Evaluating Media over QUIC (MoQ) for Low-Latency Adaptive Streaming: Latency performance and ABR possibilities of MoQ in Comparison to Low Latency HTTP Adaptive Streaming and Real Time Communication
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Utvärdering av Media over QUIC (MoQ) för adaptiv videoströmning med låg fördröjning : Fördröjningsprestanda och möjligheter till adaptiv bitrate (ABR) i MoQ jämfört med HTTP-strömning med låg fördröjning och realtidskommunikation (Swedish)
Abstract [en]
The demand for real-time and low-latency media streaming continues to grow, especially in applications such as live sports betting, online auctions, and interactive broadcasts. Media over QUIC (MoQ) is an emerging transport protocol developed by the IETF, designed to combine the low-latency characteristics of WebRTC with the scalability and reliability of traditional HTTP-based streaming protocols like DASH and HLS. This thesis investigates MoQ’s performance, with a focus on two key areas: latency under varying network conditions and the feasibility of developing bandwidth estimation using client-side techniques. A custom testbed is developed using MoQ-js and MoQ-rs implementations, extended with support for latency measurement and bandwidth estimation. Latency measurements are collected across multiple combinations of packet loss and round-trip time (RTT), analyzed using statistical techniques including a two-way ANOVA, and the distribution and mean latency are presented and visualized. Results indicate that MoQ consistently achieves sub-second latency, even under moderate loss, and avoids the head-of-line blocking seen in TCP-based protocols. Additionally, two bandwidth estimation strategies are developed and evaluated against the set bandwidth of Linux Traffic Controller. The first strategy is based on I-frame arrival times and the other uses explicit probe-based measurement. The probe-based estimator outperforms the I-frame-based approach in accuracy, although limitations in the MoQ reference implementation prevent full track switching functionality. Overall, the findings suggest that MoQ has strong potential as an ultra-low-latency streaming protocol, with promising support for future adaptive bitrate (ABR) capabilities. However, latency measurements for more network conditions and further development is needed in dynamic track switching to fully realize MoQ’s potential in real-world low-latency adaptive bitrate deployments.
Abstract [sv]
Efterfrågan på realtids- och lågfördröjningsströmning av media fortsätter att öka, särskilt inom tillämpningar som livesportspel, nätauktioner och interaktiva sändningar. Media over QUIC (MoQ) är ett framväxande transportprotokoll utvecklat av IETF, som är utformat för att kombinera de lågfördröjande egenskaperna hos WebRTC med skalbarheten och tillförlitligheten hos traditionella HTTP-baserade strömningsprotokoll som DASH och HLS. Denna avhandling undersöker MoQ:s prestanda med fokus på två huvudområden: latens under varierande nätverksförhållanden och möjligheten att implementera adaptiv bitrate (ABR)-strömning med klientbaserad bandbreddsestimering. En skräddarsydd testmiljö utvecklades med hjälp av MoQ-js- och MoQ-rs-implementationer, utökad med stöd för latensmätning och bandbreddsestimering. Latensdata samlades in för olika kombinationer av paketförlust och rundreselatens (RTT) och analyserades med statistiska metoder, inklusive en tvåvägs ANOVA, där fördelningen och medellatensen presenterades och visualiserades. Resultaten visar att MoQ konsekvent uppnår latens under en sekund, även vid måttlig paketförlust, och undviker den ”head-of-line blocking” som uppstår i TCP-baserade protokoll. Dessutom utvecklades två ABR-estimeringsstrategier och utvärderades mot den bandbredd som sattes med Linux Traffic Controller. Den första strategin är baserad på ankomsttider för I-frames och den andra använder explicit prob-baserad mätning. Den prob-baserade estimeringen överträffade I-frame-metoden i noggrannhet, även om begränsningar i referensimplementationen av MoQ hindrade full funktionalitet för spårbyte. Sammantaget tyder resultaten på att MoQ har stor potential som ett ultra-lågfördröjningsprotokoll.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 59
Series
TRITA-EECS-EX ; 2025:594
Keywords [en]
Streaming, Media over QUIC, DASH, HLS, WebRTC, Latency, Adaptive bitrate
Keywords [sv]
Streaming, Media over QUIC, DASH, HLS, WebRTC, Latens, Adaptiv bitrate
National Category
Computer and Information Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-369913OAI: oai:DiVA.org:kth-369913DiVA, id: diva2:1998440
External cooperation
Eyevinn Technology
Subject / course
Computer Science
Educational program
Master of Science - Computer Science
Supervisors
Examiners
2025-09-292025-09-162025-09-29Bibliographically approved