Résumé : Les services Web, issus de l’avancée technologique dans le domaine des réseaux informatiques et des dispositifs de télécommunications portables et fixes, occupent une place primordiale dans la vie quotidienne des gens. La demande croissante sur des services Web multimédia (SWM), en particulier, augmente la charge sur les réseaux d’Internet, les fournisseurs de services et les serveurs Web. Cette charge est essentiellement due au fait que les SWM de haute qualité nécessitent des débits de transfert et des tailles de paquets importants. La qualité de service (par définition, telle que vue par l’utilisateur) est influencée par plusieurs facteurs de performance, comme le temps de traitement, le délai de propagation, le temps de réponse, la résolution d’images et l’efficacité de compression.
Le travail décrit dans cette thèse est motivé par la demande continuellement croissante de nouveaux SWM et le besoin de maintenir et d’améliorer la qualité de ces services. Nous nous intéressons tout d’abord à la qualité de services (QdS) des SWM lorsqu’ils sont mis en œuvre sur des ordinateurs, tels que les ordinateurs de bureau ou les portables. Nous commençons par étudier les aspects de compatibilité afin d’obtenir des SWM fonctionnant de manière satisfaisante sur différentes plate-formes. Nous étudions ensuite la QdS des SWM lorsqu’ils sont mis en œuvre selon deux approches différentes, soit le protocole SOAP et le style RESTful. Nous étudions plus particulièrement le taux de compression qui est un des facteurs influençant la QdS.
Après avoir considéré sous différents angles les SWM avec mise en œuvre sur des ordinateurs, nous nous intéressons à la QdS des SWM lorsqu’ils sont mis en œuvre sur FPGA. Nous effectuons alors une étude et une mise en œuvre qui permet d’identifier les avantages à mettre en œuvre des SWM sur FPGA.
Les contributions se définissent en cinq volets comme suit :
1. Nous introduisons des méthodes de création, c’est-à-dire conception et mise en œuvre, de SWM sur des plate-formes logicielles hétérogènes dans différents environnements tels que Windows, OS X et Solaris. Un objectif que nous visons est de proposer une approche permettant d’ajouter de nouveaux SWM tout en garantissant la compatibilité entre les plate-formes, dans le sens où nous identifions les options nous permettant d’offrir un ensemble riche et varié de SWM pouvant fonctionner sur les différentes plate-formes.
2. Nous identifions une liste de paramètres pertinents influençant la QdS des SWM mis en œuvre selon le protocole SOAP et selon le style REST.
3. Nous développons un environnement d’analyse pour quantifier les impacts de chaque paramètre identifié sur la QdS de SWM. Pour cela, nous considérons les SWM mis en œuvre selon le protocole SOAP et aussi selon style REST. Les QdS obtenues avec SOAP et REST sont comparées objectivement. Pour faciliter la comparaison, la même gamme d’images (dans l’analyse de SWM SOAP) a été réutilisée et les mêmes plate-formes logicielles.
4. Nous développons une procédure d’analyse qui permet de déterminer une corrélation entre la dimension d’une image et le taux de compression adéquat. Les résultats obtenus confirment cette contribution propre à cette thèse qui confirme que le taux de compression peut être optimisé lorsque les dimensions de l’image ont la propriété suivante : le rapport entre la longueur et la largeur est égal au nombre d’or connu dans la nature. Trois libraires ont été utilisées à savoir JPEG, JPEG2000 et DjVu.
5. Dans un volet complémentaire aux quatre volets précédents, qui concernent les SWM sur ordinateurs, nous étudions ainsi la conception et la mise en œuvre de SWM sur FPGA. Nous justifions l’option de FPGA en identifiant ses avantages par rapport à deux autres options : ordinateurs et ASICs. Afin de confirmer plusieurs avantages identifiés, un SWM de QdS élevée et de haute performance est créé sur FPGA, en utilisant des outils de conception gratuits, du code ouvert (open-source) et une méthode fondée uniquement sur HDL. Notre approche facilitera l’ajout d’autres modules de gestions et d’orchestration de SWM.
6. La mise à jour et l’adaptation du code open-source et de la documentation du module Ethernet IP Core pour la communication entre le FPGA et le port Ethernet sur la carte Nexys3. Ceci a pour effet de faciliter la mise en œuvre de SWM sur la carte Nexys3. // Abstract : Web services, which are the outcome of the technological advancements in IT networks
and hand-held mobile devices for telecommunications, occupy an important role in our
daily life. The increasing demand on multimedia Web services (MWS), in particular,
augments the load on the Internet, on service providers and Web servers. This load
is mainly due to the fact that the high-quality multimedia Web services necessitate
high data transfer rates and considerable payload sizes. The quality of service (QoS,
by definition as it is perceived by the user) is influenced by several factors, such as
processing time, propagation delay, response time, image resolution and compression
efficacy.
The research work in this thesis is motivated by the persistent demand on new MWS,
and the need to maintain and improve the QoS. Firstly, we focus on the QoS of MWS
when they are implemented on desktop and laptop computers. We start with studying
the compatibility aspects in order to obtain MWS functioning satisfactorily on different
platforms. Secondly, we study the QoS for MWS implemented according to the SOAP
protocol and the RESTful style. In particular, we study the compression rate, which is
one of the pertinent factors influencing the QoS.
Thirdly, after the study of MWS when implemented on computers, we proceed with the
study of QoS of MWS when implemented on hardware, in particular on FPGAs. We
achieved thus comprehensive study and implementations that show and compare the
advantages of MWS on FPGAs.
The contributions of this thesis can be resumed as follows:
1. We introduce methods of design and implementation of MWS on heterogeneous
platforms, such as Windows, OS X and Solaris. One of our objectives is to
propose an approach that facilitates the integration of new MWS while assuring
the compatibility amongst involved platforms. This means that we identify the
options that enable offering a set of rich and various MWS that can run on different
platforms.
2. We determine a list of relevant parameters that influence the QoS of MWS.
3. We build an analysis environment that quantifies the impact of each parameter on
the QoS of MWS implemented on both SOAP protocol and RESTful style. Both
QoS for SOAP and REST are objectively compared. The analysis has been held on
a large scale of different images, which produces a realistic point of view describing
the behaviour of real MWS.
4. We develop an analysis procedure to determine the correlation between the
aspect ratio of an image and its compression ratio. Our results confirm that
the compression ratio can be improved and optimised when the aspect ratio of
iiiiv
an image is close to the golden ratio, which exists in nature. Three libraries of
compression schemes have been used, namely: JPEG, JPEG2000 and DjVu.
5. Complementary to the four contributions mentioned above, which concern the
MWS on computers, we study also the design and implementation of MWS on
FPGA. This is justified by the numerous advantages that are offered by FPGAs,
compared to the other technologies such as computers and ASICs. In order to
highlight the advantages of implementing MWS on FPGA, we developed on FPGA
a MWS of high performance and high level of QoS. To achieve our goal, we utilised
freely available design utilities, open-source code and a method based only on
HDL. This approach is adequate for future extensions and add-on modules for
MWS orchestration.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/5973 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Al-Canaan, Amer |
| Contributors | Khoumsi, Ahmed |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French, English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Amer Al-Canaan, Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ca/ |
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