. Esta dissertação propõe um arcabouço para o gerenciamento integrado de redes cabeadas e sem fio baseado em software de código aberto e de baixo custo. A proposta visa tornar o gerenciamento mais simples e centralizado utilizando o paradigma de redes definidas por software (SDN – Software Defined Networking) através do protocolo OpenFlow (OF). Via interface Web é possível obter informações da rede, gerenciar fluxos e controladores OF, criar slices de rede e aplicar políticas de QoS. No contexto do gerenciamento de mobilidade, a proposta implementa e avalia uma estratégia de cache de autenticação que otimiza a qualidade de experiência (QoE) durante o processo de handover e ambiente com autenticação 802.1x/Eduroam. A avaliação foi realizada num ambiente de experimentação e a proposta obteve como resultados os seguintes ganhos: 15,8% na vazão, 25% no atraso médio e 20,5% no PSNR em relação ao cenário de não utilização da proposta de cache de autenticação. Os resultados obtidos demonstram a aplicabilidade da proposta no gerenciamento mobilidade seguro, bem como sua eficácia no suporte aos requisitos de QoS/QoE para sessões de tráfego de vídeo de usuários móveis. / Corporate networks have evolved into a heterogeneous environment (wired and wireless networks). These networks consider user authentication as a key element to ensure adequate levels of security access to the organization's strategic services. In educational and research institutions, the federated system based on 802.1x authentication called Eduroam (Education Roaming) allows students and researchers to gain wireless connectivity using the same credentials of their institutions anywhere in the world that supports this system. However, the quality of service (QoS) perceived by the user can be degraded when they need to change the wireless access point (handover) due to mobility and re-authenticate a session in progress. Despite numerous existing solutions in the literature for mobility management, support for user authentication in the handover process is a neglected aspect. This dissertation proposes a framework for the integrated management of wired and wireless networks based on low cost and open source software. The proposal aims to make simpler and centralized management using the SDN (Software Defined Networking) paradigm via OpenFlow protocol (OF). Through web interface is possible to obtain information from the network, manage flows and OF controllers, create network slices, and apply QoS policies. In the mobility management context, this proposal implements and evaluates a strategy that improves the quality of experience (QoE) environment with 802.1x authentication / Eduroam. In the evaluated experimental environments, the proposed technique achieved gains up to 15.8% on throughput, 25% on average delay and 20.5% on PSNR in comparison to the baseline scenario without authentication cache. Thus, the obtained results demonstrate the applicability of the integrated network management, as well as its effectiveness in supporting of QoS / QoE requirements for video traffic sessions of the mobile users.

Les WMNs comportent des nœuds qui sont capables de recevoir et de transmettre des données vers de multiples destinations dans le réseau. De ce fait, les WMNs sont capables de s'auto-organiser et auto-configurer dynamiquement [5]. Chaque nœud crée et maintient la connectivité avec ses voisins. La disponibilité du mode ad-hoc basée sur la norme IEEE 802.11 permet une mise en œuvre de WMNs à faible coût. Les WMNs présentent cependant deux inconvénients majeurs liés aux interférences d'une part et à la scalabilité d'autre part [6]. (D1) Le problème des interférences (D2) Le problème de scalabilité. Les solutions existantes au niveau de la couche PHY ou de la couche MAC peuvent apporter des solutions au problème des interférences mentionné ci-dessus (cf. D1) . D'un autre côté, le problème de scalabilité dans les WMNs peut être résolu par les solutions de routage efficaces [11]. En effet, les algorithmes de routage dans les WMNs sont chargés de calculer des routes pour transporter des données de multiples sauts jusqu' à atteindre les destinations. Comme illustré dans [11], les routes les plus courtes, qui sont les solutions par défaut des algorithmes de routage classiques, ont généralement plus d'interférences. En conséquences, il faut trouver des routes qui ont moins d'interférences. Pour un objectif de routage donné et des paramètres donnés, ces routes peuvent être optimales ou sub-optimales. Les objectifs de routage peuvent être par exemple de maximiser la bande passante entre utilisateurs, ou de minimiser les pertes de paquets, etc. Les paramètres dans les problèmes de routage comprennent des métriques orientées réseau et des métriques orientées utilisateur. Les métriques orientées réseau, également appelées les métriques de la qualité de service (QoS), sont dérivées à partir des paramètres réseau comme la bande passante, le délai, la gigue, etc. En revanche, les métriques orientées vers l'utilisateur, également appelées les métriques de qualité d'expérience (QoE), sont basées sur l'expérience de l'utilisateur, tels que les notes MOS (Mean Opinion Score) qui indiquent le niveau de satisfaction de l'utilisateur. La perception de l'utilisateur est un objectif majeur des services de streaming vidéo. La plupart des algorithmes de routage existants prennent des décisions de routage en fonction d'une seule ou d'une combinaison des métriques orientées réseau. Ainsi, les algorithmes de routage dans [12, 13, 14] déterminent les routes basées sur la bande passante et la charge du réseau. Cependant, les métriques orientées réseau ne sont pas nécessairement corrélée à l'expérience de l'utilisateur [15, 16, 17, 18]. En d'autres termes, les utilisateurs peuvent ne pas être satisfaits même avec les routes optimales qui sont basées sur les métriques orientés réseau. En conséquences, il est nécessaire de développer les algorithmes de routage qui tiennent compte de métriques orientées utilisateur. Cette thèse traite d'algorithmes de routage dans les WMNs avec comme objectif d'améliorer la qualité pour les applications de streaming vidéo. Les algorithmes de routage proposés prendront des décisions de routage basées sur la perception de l'utilisateur. Dans ce contexte, toutes les solutions doivent faire face aux deux challenges suivants : (M1) l'estimation en temps réel de la perception utilisateur et (M2) découverte des routes optimales ou sous-optimales. / WMNs comprise nodes that are able to receive and forward the data to other destinations in the networks. Consequently, WMNs are able to dynamically self-organize and self-configure [5]. Each node itself creates and maintains the connectivity with its neighbors. The availability of ad-hoc mode on popular IEEE 802.11 allows low-cost implementation of WMNs. Nevertheless, WMNs have two major drawbacks: interference and scalability as discussed in [6]. (D1) Interference : The independent behaviour and arbitrary deployment of nodes in WMNs can create an extremely high interference environment, which leads to degradation in the quality of wireless connections. For instance, the Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) mechanism of IEEE 802.11 (CSMA/CA) has long delays and low resource utilization in dense networks [7]. Recent advancements in physical (PHY) and medium control access (MAC) layers, such as multiple-input multiple-output (MIMO) and multiple channels MAC, can overcome this challenge. The deployment of some solutions are unable in practice because of specific requirements of hardware. Moreover, some implementations such as multiple channel MAC requires high synchronization, which is difficult in WMNs [8]. (D2) Scalability: Multi-hop communication are able to improve coverage and band-width availability in wireless networks [9]. However, it has scalability issues as discussed in [10, 11]. It means that the performance of networks deteriorates significantly when the size of networks grows. PHY layer may experience an extremely noisy medium, thus causing throughput degradation at MAC layer. Moreover, the noisy environment increases the packet loss rate, which impacts significantly to network and transport layers. The existing solutions at PHY or MAC layer can solve the interference problem mentioned in D1. Meanwhile, the scalability of WMNs could be tackled by routing solutions [11]. Routing algorithms are responsible for computing routes so as to convey data through multiple hops until reaching the destinations. As shown in [11], the shortest-path routes, which are the default solutions of conventional routing algorithms, usually have more interference. The solution, subsequently, is finding other routes that have less interference. These routes could be optimal or sub-optimal with given objectives and arguments. The arguments of routing problems comprise of network-oriented metrics and User-oriented metrics. Network-oriented metrics, also called as Quality of Service (QoS) metrics, are derived from the network directly such as bandwidth, delay, jitter, etc. Meanwhile, User-oriented metrics, also called as Quality of Experience (QoE) metrics, are based on users’ experience such as mean opinion score (MOS). They represent the level of satisfaction of a users. The good perception of users is the major objective of video streaming services. Most of existing routing algorithms give routing decisions based on single or combination of network-oriented metrics. For example, the routing algorithms in [12, 13, 14] determine routes based on the bandwidth and congestion. Nevertheless, network-oriented metrics may not be well-correlated to users’ experience [15, 16, 17, 18]. In other words, users may not be satisfied even with optimal network-oriented metric routes. As a result, it is necessary to develop routing algorithms that take user-oriented metrics into account. This thesis addresses the routing of video streaming over WMNs and proposes novel routing algorithms. These routing algorithms give routing decisions based on the perception of users. To do that, the proposed solution has to address two challenges as follows :(M1) estimate users’ perception in real-time and (M2) find optimal or sub-optimal routes efficiently.

Une mauvaise qualité Wi-Fi peut perturber l'expérience des utilisateurs domestiques sur Internet, ou la qualité de l'expérience (QoE). Détecter quand le Wi-Fi dégrade la QoE des utilisateurs est précieux pour les fournisseurs d’accès internet (FAI), surtout que les utilisateurs tiennent souvent pour responsable leur FAI lorsque leur QoE se dégrade. Pourtant, les FAI ont peu de visibilité au sein de la maison pour aider les utilisateurs. Cette thèse conçoit et évalue des techniques de surveillance passive de la qualité Wi-Fi sur les points d'accès de base (APs) et prédit quand la qualité du Wi-Fi dégrade la QoE de l'application Internet. Nous concevons et évaluons une méthode qui estime la capacité de liaison Wi-Fi. Nous concevons et évaluons prédicteurs de l'effet de la qualité Wi-Fi sur la QoE de quatre applications populaires: la navigation sur le Web, YouTube, la communication audio et vidéo en temps réel. Nous concevons une méthode pour identifier les événements qui traduisent une mauvaise QoE pour identifier les cas où les prédicteurs QoE estiment que toutes les applications visées fonctionnent mal. Nous appliquons nos prédicteurs aux métriques Wi-Fi collectées sur une semaine de surveillance de 832 points d’accès de clients d'un grand FAI résidentiel. Nos résultats montrent que la QoE est bonne sur la grande majorité des échantillons, mais nous trouvons encore 9% des échantillons avec une mauvaise QoE. Pire, environ 10% des stations ont plus de 25% d'échantillons dont la QoE est médiocre. Dans certains cas, nous estimons que la qualité Wi-Fi provoque une QoE médiocre pendant de nombreuses heures, bien que dans la plupart des cas ces événements soient courts. / Poor Wi-Fi quality can disrupt home users' internet experience, or the Quality of Experience (QoE). Detecting when Wi-Fi degrades QoE is valuable for residential Internet Service Providers (ISPs) as home users often hold the ISP responsible whenever QoE degrades. Yet, ISPs have little visibility within the home to assist users. This thesis designs and evaluates techniques to passively monitor Wi-Fi quality on commodity access points (APs) and predict when Wi-Fi quality degrades internet application QoE. Our first contribution is the design and evaluation of a method that estimates Wi-Fi link capacity. We extend previous models, suited for 802.11a/b/g networks, to work on 802.11n networks using passive measurements. Our second contribution is the design and evaluation of predictors of the effect of Wi-Fi quality on QoE of four popular applications: web browsing, YouTube, audio and video real time communication. Our third contribution is the design of a method to identify poor QoE events. We use K-means clustering to identify instances where the QoE predictors estimate that all studied applications perform poorly. Then, we classify poor QoE events as short, intermittent, and consistent poor QoE events. Finally, our fourth contribution is to apply our predictors to Wi-Fi metrics collected over one week from 832 APs of customers of a large residential ISP. Our results show that QoE is good on the vast majority of samples of the deployment, still we find 9% of poor QoE samples. Worse, approximately 10% of stations have more than 25% poor QoE samples. In some cases, we estimate that Wi-Fi quality causes poor QoE for many hours, though in most cases poor QoE events are short.

Aujourd'hui, la satisfaction du client et la joie deviennent les principaux différenciateurs pour évaluer l'efficacité des opérateurs télécoms et les fournisseurs de services. Dans ce marché concurrentiel, la mauvaise qualité de l'expérience (QoE) conduit à une réaction en chaîne de la parole négative de la bouche, pousser les clients dans les bras de concurrents en attente. Par conséquent, il est important pour les fournisseurs de services pour assurer la qualité supérieure de l'expérience afin d'éviter la déloyauté clientèle et la réputation négative. QoE est une émergence rapide multi-disciplinaire discipline axée sur la compréhension globale des exigences de qualité de l'homme sous différents angles tels que la technologie, des affaires et contexte d'utilisation. Le premier défi et avant tout est de comprendre comment différentes caractéristiques qui influencent liés à l'activité, la technologie, et le comportement influence du contexte humain. Dans cette thèse, les premiers travaux répond à ce défi de comprendre l'influence des domaines disparates sur QoE. Un modèle d'interaction QoE consolidée est proposé qui relie les domaines disparates (humains, des affaires, la technologie, et le contexte) pour comprendre la qualité globale de l'homme de l'expérience requise. Puis la taxonomie est présenté pour le modèle d'interaction QoE. Deuxième contribution dans cette thèse est basé sur le premier et son principal objectif est de capturer et analyser des données QoE à travers des études de l'utilisateur. Sur la base de données de l'utilisateur, l'influence des paramètres technologiques, contextuelles et d'affaires de plus de QoE sont évalués. Différents services multimédias ont été sélectionnés pour l'étude d'utilisateur tels que le service de streaming vidéo, la téléphonie (VoIP et PSTN), et service de téléconférence audio 3D. Selon le service multimédia, différents aspects ont été considérés lors de chaque étude sur les utilisateurs telles que les types de paramètres de service (QoS multimédia, le contenu, le contexte), les types de mesures (QoE subjective, objectif cognitif ou les deux), les caractéristiques de l'homme (âge, sexe, etc) , et les rôles de l'homme (l'utilisateur ou le client). Ces résultats aident à comprendre le lien entre QoE et d'autres domaines d'influence. La troisième contribution est basée sur les travaux en cours d'élaboration QoE des outils basés sur des services de streaming vidéo. Deux outils basés sur QoE pour l'évaluation des services multimédias ont été présentés dans cette thèse, leurs principales fonctions consistent à saisir, analyser et rapporter métriques QoE en temps réel. Ces outils sont utiles pour QoE mesure en temps réel de paramètres QoE / Today, the fulfillment of customer demands and user experience requirements are becoming the main differentiators for gauging the effectiveness of telecom operators and service providers. In this competitive market, the poor Quality of Experience (QoE) leads to a chain reaction of negative word of mouth, pushing customers into the arms of waiting competitors. Therefore it is important for service providers to ensure superior quality of experience in order to avoid customer disloyalty and negative reputation. QoE is a fast emerging multi-disciplinary field focused on understanding overall human quality requirements from different angles such as technology, business and context of use. The first and foremost challenge is to understand how different influencing characteristics related to business, technology, and context influence human behavior. In this thesis, initial work addresses this challenge of understanding the influence of disparate domains over QoE. A consolidated QoE interaction model is proposed which links disparate domains (human, business, technology, and context) to understand overall human quality of experience requirements. Then taxonomy is presented for QoE interaction model. Second contribution in this thesis is based on the first and its main objective is to capture and analyze QoE data through user studies. Based on user data, the influence of technological, contextual and business parameters over QoE are evaluated. Different multimedia services were selected for user study such as video streaming service, telephony (VoIP and PSTN), and 3D audio teleconferencing service. Depending upon multimedia service, different aspects were considered during each user study such as types of multimedia service parameters (QoS, content, context), the types of QoE metrics (subjective, objective cognitive or both), human characteristics (age, gender etc), and human roles (user, or customer). These findings help in understanding the link between QoE and other influencing domains. The third contribution is based upon ongoing work of developing QoE based tools for video streaming services. Two QoE based tools for the assessment of multimedia services have been presented in this thesis, their main functions are to capture, analyze and report QoE metrics in real time. These QoE tools are useful for real time measurement of QoE metrics

Internet access has evolved in the last decade with the availability of smart handheld devices and high bandwidth offered by mobile networks at reduced costs. Multimedia traffic primarily video became the main share of global Internet traffic due to the popularity of multimedia supported social applications, online gaming, and IPTV. Thus, the success of any network based business model is dependent on service quality and Quality of Experience (QoE) is widely accepted as a means to describe user satisfaction with a service. QoE can be influenced by numerous factors ranging from content liking to system and context-related artifacts. In this thesis, a holistic approach is adopted to evaluate the QoE of an end-user regarding video quality based on system, contextual and human factors. At the system level, an impact of the Maximum Transmission Unit (MTU), and the comparison of widely used video codecs in error-prone networks is investigated by using diverse streaming protocols on an emulated network. It is found that the myth of using small MTU for better performance in high-loss scenarios comes at a cost of increased latency at the intermediate nodes and doesn’t provide any gain in video quality. The performance of the Google royalty-free VP8 codec was also shown to be on par with the widely adopted and proprietary H.264, especially in scenarios involving high jitter. At a human level, user delight towards the shown stimulus, his or her mood along with the frequency of watching online content (contextual), and their impact on quality ratings are investigated. It is found that human-related personality traits tend to influence subjective ratings and highlight the requirement of more cohesive QoE models to estimate user perception.

In der theoretischen Auseinandersetzung mit mobilen Internet-Diensten sind Quality of Service (QoS) und Quality of Experience (QoE) als hochkomplexe und verbundene Konzepte zu erkennen. QoS umfasst dabei die technische Sicht auf das Telekommunikationsnetz, charakterisiert durch leistungsrelevante Parameterwerte (z. B. Durchsatz und Latenz). QoE hingegen bezieht sich auf die Bewertung des Nutzererlebnisses (z. B. Zufriedenheit und Akzeptanz). Zur gemeinsamen Erklärung bedarf es einer multi- bzw. interdisziplinären Betrachtung zwischen Ingenieurs- und Humanwissenschaften, da neben der Technik auch der Mensch als Nutzer in den QoS-QoE-Zusammenhang involviert ist. Ein mehrschichtiges Modell erfasst die relevanten Einflussfaktoren und internen Zusammenhänge zwischen QoS und QoE sowohl aus Netz- als auch Nutzersicht. Zur Quantifizierung des Zusammenhangs konkreter Werte in einer empirischen QoE-Evaluation wurde ein umfangreiches psychophysikalisches Laborexperiment konzipiert. Das dafür entwickelte Netzemulations-Testbed erlaubt mobiltypische Netz- und Nutzungssituationen gezielt in einem Testparcours zusammenzubringen. Die formulierten Prinzipien zur Testrelevanz, -eignung und -effizienz berücksichtigen hierbei die Besonderheiten des Testaufbaus und -designs mit echten Endgeräten und Diensten. Die Ergebnisse von über 200 Probanden bestätigen die vorhergesagten QoS-QoE-Charakteristiken der sechs untersuchten Dienste als kontinuierlich-elastisch bzw. sprunghaft-fest. Dienstspezifisch lässt sich jeweils von einem angestrebten Grad der Nutzerzufriedenheit auf die notwendigen Werte der QoS-Netzparameter schließen, woraus sich ein QoS-QoE-Zufriedenheitskorridor zwischen einem unteren und oberen Schwellwert ergibt. Teilweise sind dabei QoS-unabhängige Faktoren, z. B. die Art der Präsentation der Stimuli in der App auf dem Endgerät, als ebenso relevant zu erkennen wie die QoS-Netzparameter selbst. / The thesis is centered on the relationship of Quality of Service (QoS) and Quality of Experience (QoE) for mobile Internet services. While QoS covers the technical view on the telecommunications network characterized by performance-related parameter values (e.g. throughput and latency), QoE refers to the assessment of the user experience (e.g. satisfaction and acceptability) in the use of the services. In the thesis QoS and QoE are revealed as highly complex and related concepts in theoretical contemplation. Integrating both concepts requires a multidisciplinary or interdisciplinary approach between engineering and human sciences to consider both - technological aspects of the network as well the human user. The designed multilayered model appropriately integrates the technical network view as well as the user's perspective by considering all relevant factors of influence and all internal relationships between QoS and QoE. The conducted extensive psychophysical laboratory experiment with real users, devices and services quantifies the relationship between specific QoS values and specific QoE values. A testbed developed for network emulation allows combining typical mobile network situations with typical usage situations in a controlled and focused manner. The three elaborated principles to test for relevance, suitability and efficiency take into account the special features of the test setup and test design. Test results gained from more than 200 volunteers confirm the predicted QoS-QoE-characteristics of the six tested mobile services to be either elastic or non-elastic. It is possible to conclude from the desired degree of user satisfaction on the necessary values of the QoS network parameters, which results in a QoS-QoE-corridor between lower and upper threshold values. Findings prove that QoS-independent factors, e.g. the type of presentation of the stimuli in the app on the user’s device, can be as relevant for QoE as the evaluated QoS network parameters themselves.

Understanding the effects of quality metrics on the user behavior is important for the increasing number of content providers in order to maintain a competitive edge. The two data sets used are gathered from a provider of live streaming and a provider of video on demand streaming. The important quality and non quality features are determined by using both correlation metrics and relative importance determined by machine learning methods. A model that can predict and simulate the user behavior is developed and tested. A time series model, machine learning model and a combination of both are compared. Results indicate that both quality features and non quality features are important in understanding user behavior, and the importance of quality features are reduced over time. For short prediction times the model using quality features is performing slightly better than the model not using quality features.