Wireless Network Coding via Modified 802.11 MAC/PHY: Design and Implementation on SDR
原则上，网络编码（NC）是第3层创新，其提高有线网络中用于多播/广播场景的网络吞吐量。由于有线和无线网络之间的根本差异，将NC扩展到无线网络产生了几个新的和重大的实际挑战。双向信息交换（对称和不对称）。原则上，网络编码（NC）是第3层创新，其提高有线网络中用于多播/广播场景的网络吞吐量。由于有线和无线网络之间的根本差异，将NC扩展到无线网络产生了几个新的和重大的实际挑战。使用中间中继节点在一对802.11源/宿之间的双向信息交换（对称和非对称）是用于评估无线网络编码（WNC）在实际设置中的有效性的典型场景。我们在这项工作中的主要目标是建议务实和新颖的修改在MAC和PHY层的802.11协议栈上的软件无线电（Sora）平台，以支持WNC和获得可实现的吞吐量估计通过实验室规模的实验。我们的研究结果表明，网络编码（在MAC或PHY层）增加系统的吞吐量，通常为20- 30%。
2012-10-04 cs.IT cs.NI cs.PF
NCRAWL: Network Coding for Rate Adaptive Wireless Links
会话间网络编码（NC）可以提供显着的性能优势，通过混合数据包在无线路由器，这些好处是特别明显的NC与智能链路调度时，应用。然而，NC强加某些处理操作，诸如编码、解码、复制和存储。当不小心使用时，所有这些操作可能在实际的无线多速率设置中引起巨大的处理开销。我们的测量与以前的NC实现表明，这种处理操作严重降低路由器的吞吐量，特别是在高比特率。基于此，我们设计了一个用于速率自适应无线链路的网络编码框架{ \bf NCRAWL}。NCRAWL的设计有利于低开销NC功能，从而有效地接近理论上预期的联合NC和调度的能力效益。我们实现和评估NCRAWL的无线测试平台。我们的实验表明，NCRAWL满足理论预测的吞吐量增益，同时需要更少的CPU处理，相比相关的框架。
2011-04-04 cs.NI
Heuristics for Network Coding in Wireless Networks
多播是新兴的多跳无线架构（如无线网状网络）的核心挑战，因为其在带宽方面的巨大成本。在这份报告中，我们研究了一个特定的情况下，多播：广播，发送数据从一个源到所有节点，在一个多跳无线网络。我们关注的广播是基于网络编码，降低成本的一个有前途的途径，我们以前的工作表明，网络编码与简单的算法的性能是渐近最优的：每个传输是有益的，几乎每个接收器。这适用于该计划的同质和大型网络。但是对于小的、稀疏的或非均匀的网络，需要一些额外的算法。本报告提出了这样的额外的新的算法（选择率）与网络编码广播。我们的拓扑分析只打算使用简单的局部拓扑信息。我们详细介绍了该算法的逻辑，并结合实验结果说明了该算法的行为，展示了其优异的性能。
2007-07-04 cs.NI
Opportunistic Network Coding for Video Streaming over Wireless
在本文中，我们研究了无线网络上的视频流与网络编码能力。我们建立在最近的工作，这表明，网络编码可以通过广播媒体增加吞吐量，混合成一个单一的数据包从不同的流的数据包，从而增加每次传输的信息内容。我们的关键见解是，当传输的流是视频流，网络代码应选择，以最大限度地提高网络吞吐量，但也是视频质量。我们提出了视频感知的机会网络编码方案，同时考虑到（i）由几个接收器的网络代码的可解码性和（ii）视频数据包的重要性和最后期限。仿真结果表明，我们的计划显着提高视频质量和吞吐量。
2007-06-11 cs.NI
Network Coding with Link Layer Cooperation in Wireless Mesh Networks
近年来，网络编码作为一种创新的方法出现，通过将多个单播合并在一个广播中，帮助无线网络接近其最大容量。然而，在这一领域进行的大多数研究尚未充分利用无线网络的广播性质，并且仍然假设每个数据包应该通过的源和目的地之间的固定路由。这种假设不仅限制了编码机会，而且还可能在某些特定的中间结点中导致缓冲区溢出。虽然一些研究考虑了网络中流的动态散射，但仍然面临着一些局限性。本文介绍了网络编码中一些突出研究的优点和缺点，并提出了FlexONC（灵活和抽象的网络编码）作为这些问题的解决方案。性能结果表明，FlexONC优于以前的方法，特别是在质量较差的网络，通过更好地利用冗余数据包在网络中传播。
2018-01-07 cs.NI
The Gain of Network Coding in Wireless Sensor Networking
无线传感器网络具有一些众所周知的特点，如低电池消耗，不断变化的拓扑意识，开放的环境，不可靠的无线电链路等。在本文中，我们研究了网络编码无线传感器网络的好处，特别是弹性。我们主要关注的问题之一是无线传感器网络中的弹性。我们已经看到，弹性可以被描述为一个多维度量\cite{5478822,erdene2011enhancing,6423640}，作为平均交付率，延迟效率，能源效率，平均吞吐量和交付公平性考虑。弹性然后可以图形化地表示为kiviat图创建由以前的加权参数。为了介绍这些指标，以前的工作已经导致随机梯度路由，这证明了良好的弹性在恶意环境中。我们期待看到弹性方面的改进，当在具有恶意节点的随机梯度路由中添加网络编码时，
2014-12-08 cs.NI
Distributed Intrusion Detection of Byzantine Attacks in Wireless Networks with Random Linear Network Coding
网络编码是一种优雅的技术，其中，不是简单地中继它们接收的信息分组，而是允许网络的节点将\emph{several}分组组合在一起用于传输，并且该技术可以用于实现网络中的最大可能信息流并节省所需的分组传输次数。此外，在能量受限的无线网络中，例如无线传感器网络（无线自组织网络的典型类型），应用网络编码来减少无线传输的次数也可以延长传感器节点的寿命。虽然在无线传感器网络中应用网络编码显然是有益的，但由于一个传输信息实际上是多个其他信息的组合的操作，因此在网络中可能发生错误传播。这一特性也使得网络编码系统容易受到各种错误攻击，尤其是拜占庭攻击。在网络编码的情况下，当网络中的敌对节点产生错误信息时，这些错误信息会在中间节点处混合，从而破坏到达目的节点的所有信息。最近的研究工作表明，网络编码可以与经典的错误控制码和密码学相结合，用于安全通信或不当行为检测。然而，当涉及到拜占庭攻击时，这些结果的效果有限。事实上，除非我们找到那些敌对节点并将其隔离，否则在存在恶意节点的情况下，网络编码的性能可能比纯路由差得多。本文提出了一种基于随机线性网络编码的分布式分层算法，用于恶意节点的检测、定位和隔离。
2013-03-11 cs.NI
Joint Rate Selection and Wireless Network Coding for Time Critical Applications
在本文中，我们动态地选择传输速率和设计无线网络编码，以改善服务质量，如延迟的时间关键型应用。在低传输速率以及因此更长的传输范围的情况下，更多的分组可以被一起编码，这增加了编码机会。然而，低传输速率可能会导致额外的传输延迟，这对于时间紧迫的应用来说是无法忍受的。我们设计了一种新的联合速率选择和无线网络编码（RSNC）方案与延迟约束，以最小化的总数量的数据包错过他们的截止日期在目的节点。我们证明了所提出的问题是NPhard的，并提出了一种新的图模型和传输度量，同时考虑异构传输速率和数据包的截止日期限制在图的建设。使用图模型，我们用数学公式表示的问题，并设计一个有效的算法来确定传输速率和编码策略的每一个传输。最后，仿真结果证明了RSNC方案的优越性。
2011-12-13 cs.NI
Bounds on the Network Coding Capacity for Wireless Random Networks
最近，它已被证明，最大流容量可以实现在一个多播网络中使用网络编码。在本文中，我们提出并分析了一个更现实的无线随机网络模型。我们证明了该模型的网络编码容量集中在其最小割的期望值附近。此外，我们建立了无线节点的上限和下限，使用Beschoff界。我们的实验表明，我们的理论预测与模拟结果相匹配。
2007-10-29 cs.IT cs.NI math.IT
Network Coding Capacity of Random Wireless Networks under a SINR Model
以前的工作对随机有线和无线网络的网络编码容量集中在网络中的链路的容量是独立的情况下。在本文中，我们考虑了一个更现实的模型，无线网络建模随机几何图形的干扰和噪声。在该模型中，链路的容量不是独立的。采用耦合和鞅方法，我们表明，在温和的条件下，随机无线网络的网络编码容量仍然表现出集中行为的平均值的最小割。
2008-04-27 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Power Control and Coding-Modulation Adaptation in Wireless Networks using Annealed Gibbs Sampling
在无线网络中，链路的传输速率由接收信号强度、来自同时传输的干扰和可用的编码调制方案决定。速率分配是无线网络设计中的关键问题，但是是非常具有挑战性的问题，因为：（i）无线干扰是全局的，即，传输干扰所有其它同时传输，以及（i i）速率-功率关系是非凸的和非连续的，其中不连续性是由于实际系统中有限数量的编码调制选择。在本文中，我们提出了一种分布式功率控制和编码调制自适应算法，使用退火吉布斯采样，实现吞吐量最优的任意网络拓扑结构。我们考虑一个现实的信号干扰噪声比（SINR）为基础的干扰模型，并假设连续的功率空间和有限的速率选项（编码调制选择）。我们的算法首先分解网络范围内的干扰本地干扰，通过适当地选择一个“邻居”为每个发射机和绑定的干扰，从非邻居节点。功率更新策略，然后精心设计，以模拟一个吉布斯采样器在马尔可夫链与连续的状态空间。我们进一步利用模拟退火的技术，以加快算法的收敛到最佳的功率和编码调制配置。仿真结果表明了该算法的优越性能。
2012-10-23 cs.NI
Dynamic Optimization For Heterogeneous Powered Wireless Multimedia Sensor Networks With Correlated Sources and Network Coding
无线多媒体传感器网络（WMSN）的能量消耗远大于传统的无线传感器网络。因此，保持WMSN的永续经营是一个巨大的挑战。在本文中，我们提出了一种新的异构能源供应模型的WMSN通过共存的可再生能源和电网。研究了具有相关信源的异构供电无线多媒体传感器网络（HPWMSN）中分布式信源编码和会话内网络编码的多播跨层优化问题。其目标是使汇点处的重构失真最优，同时使购电成本最小。基于李雅普诺夫漂移加罚的扰动技术和对偶分解技术，提出了一种全分布式的动态跨层算法，该算法包括组播路由、信源速率控制、网络编码、会话调度和能量管理等，只需要知道系统的瞬时状态.从理论上证明了优化目标和队列积压之间的明确权衡。最后，通过仿真验证了理论分析的正确性.
2014-10-21 cs.NI
Novel Network Coding-based Techniques for Multi-layer Video Delivery over Multi-hop Wireless testbed
无线网络视频传输的实际性能最好通过真实测试平台上的实验研究来捕获，这对于揭示实现所提出的视频传输技术的技术问题和实际挑战至关重要。网络编码（NC）提供了一种范式转变，以优化网络资源，提高视频质量的结果，通过多跳无线网络的交付。在本文中，我们提出了一种新的框架，用于评估基于NC的视频传输在多跳无线网络的性能。基于层间视频编码和传输的实验平台实现，我们提出了一种新的通用技术，用于多跳层间NC提高视频传输质量。我们评估多跳NC的复杂性和视频质量增益之间的权衡。我们提供了明确的建议，最佳的设计选择NC为基础的层间视频编码和交付多跳无线网状网络考虑链路条件和数据包交付率（PDR）。实验结果表明，在单跳和多跳网络中，使用NC提高了分层视频的性能。在单跳中使用NC时的解码层的平均数目优于在多跳中使用NC时的解码层的平均数目。
2013-04-29 cs.NI
Throughput Analysis of Network Coding in Multi-Hop Wireless Mesh Networks Using Queueing Theory
近年来，从理论和仿真两个角度，已经进行了大量的研究来探索网络编码在不同场景中的益处。本文利用排队论提出了多跳无线网状网中双向单播流的分析框架，并研究了流间网络编码的吞吐量。我们分析确定的性能指标，如成功传输的概率方面的冲突概率，反馈机制和重传。关于编码过程，我们的模型使用了一个多类排队网络，其中编码的数据包与本地数据包分离，并且具有比本地数据包更高的非抢占式优先级，并且两个队列都处于稳态。最后，我们使用模拟来验证我们的分析模型的准确性。
2018-01-07 cs.NI
To overhear or not to overhear: a dilemma between network coding gain and energy consumption in multi-hop wireless networks
任何适当设计的网络编码技术都可以通过利用无线介质的广播特性来提高多跳无线网络的吞吐量和可靠性。在许多流间网络编码方案中，鼓励节点偷听邻居业务，以便改善发送器节点处的编码机会。这些方案的研究表明，一些偷听的数据包是没有用的编码操作，因此这种强制偷听大大增加了能源消耗。在本文中，我们制定了网络编码感知的睡眠/唤醒调度作为一个半马尔可夫决策过程（SMDP），导致最佳的节点操作。在所提出的SMDP解决方案中，网络节点学习何时关闭其收发器以节省能量，以及何时保持唤醒以偷听一些有用的分组。这里的主要挑战之一是节点获得奖励信号的延迟。我们采用了一种基于连续时间Q学习的改进强化学习（RL）方法来克服学习过程中的这一挑战。我们的仿真结果证实了新方法的最优性。
2018-05-02 cs.NI
Performance Analysis of Network Coding with IEEE 802.11 DCF in Multi-Hop Wireless Networks
网络编码是提高无线网络容量的一种有效方法，各种研究探讨了其在不同场景下的优势。然而，针对IEEE 802.11分布式协调功能规范，对多跳无线网络中网络编码的吞吐量和端到端时延的分析研究还不多。在本文中，我们利用排队论提出了一个分析框架，在多跳无线网状网络中的双向单播流。本文研究了IEEE 802.11标准下流间网络编码的吞吐量和端到端时延，该编码采用CSMA/CA随机接入和指数退避时间，并考虑时钟冻结和虚拟载波侦听，给出了成功传输的概率（以比特出错率和冲突概率表示）、分组在节点的等待时间和重传机制等参数。我们的模型使用一个多类排队网络与稳定的队列，编码的数据包有一个非抢占式的更高的优先级超过本地数据包，本地数据包的转发不会延迟，如果没有编码的机会。最后，我们使用计算机模拟来验证我们的分析模型的准确性。
2018-01-07 cs.NI
S-PRAC: Fast Partial Packet Recovery with Network Coding in Very Noisy Wireless Channels
无线通信中的公知的错误检测和校正解决方案是缓慢的或招致高传输开销。最近，著名的解决方案，如PRAC和DAPRAC，实现部分数据包恢复与网络编码，可以解决这些问题。然而，当存在许多错误时，它们执行缓慢。我们提出了S-PRAC，部分数据包恢复的快速计划，特别是设计用于非常嘈杂的无线信道。S-PRAC改进了DAPRAC。它将每个数据包分成由固定数量的小RLNC编码符号组成的段，然后将CRC码附加到每个段，并将CRC码附加到每个编码数据包。大量的仿真结果表明，S-PRAC可以快速检测和纠正错误。当错误数量很高时，它的性能也明显优于DAPRAC。
2019-02-27 cs.NI
Joint Inter-flow Network Coding and Opportunistic Routing in Multi-hop Wireless Mesh Networks: A Comprehensive Survey
网络编码和机会路由是两个公认的创新思想，以提高无线网络的性能，通过利用无线介质的广播性质。在过去的十年中，已经有相当多的研究如何协同流间网络编码和机会路由在一个单一的联合协议优于每个在任何情况下。本文解释了这两种技术的集成背后的动机，并强调了某些情况下，联合方法甚至可能降低性能，强调了一个事实，即它们的协同效应不能用天真和敷衍的组合来实现。这份调查报告还提供了一个全面的分类联合协议的基本组成部分和相关的挑战，并比较现有的联合协议。我们还提出了结论性意见，以及未来的研究方向的纲要。
2018-03-01 cs.NI
Intra- and Inter-Session Network Coding in Wireless Networks
在本文中，我们有兴趣在有损的无线environments.I2NC-一个跨层的方法，结合了会话间和会话内的网络编码，有两个优点，以提高性能的建设性网络编码方案。首先，会话内网络编码的纠错能力使我们的计划弹性损失。第二，冗余允许中间结点在不知道其邻居的解码缓冲器的情况下操作。仅基于对直接链路和偷听链路上的丢失率的了解，中间结点可以对会话内（即，在每个流中添加多少冗余）和会话间（即，一起编码的流的百分比）编码。我们的方法是基于网络效用最大化（NUM）制定的问题。我们提出了两个实用的计划，I2 NC状态和I2 NC无状态，模仿NUM最优解的结构。我们还解决了我们的方法与传输层的相互作用。我们通过模拟证明了我们的计划的好处。
2012-02-23 cs.NI
Whether and Where to Code in the Wireless Relay Channel
对于有线和无线擦除网络，已经广泛地研究了随机线性网络码的吞吐量益处。通常假设网络中的所有节点都执行编码操作。然而，在能量受限的系统中，应选择编码子图来控制编码节点的数量，同时保持吞吐量。在本文中，我们探讨了网络编码在无线数据包擦除中继信道的吞吐量和能量指标的战略使用。在中继信道中，单个信源通过半双工中继与单个信宿通信。流体流模型被用来描述的情况下，源和中继编码，和马尔可夫链模型被提出来描述数据包的演变，如果只有源或只有中继编码。除了传输能量，我们还考虑了编码和接收能量。我们表明，编码在中继单独操作，而在无速率的方式既不是吞吐量也不节能。给定一组系统参数，我们的分析确定中继应参与传输的最佳时间量，以及应在何处执行编码。
2012-06-01 cs.NI
Collision Codes: Decoding Superimposed BPSK Modulated Wireless Transmissions
物理层网络编码的引入产生了将无线信道上的传输冲突变为有用的概念。在物理层网络编码的思想中，两个同步的同时分组传输被仔细编码，使得叠加的传输可以被解码以产生与两个传输的分组的按位二进制和相同的分组。本文研究了多个同步同时传输导致的叠加传输的解码问题。我们设计了一种编码方案，实现了从同步叠加传输中识别单个传输。给出了这种编码方案存在的数学证明。
2010-07-07 cs.NI
To Send or Not to Send: An Optimal Stopping Approach to Network Coding in Multi-hop Wireless Networks
网络编码是所有关于组合各种数据包和转发尽可能多的数据包在每个传输操作。网络编码技术利用无线信道的广播特性，提高了多跳无线网络的吞吐量效率。然而，在某些情况下，由于网络中数据包到达过程的随机性，无法利用编码。在这些情况下，编码节点面临两个关键的选择：向目的地转发数据包而不编码，从而牺牲网络编码的优势，或者等待一段时间，直到数据包的编码机会出现。目前的研究工作已经解决了这一挑战的情况下，一个简单的和受限制的计划称为反向拼车，它是假设两个流与相反的方向到达编码节点。在本文中，这个问题是探讨在一般意义上的COPE架构的基础上，不需要假设流量在多跳无线网络。特别是，我们解决这个顺序决策问题，通过使用最佳停止理论的坚实框架，并推导出最佳停止规则的编码节点选择采取最佳行动，即等待更多的编码机会或立即停止（和发送数据包）。我们的仿真结果验证了所推导的最优停止规则的有效性，并表明该方案优于现有的方法在网络吞吐量和能量消耗。
2017-10-23 cs.CY cs.NI
TreeExplorer: a coding algorithm for rooted trees with application to wireless and ad hoc routing
ad hoc和无线路由协议中的路由表可以用有根树表示。路由协议中对这些树的通信和存储的不断需求要求高效的根树编码算法。这种效率是根据平均代码长度定义的，并且通过将平均代码长度与源的熵进行比较来测量算法的最优性。在这项工作中，TreeExplorer被介绍为一个易于实现的和近最佳的算法编码有根树结构。该方法利用树的叶子数作为选择最佳编码方法的指标。我们展示了如何TreeExplorer可以改善现有的路由协议的ad hoc和无线系统，这通常需要一个显着的通信开销。
2022-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Two-way Wireless Video Communication using Randomized Cooperation, Network Coding and Packet Level FEC
无线网络中的双向实时视频通信要求高带宽、低延迟和容错能力。本文针对这些需求，提出了一个系统的集成网络编码（NC），用户合作使用随机分布式空时编码（R-DSTC）和分组级前向纠错（FEC）的单向延迟约束下。仿真结果表明，该方案的性能明显优于传统的直接传输和基于R-DSTC的双向协作传输，并且在用户距离较大时最有效。
2012-05-15 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Data Scheduling and FEC Coding for Multihomed Wireless Video Delivery
研究了异构无线网络中从服务器到多宿主设备的移动视频传输问题。现有的大多数工作都只考虑在单路径上传输视频流，带宽有限，导致最终的视频传输速率。针对这一问题，本文提出了一种新的视频流传输瓶颈解决方案--联合数据分配和喷泉编码（JDAFC）方法，该方法包含以下特点：（1）路径选择，（2）动态数据分配，（3）喷泉编码。我们评估JDAFC的性能通过仿真实验使用Exata和JVSM，并与一些参考解决方案进行比较。实验结果表明，JDAFC在提高视频峰值信噪比以及降低端到端延迟方面优于竞争解决方案。
2015-07-18 cs.MM cs.NI
Foundational Techniques for Wireless Communications: Channel Coding, Modulation, and Equalization
本文分析了改善无线通信系统的信道编码、调制与均衡等基础技术，使用仿真工具评估了卷积码、PSK、QAM及均衡技术在不同信道条件下的性能，并提供了现代无线系统实现的实用见解。
2023-10-20 cs.NI eess.SP
An Extended Network Coding Opportunity Discovery Scheme in Wireless Networks
网络编码被认为是提高无线网络性能的一种很有前途的方法。如何发现中继节点的编码机会对网络编码至关重要，编码机会越多，通过网络编码操作提高网络吞吐量的次数就越多。本文提出了一种扩展的网络编码机会发现方案（ExCODE），该方案通过将当前节点ID及其所有1跳邻居的ID附加到数据包中来实现。ExCODE使下一跳中继节点能够知道哪些其他节点已经偷听到分组，因此它可以尽可能多地发现潜在的编码机会。ExCODE将发现编码机会的区域扩展到n跳，使得每个中继节点有更多的机会执行网络编码操作。最后，在AODV协议上实现了ExCODE，并通过NS2仿真验证了该机制的有效性，与现有的编码机会发现机制进行了比较。
2012-02-23 cs.IT cs.NI math.IT
Experimental Study of Application Specific Source Coding for Wireless Sensor Networks
无线传感器网络中的能量瓶颈可以通过限制通信开销来降低。传感器网络的应用特定信源编码方案利用信源模型、网络体系结构和物理过程中存在的冗余，提供更少的比特来表示相同量的信息。本文报告了各种信源编码方案（无损、有损、恒定比特率、可变比特率、分布式和联合编/解码）的代表性代码在能量消耗、实现的比特率、量化错误/重建错误、编码器-解码器（编解码器）的延迟和复杂度方面的性能。提供了一个可重用的源代码测试框架。最后，我们提出了一组可能的应用程序和合适的源代码，在这些参数。
2008-10-21 cs.DC cs.NI
Wireless Network Coding with Intelligent Reflecting Surfaces
由于延迟和带宽考虑，传统的无线技术对于超过第五代（5G）的网络变得不足。为了提高无线通信系统的误码性能和吞吐量，提出了一种智能反射面（IRS）辅助环境下的物理层网络编码（PNC）。我们考虑一个IRS辅助的蝶形网络，我们提出了一个算法来获得最佳的IRS相位。推导出了误码率出错率的解析表达式。数值结果表明，该方案显着提高了误码性能。例如，在存在32元件IRS的情况下，中继器处的BER比没有IRS的情况小三个数量级。
2021-03-22 cs.ET cs.NI eess.SP
Quality-Aware Coding and Relaying for 60 GHz Real-Time Wireless Video Broadcasting
高清视频的无线流传输是60 GHz链路的一个有前途的应用，因为多千兆位/秒数据率是可能的。特别地，我们考虑一个体育场广播系统，其中来自多个摄像机的视频信号被传输到一个中央位置。由于在这种设置中遇到的长距离60 GHz辐射的高路径损耗，需要使用继电器。本文设计了一种质量感知的编码和中继算法，以最大限度地提高整体视频质量。我们考虑源可以将其数据流分成并行流，这些并行流可以通过不同的中继传输到目的地。为此，我们推导出相关的公式，并重新制定它作为凸规划，它可以保证最优解。
2013-04-19 cs.NI
Utility Optimal Coding for Packet Transmission over Wireless Networks - Part II: Networks of Packet Erasure Channels
我们定义了一类多跳擦除网络，它近似于无线多跳网络。网络承载多个用户的单播流，并且流中的每个信息分组需要在指定的延迟截止期限内在流目的地被解码。编码速率在流/用户之间的分配受到网络容量的约束。我们提出了一个比例公平传输方案，最大化的流量吞吐量和效用。这是通过{ \em联合优化分组编码速率和编码分组的比特在传输时隙上的分配}来实现的。
2011-07-10 cs.IT cs.NI math.IT
EAPESS: An Adaptive Transmission Scheme in Wireless Sensor Networks
降低传感器节点的能量消耗是无线传感器网络（WSNs）部署的主要挑战之一。在这方面，错误控制编码（ECC）是用于无线传感器网络中的能量优化的技术之一。类似地，临界距离是用于能量效率的另一个术语，当与ECC一起使用时，提供了更好的节能效果。本文针对不同的编码增益，采用三种不同的临界距离值，以达到节能的目的。如果距离低于临界距离值，则相对于特定编码器的特定编码增益来选择特定编码器。编码增益用于所有编码器的临界距离估计。这种自适应编码器和发射功率选择方案相对于他们的编码增益的结果在无线传感器网络环境中的一个显着的节能。仿真结果表明，该自适应方案具有较好的节能效果。
2013-03-19 cs.NI
Joint Scheduling and Coding for Reliable, Latency-bounded Transmission over Parallel Wireless Links
几种新颖的工业应用涉及通过各种高吞吐量反馈系统（例如虚拟现实（VR）和触觉/触觉信号）对车辆、起重机或移动机器人的人类控制。系统和操作员之间的近实时交互要求在分组交换中有严格的延迟约束，这在无线通信链路上难以保证。在这项工作中，我们主张在多个并行（不可靠）链路的数据包级编码和数据包调度有可能提供可靠的，延迟有限的通信周期性数据生成模式的应用程序。然而，这一目标只能通过仔细联合设计这些机制来实现，这些机制的相互作用可能是微妙的，难以预测。在本文中，我们首先讨论这些方面的一般条款，然后提出了一个马尔可夫决策过程（MDP）模型，可以用来找到一个方案，最佳地利用多信道无线接入，以最大限度地提高在截止日期内交付的数据块的分数。然后，我们的说明性示例用于示出在无线链路的不同组合下的最佳编码/调度策略，还示出了用低比特率更稳定的低于6 GHz的链路来备份高比特率不可靠的毫米波链路的常见解决方案在所考虑的场景中实际上可能是无效的
2022-08-25 cs.NI
On the Performance of Network Coding and Forwarding Schemes with Different Degrees of Redundancy for Wireless Mesh Networks
本研究探讨的吞吐量和延迟，可以实现各种转发方案采用多路径和不同程度的冗余集中在线性网络编码。这项研究的主要贡献是一个分析框架，考虑到无线网状网络的各种方案的吞吐量和延迟建模，单播流量转发和逐跳重传采用实现可靠性。的分析框架是广义的任意数量的路径和每路径hops. Another关键的贡献的研究是评估和扩展的数值结果从分析通过NS-2模拟。我们的研究结果表明，在有显着的干扰的情况下，最好的吞吐量延迟的折衷是通过单路径转发。此外，当存在显著干扰并且网络编码采用较大的分组生成大小时，由于在解码分组生成所需的所有编码分组上聚集的到达间隔时间，网络编码比所有其他方案经历更高的延迟。
2013-09-30 cs.NI
Joint Network Coding for Interfering Wireless Multicast Networks
干扰是无线网络容量限制的关键因素之一。ad-hoc无线网络的多播容量随着固定区域内发送和/或接收节点数量的增加而降低。数字网络编码（DNC）已被证明可以提高无干扰无线网络的多播容量。然而，最近提出的物理层网络编码（PNC）和模拟网络编码（ANC）已经表明，当冲突分组中的一个是先验已知的时，可以从两个分组的冲突中解码未知分组。利用这样的冲突解码方案，在本文中，我们提出了一个基于联合网络编码的合作重传（JNC-CR）计划，其中我们表明，ANC连同DNC可以提供一个更高的重传增益比通过ANC，DNC或自动重传请求（ARQ）为基础的重传。该方案可以应用于两个相互干扰的无线多播组。由于无线传输的广播性质，不同多播组的接收机可以机会性地监听并缓存来自干扰发射机的分组。这些缓存的数据包，以及接收器从其发送器接收的数据包，然后可以用于解码JNC数据包。通过仿真，我们验证了JNC具有更高的重传增益性能与最佳的DNC方案。
2011-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
When Both Transmitting and Receiving Energies Matter: An Application of Network Coding in Wireless Body Area Networks
提出了一种用于无线体域网实际实现的网络编码方案，其目标是在低能量约束下提供可靠性。我们提出了一个简单的网络层协议的星形网络，适应冗余的基础上的数据和控制数据包的传输和接收能量，以及信道条件。我们的数值计算结果表明，即使是小型网络，可实现的能量减少量的范围可以从29%到87%，因为每个控制数据包的接收能量从等于增加到远大于每个数据包的发送能量。可实现的增益随着a）更多的节点被添加到网络，和/或b）由不同传感器节点看到的信道变得更加不对称而增加。
2011-02-25 cs.NI
Joint Coding and Scheduling Optimization for Distributed Learning over Wireless Edge Networks
与理论上的分布式学习（DL）不同，无线边缘网络上的DL面临无线连接和边缘节点的固有动态/不确定性，使得DL在高度动态的无线边缘网络（例如，使用mmW接口）。本文通过利用编码计算和深度决斗神经网络架构的最新进展来解决这些问题。通过引入编码结构/冗余，可以完成分布式学习任务，而无需等待离散节点。与仅优化代码结构的传统编码计算不同，无线边缘上的编码分布式学习还需要优化具有异构连接、计算能力和离散效应的无线边缘节点的选择/调度。然而，即使忽略上述动态/不确定性，所得到的编码和调度的联合优化，以最大限度地减少分布式学习时间原来是NP-难的。为了解决这个问题，并考虑到无线连接和边缘节点的动态性和不确定性，我们将该问题重新表述为马尔可夫决策过程，然后设计了一种新的深度强化学习算法，该算法采用深度决斗神经网络架构，在没有关于无线环境和边缘节点的显式信息的情况下，为不同的学习任务找到联合最优编码方案和最佳边缘节点集合。离散参数仿真结果表明，与其他DL方法相比，该框架将无线边缘计算中的平均学习延迟降低了66%。本文中的联合优化框架也适用于任何具有异构和不确定计算节点的分布式学习方案。
2021-03-09 cs.AI cs.NI
A Non-Monetary Protocol for Peer-to-Peer Content Distribution in Wireless Broadcast Networks with Network Coding
本文研究了无线对等网络中所有节点都是自私和非合作的情况下的内容分发问题。我们提出了一个模型，该模型同时考虑了无线信道的广播性质和节点的激励，每个节点的目标是增加自己的下载速率，并通过内容分发过程中减少其上传速率。然后，我们提出了一个协议，这些自私的节点交换内容。我们的协议是分布式的，不需要金钱、名誉等的交换，因此可以容易地实现而无需额外的基础设施。此外，我们表明，我们的协议可以很容易地修改，采用网络编码。研究了协议的性能。当系统中只有两个文件时，我们得到了纳什均衡的封闭表达式。无政府状态的代价，无论是从每个节点的角度来看，整个系统的角度来看，也有特点。此外，我们提出了一个分布式的机制，每个节点调整其策略只基于本地信息，并表明该机制收敛到一个纳什均衡。我们还介绍了一种方法来计算系统的纳什均衡，将网络编码时，有两个以上的文件。
2012-12-09 cs.NI
NANCY: Neural Adaptive Network Coding methodologY for video distribution over wireless networks
BITS Pilani Hyderabad（比尔拉理工学院海得拉巴分校）；University Of Oulu（奥卢大学）；Microsoft Corporation（微软公司）
本文介绍了NANCY，一个系统，产生自适应比特率（ABR）的视频和自适应网络编码率（ANCR）使用强化学习（RL）的视频分布在无线网络上。NANCY训练一个神经网络模型，其奖励被公式化为体验质量（QoE）度量。它执行联合优化以便选择：（i）用于未来视频块的自适应比特率以对抗可用带宽的变化，以及（ii）用于编码视频块切片的自适应网络编码速率以对抗无线网络中的分组丢失。我们提出了NANCY的设计和实现，并评估其性能相比，国家的最先进的视频速率自适应算法，包括Pensieve和robustMPC。我们的研究结果表明，NANCY提供了29.91%和60.34%的平均QoE比Pensieve和robustMPC，分别。
2020-08-21 cs.LG cs.MM cs.NI
Joint Coding and Scheduling Optimization in Wireless Systems with Varying Delay Sensitivities
吞吐量和每包延迟可以提出强的权衡，是重要的延迟敏感的applications.We调查这样的权衡使用随机线性网络编码方案的一个或多个接收器在单跳无线数据包擦除广播信道的情况下。我们捕捉不同类型的网络应用程序的延迟敏感性，使用一类基于数据包到达时间的范数的延迟度量。利用这些时延度量，我们建立了一个统一的框架来描述应用的速率和时延要求，并优化系统参数。在单接收机的情况下，我们证明了平均数据包延迟之间的权衡，我们认为作为吞吐量的倒数，和最大有序的到达间隔延迟的各种系统参数。对于一个单一的广播信道与多个接收机具有不同的延迟约束和反馈延迟，我们共同优化的编码参数和时分调度参数的发射机。我们制定的优化问题作为一个广义几何规划（GGP）。该方法允许发射机自适应地调整编码和调度参数，以在不同的延迟约束下有效地分配网络资源。在接收器由多个非干扰无线广播信道服务的情况下，相同的优化问题被公式化为符号规划，其通常是NP难的。我们提供的近似方法，使用连续制定的几何规划，并显示近似的收敛性。
2012-02-03 cs.NI
A General Analog Network Coding for Wireless Systems with Fading and Noisy Channels
最近，通过利用物理层的网络编码概念，无线介质的干扰特性可以被证明是因祸得福。尽管如此，以前关于这个问题的大多数研究要么对网络属性进行了不切实际的假设，从而使它们基本上是理论上的，要么局限于相当简单的网络拓扑结构。另一方面，我们相信已经设计了一种称为实幅度缩放（RAS）的新颖方案，该方案放宽了上述限制，并且在更广泛的网络拓扑和更接近实践的情况下工作，例如缺乏符号级同步以及存在噪声、信道失真和来自其他源的严重干扰。仿真结果证实了所提出的方法在低SNR以及高SNR限制下的优越性能，其中数字技术中的量化误差的影响变得与信道相当。
2010-09-20 cs.NI
End-to-End Algebraic Network Coding for Wireless TCP/IP Networks
传输控制协议（TCP）被设计用于在有线网络中提供可靠的传输服务。在这样的网络中，分组丢失主要是由于拥塞而发生的。因此，TCP被设计成应用拥塞避免技术来处理分组丢失。如今，TCP也被用于无线网络中，其中除了拥塞之外，还存在许多其他导致分组丢失的原因。当无线信道的状态差时，这导致吞吐量降低和传输往返时间增加。我们提出了一个新的网络层，透明地坐在下面的传输层，并隐藏从TCP的非强制性的数据包丢失。这个新层中的网络编码基于众所周知的最大距离可分离（MDS）码类。
2010-04-20 cs.IT cs.NI math.IT
Physical-Layer Network Coding: Tutorial, Survey, and Beyond
物理层网络编码（PNC）的概念于2006年提出，用于无线网络。从那时起，它已经发展成为网络编码的一个子领域，拥有广泛的追随者。PNC的基本思想是利用电磁波相互叠加时自然发生的网络编码操作。这个简单的想法有着深刻而根本的影响。各种研究人员的后续工作在1）无线通信; 2）无线信息论;和3）无线联网领域中产生了许多新的结果。本文件的目的有四个方面。首先，我们简要介绍PNC的基本概念。其次，我们调查和讨论最近在上述三个领域的主要成果。第三，我们研究PNC中的一个关键问题：同步。人们普遍认为PNC需要紧同步。然而，我们最近的结果表明，PNC实际上可能受益于异步。第四，我们建议PNC不仅适用于无线网络，它也可以用于光网络。我们提供了一个例子表明，无源光网络（PON）的吞吐量可能会提高100%与PNC。
2011-05-21 cs.NI
Multipath Wireless Network Coding: A Population Game Perspective
我们考虑无线网络中，每个源和目的地之间的多条路径。我们允许每个源之间的所有可用路径的流量，并提出这样的问题：我们如何达到最低的传输数量，以支持一个给定的流量矩阵？在两个无线跳上以相反方向绑定的业务可以利用网络编码的“反向拼车”优势，以减少所使用的传输次数。我们把这种编码跳称为“超链接”。使用反向拼车技术，较长的路径可能比较短的路径便宜。然而，有一个囚徒困境类型的情况之间的来源-网络编码的优势是实现只有当有流量在两个方向的共享path. We开发了一个两级分布式控制方案，通过宣布一个超链接的能力，允许源分裂他们的流量自私地在一个分布式的方式，然后改变超链接的能力，根据用户的行动，从彼此的选择，adverples。我们证明了这样的控制器是稳定的，并通过仿真验证了我们的分析见解。
2009-08-23 cs.GT cs.NI
On the Minimum Number of Transmissions in Single-Hop Wireless Coding Networks
网络编码的出现在通信和网络的许多领域提供了有前途的机会。最近的研究表明，网络编码技术可以利用无线网络的广播特性，显著提高无线网络的整体吞吐量。在无线网络中，每个传输的数据包都在特定区域内广播，并且可以被相邻节点窃听。当一个节点需要传输数据包时，它采用机会编码方法，该方法使用节点的邻居已经听到的知识，以减少传输的数量。通过这种方法，每个传输的数据包是原始数据包在某个有限域上的线性组合。在本文中，我们专注于找到最佳的编码广播的数据包，最大限度地减少传输的总数的基本问题。我们证明了这个问题在GF（2）上是NP-完全的，并建立了最优解的几个基本性质。我们还提出了一个简单的启发式解决方案的基础上，图着色的问题，并提出了一些随机设置的经验结果。
2007-07-05 cs.IT cs.NI math.IT
Delay-Energy lower bound on Two-Way Relay Wireless Network Coding
网络编码是一种新颖的解决方案，它通过代数运算混合业务流，显著提高无线网络的吞吐量和能量消耗。在传统的网络编码方案中，数据包在传输之前必须等待来自其他源的数据包被编码。等待和编码方案将自然地导致在有限缓冲器中的分组丢失率。我们将提出增强型网络编码（ENC），在连续时域中的ONC的扩展。在ENC中，中继发送编码和未编码的分组以减少延迟。作为交换，在传输未编码的分组时消耗更多的能量。ENC是一种在给定能量约束下实现最小平均时延和零丢包率的实用算法。建立了一般更新过程排队的ENC系统模型。特别是，我们将表明，平均延迟和能量之间存在一个基本的权衡。我们还将给出这个折衷曲线的下限的分析结果，这可以通过ENC来实现。
2014-01-24 cs.IT cs.NI math.IT
Delay-Aware Wireless Network Coding in Adversarial Traffic
我们分析了一个无线线路网络采用无线网络编码。两个端节点通过中继交换它们的分组。虽然中继站处的分组在到达时可能找不到其编码对，但是可以通过等待与来自另一侧的分组进行编码来降低传输成本。为了在降低的传输成本和延迟引起的成本之间取得平衡，需要确定发送未编码分组或等待编码的调度算法。由于高度不确定的流量注入，调度没有假设的流量是至关重要的。本文提出了一种随机在线调度算法的中继在任意业务，这可以是非平稳或对抗。该算法的期望总代价（包括传输代价和时延代价）至多为最小可达总代价的e/（e-1）~ 1.58倍。特别是，所提出的算法是通用的，在这个意义上，该比率是独立的流量。该算法具有通用性，可以在多中继网络中的每个中继上以相同的比例分布式实现。此外，该算法是对经典的滑雪板在线租赁算法的推广。
2020-06-14 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Network Coding and Machine Learning for Error-prone Wireless Broadcast
由于无线链路条件的异质性，在有损无线信道上向多个接收器可靠地广播数据是具有挑战性的。基于自动重传请求（ARQ）的重传方案由于在接收机处的数据重复而带宽效率低下。网络编码（NC）已被证明是一种很有前途的技术，用于提高网络带宽效率，通过合并多个丢失的数据包进行重传。然而，准确地确定由于中断的反馈信道而应当将哪些丢失的分组组合在一起是具有挑战性的。提出了一种在发送端结合网络编码和机器学习（NCML）的自适应数据编码方案，用于重传丢失的数据包。我们提出的NCML提取的重要特征，从历史反馈信号接收的发射机训练分类器。然后，所构造的分类器被用来预测在不同的接收机的损坏的反馈信号的基础上，有效的数据混合的传输数据包的状态。我们已经进行了广泛的模拟，以合作的效率，我们提出的方法。仿真结果表明，我们的机器学习算法可以有效和准确地训练。仿真结果表明，平均而言，所提出的NCML可以正确地分类90%的发送数据包在不同的接收机的状态。与基于ARQ和NC的方案相比，该方案在不同的传输地形、功率水平和收发距离下都获得了显著的带宽增益。
2016-12-28 cs.NI
Physical Network Coding in Two-Way Wireless Relay Channels
最近已经认识到，无线网络代表用于设计基于网络编码的通信模式的肥沃土壤。网络编码的特别合适的应用出现在双向中继信道中，其中两个节点通过使用第三中继节点来辅助彼此通信。这样的场景使得能够应用\emph{physical network coding}，其中网络编码或者（a）与信道编码联合进行，或者（b）通过多址信道上的通信流的物理组合来进行。本文首先将现有的物理网络编码方案分为两类，分别称为3步和2步方案。我们研究了每种方案的双向速率最大化的条件：（1）解码和转发（DF）三步方案;（2）三种不同的两步方案：放大和转发（AF），JDF和去噪和转发（DNF）。虽然DNF计划有可能提供最好的双向速率，最有趣的结果的文件是，对于一些SNR配置的源中继链路，JDF产生相同的最大双向速率的上限上界的DNF的速率。
2007-07-03 cs.IT cs.NI math.IT
Queueing Analysis of Unicast IPTV With User Mobility and Adaptive Modulation and Coding in Wireless Cellular Networks
近年来，可以通过宽带无线蜂窝网络支持直播TV、视频点播（VoD）、视频会议和在线游戏应用的单播IPTV服务已经变得流行。然而，视频流服务显著影响无线蜂窝网络的性能，因为它们占用带宽。为了维持系统性能，需要基于精确数学分析的有效的接纳控制和资源分配机制。另一方面，无线链路的质量通常由于用户移动性或时变信道特性而随时间变化。为了对抗这种时变信道，提高频谱效率，可以采用自适应调制编码（AMC）方案为移动用户提供单播IPTV服务。本文基于一种新的考虑用户移动性和AMC的单播IPTV业务接入模型，推导了无线蜂窝网络中单播IPTV业务的带宽利用率、阻塞率和丢包率的解析解。模拟也进行了验证分析结果的准确性。数值结果表明，所给出的解析结果是准确的。基于精确的闭合解，网络提供商可以对其网络实施精确的接纳控制和资源分配，以提高系统性能。
2015-11-05 cs.IT cs.MM cs.NI
From Dumb Wireless Sensors to Smart Networks using Network Coding
无线传感器网络的愿景是一个微小的智能集合，哑设备。这些微粒可能是单独的廉价、不智能、不精确和不可靠的。然而，他们能够从数字中获得力量，使整体变得强大，可靠和强大。我们的方法是采用分布式和随机化的思维方式，并依赖于网络处理和网络编码。我们的一般抽象是，节点应该只在局部和独立地行动，所需的全局行为应该作为网络的集体属性出现。我们总结了我们的工作，并介绍了如何将这些想法可以应用于传感器网络中的通信和存储。
2006-01-31 cs.IT cs.NI math.IT
TCP-Forward: Fast and Reliable TCP Variant for Wireless Networks
TCP中的拥塞控制算法在有损网络环境（如无线网络）中可能导致较差的性能。以前的工作已经表明，随机线性网络编码可以提高TCP在这样的网络中的吞吐量，虽然它在目的地引入额外的解码延迟。在本文中，我们试图减轻解码延迟，取代随机线性网络编码LT码。由于线性网络编码和喷泉码之间的固有差异，这种替换并不像听起来那么简单。我们克服了一些实际问题，并提出了TCP-转发，一个新的TCP变种，它提供了TCP作为流传输协议应该提供的许多属性。我们的性能评估表明，TCP-Forward提供了更好的性能比以前的作品。
2014-08-12 cs.NI
Linear Network Coding Based Fast Data Synchronization for Wireless Ad Hoc Networks with Controlled Topology
无线自组织网络中的快速数据同步是一个具有挑战性和关键性的问题。它是分布式系统中有效的信息融合、控制和决策的基础。以前，分布式数据同步主要是在容延迟的分布式数据库中研究的，或者假设无线自组网的一般模型。在本文中，我们提出了一对线性网络编码（NC）和全对全广播的快速数据同步算法的无线ad hoc网络的拓扑结构下的运营商的控制。我们考虑两个数据块的选择和发送节点的选择，利用NC的好处。与传统的未编码方法中的存储转发协议不同，我们的方案采用了计算转发协议，提高了传输效率。在不同的网络规模、网络连接度和每跳数据包出错率下，研究了所提算法的性能。仿真结果表明，我们的算法显着减少用于数据同步的时隙相比，基线，不使用NC。
2022-09-17 cs.DC cs.NI
On optimizing low SNR wireless networks using network coding
研究了低信噪比下无线网络的速率优化问题。虽然容量的限制消失的SNR是已知的衰落和非衰落信道是线性的，我们研究了在低信噪比的无线网络中的操作与给定的节点位置，使用网络编码的流量的问题。我们开发的模型，低信噪比高斯广播信道和多址信道分别运行在一个非平凡的可行速率区域。我们表明，该问题归结为网络总功率的优化，可以铸造成标准的线性多商品最小费用流规划，没有固有的组合困难的结构时，网络编码使用非整数约束（这是一个合理的假设）。这基本上是由于容量相对于SNR消失的线性度，这有助于分别避免所考虑的降级广播信道和多址环境的干扰影响。我们提出了一个完全分散的原始-对偶次梯度算法，用于在网络的每个子图（即超弧）上实现最优速率，以支持一组流量需求（多播/单播连接）。
2010-08-02 cs.IT cs.NI math.IT
