Je tiens à remercier :
Monsieur Andrezj DUDA, professeur à l’ENSIMAG à Grenoble, et Monsieur Serge FDIDA professeur à l’Université Pierre et Marie Curie à Paris, d’avoir bien accepté d’être rapporteurs de cette thèse.
Monsieur Grigor MOLDOVAN, professeur à l’Université Babes-Bolyai à Cluj-Napoca, qui à accepté à se déplacer depuis la Roumanie pour faire partie du jury.
Monsieur Serge MIGUET, professeur à l’Université Lumière Lyon2, et Monsieur Jean-Marie PINON professeur à l’INSA de Lyon qui ont encadré ce travail de thèse pour leur soutien et pour leurs conseils concernant la grande aventure qui à été pour moi la thèse.
Monsieur Jean-Baptiste DUCATEZ, mon responsable technique à CSTI, pour son accueil, ses conseils et tout l’aide qu’il a su me procurer.
Je remercie également ma femme Mihaela, mes parents, mes amis et mes professeurs en Roumanie.
Ces travaux ont été menés dans le cadre d'une convention entre le laboratoire ERIC et la société CSTI, filiale du groupe CS Comunications & Systems.
Avec les avancées dans le domaine des réseaux d'ordinateurs, de nouveaux services interactifs sont développés sur Internet ou les Intranets, parmi lesquels la vidéo à la demande (en anglais : Video on Demand, VoD). Actuellement, le nombre de solutions VoD croît de manière continue, ces systèmes deviennent de plus en plus complexes et coûteux, sans pour autant répondre totalement aux besoins des utilisateurs.
Un certain nombre d'utilisateurs ne peuvent accéder aux serveurs VoD que par l'intermédiaire du protocole HTTP (le protocole standard sur le Web), en raison des firewalls (pare-feux) mis en place dans les réseaux pour filtrer tous les autres paquets de données. L'installation d'un système VoD nécessiterait la modification des architectures réseau actuelles, en ajoutant des serveurs et des protocoles réseau supplémentaires. Hormis leur coût élevé, les serveurs VoD nécessitent souvent des plate-formes matérielles et logicielles propriétaires, dont le système de stockage est lié au serveur. Cependant, les serveurs Web sont présents dans presque tous les réseaux, fonctionnent sur toutes les plate-formes avec des systèmes de fichiers standards et utilisent HTTP. Par conséquent, l'utilisation d'un serveur HTTP comme serveur VoD présenterait de nombreux avantages. Mais l'utilisateur d'un système VoD s'attend à disposer de fonctionnalités similaires à celles qu'il trouve sur un système de vidéo traditionnelle (Vidéo Cassette Recorder, VCR), c'est à dire les fonctions usuelles d'un magnétoscope (avance et retour rapide, arrêt sur une image, ralentir) ou d'un vidéo disque (incluant le saut à une plage aléatoire). Malheureusement, pour l'instant, les serveurs VoD utilisant HTTP souffrent d'un manque d'interactivité en terme de fonctionnalités VCR (notamment "saut" et "pause"), en raison principalement de stratégies d'utilisation de HTTP inadéquates.
Dans cette thèse nous avons analysé et mis en place une stratégie d'utilisation de HTTP qui permet l'utilisation efficiente de ce protocole pour la VoD. Cette idée permet le développement d'une solution simple et efficace d'un système VoD, articulé autour de serveurs Web existants, utilisés comme serveurs VoD.
Afin de mesurer les performances d'un système VoD (et du notre en particulier), nous avons développé une méthodologie de tests (benchmarking) pour un serveur VoD. Nous avons défini la qualité de perception, une mesure qui reflète le degré de satisfaction d'un utilisateur qui regarde un flux vidéo en utilisant un système VoD. À partir de cette mesure, nous avons déterminé des facteurs équivalents au niveau du serveur. En mesurant ces facteurs, nous proposons une stratégie d'évaluation de performances pour les serveurs VoD qui permet de trouver les performances réelles des différents serveurs VoD en termes d'utilisateurs satisfaits.
De plus, pour optimiser les performances d'un serveur Web utilisant notre stratégie en VoD tout en garantissant à l'utilisateur une certaine qualité de perception, nous avons mis en place une politique de contrôle d'admission et différentes politiques de travail avec le système de stockage. Ceci nous permet d'atteindre des performances proches des limites du système matériel VoD. La conception d'un serveur Web qui implémente ces politiques est également présentée dans le cadre de cette thèse.
Mots clefs: multimédia, vidéo à la demande (VoD), protocole HTTP, serveur vidéo, benchmarking pour VoD.
Most existing VoD (Video on Demand) systems are relatively complex and expensive. They rely on specialized protocols and use proprietary hardware and software.
This thesis discusses how to use the HTTP protocol and a standard web server to build an efficient VoD system. This strategy offers three major advantages :
It can allow some users to bypass firewalls set up to filter the data that are not sent using HTTP.
It does not require any modification of existing network architectures since it uses standard protocols, software and files systems existing on all platforms.
It allows an efficient implementation of extended video playback functions (play, fast forward, fast backward, pause, stop, seek).
To compare the efficiency of our VoD system with existing ones, we propose a performance evaluation strategy for VoD servers in terms of satisfied users. This strategy relies on a measure called "quality of perception" that encompasses users satisfaction regarding multimedia presentations.
An admission control policy and various data transfer policies from the storage system are also proposed to optimize the performances of our VoD system. These optimizations allow to reach performances that are close to the physical limits of the VoD hardware system. The design of a Web server implementing these policies is finally presented.
Keywords: multimedia, video on demand (VoD), HTTP, video server, VoD benchmarking.