Robust And Optimal Opportunistic Scheduling For Downlink 2-Flow Network Coding With Varying Channel Quality and Rate Adaptation
本文考虑从一个基站到两个不同的客户端的下行链路业务。当假设无限积压，它是已知的，会话间网络编码（INC）可以显着增加每个流的吞吐量。然而，相应的调度解决方案（当假设动态到达，而不是需要有限的延迟）仍然是新生的。对于2流下行链路场景，我们提出了第一个机会INC +调度解决方案，该解决方案可证明对于时变信道是最优的，即，相应的稳定区域匹配最优香农容量。具体来说，我们首先介绍了一个新的二进制INC操作，这是明显不同于传统的智慧异或两个偷听到的数据包。然后，我们开发了一个基于长度的调度方案，它的帮助下，新的INC操作，可以鲁棒性和最佳地适应时变的信道质量。然后，我们表明，该算法可以很容易地扩展到速率自适应，它再次鲁棒地实现最佳吞吐量。我们的结果的一个副产品是随机处理网络（SPN）与随机离开，放松了现有的结果中的确定性离开的假设的调度计划。因此，新的SPN调度器可以进一步将SPN调度的应用扩展到其他真实世界的场景。
2014-10-07 cs.IT cs.NI math.IT
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
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
Cross-Sender Bit-Mixing Coding
调度以避免分组冲突是网络中的长期挑战，并且在具有多个发射机和多个接收机的无线网络中变得更加棘手。事实上，研究人员已经证明，即使是{ \em完美}调度也只能实现$\mathbf{R} = O(\frac{1}{\ln N})$。这里，$N$是网络中节点的数量，而$\mathbf{R}$是{ \em介质利用率}。理想情况下，人们希望实现$\mathbf{R} = Θ(1)$，同时避免调度中的所有复杂性。为此，本文提出了不依赖调度的{ \em跨发送端比特混合编码}（{ \em BMC}）。相反，用户在适当选择的时隙上同时发送，并且通过编码来控制不同用户时隙中的重叠量。我们证明，在所有可能的网络拓扑结构，使用BMC使我们能够实现$\mathbf{R}=Θ(1)$。证明了BMC编解码的空间复杂度和时间复杂度均为低阶多项式。
2019-04-23 cs.DC cs.IT cs.NI
Optimal Latency-Oriented Scheduling in Parallel Queuing Systems
5G及以后网络的演进使新应用具有严格的端到端延迟要求，但在公共无线网络上提供可靠的低延迟服务和高吞吐量仍然是一个重大挑战。解决这个问题的一种可能方法是利用路径分集，对跨并行链路的多个流上的信息流进行编码。这种方法所提出的挑战是设计联合编码和调度算法，以适应链路的状态，以充分利用路径分集。在本文中，我们解决了这个问题的同步流量源，产生数据块在定期的时间间隔（例如，具有恒定帧速率的视频）并且需要在预定的期限内递送每个块。我们首先开发了一个封闭形式的性能分析在两个并行服务器没有任何缓冲和单包块的简单情况下，并提出了一个模型的一般问题的基础上的马尔可夫决策过程（MDP）。我们应用策略迭代来获得编码和调度策略，最大限度地提高在截止日期内交付的源块的比例：我们的模拟显示了不同的常用启发式解决方案的缺点，绘制一般的设计见解的最佳政策。
2022-08-25 cs.NI
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
Adaptive Network Coding for Scheduling Real-time Traffic with Hard Deadlines
School of ECEE, Arizona State University（亚利桑那州立大学电气与计算机工程学院）；Intelligent Automation, Inc.（智能自动化公司）
针对单跳无线网络中具有硬截止期限的实时流量，提出基于马尔可夫决策过程的自适应网络编码方案，通过单调性后向归纳算法优化块大小，实现吞吐量与可解码性之间的平衡。
2012-04-11 cs.NI cs.SY eess.SY
Low Delay Random Linear Coding and Scheduling Over Multiple Interfaces
多路径传输协议（如MPTCP）并行地跨多个路由传输数据，并在接收方按顺序传递数据。当一个或多个路径上的延迟是可变的时，通常情况下，乱序到达是频繁的，并且行首阻塞导致高延迟。当使用ARQ处理分组丢失时，这一点会加剧，这在无线链路中也很常见。本文介绍了随机最早传输路径优先（S-EDPF），一个弹性的低延迟多径传输协议的分组调度器。S-EDPF明确考虑了路径的随机性，并使用它来最大限度地减少按顺序交付延迟。S-EDPF还考虑FEC，联合调度信息和编码分组的传输，并且以这种方式允许有损链路减少延迟并提高弹性，而不是如现有多径系统通常发生的那样降低性能。我们将S-EDPF实现为一个多平台应用程序，不需要管理权限，也不需要修改操作系统，对能耗的影响可以忽略不计。我们提出了一个彻底的实验评估在受控环境和野外，揭示了显着的收益相比，现有的方法在延迟性能。
2015-07-30 cs.IT cs.NI cs.PF
Joint Optimization of Scheduling and Routing in Multicast Wireless Ad-Hoc Network Using Soft Graph Coloring and Non-linear Cubic Games
在本文中，我们提出了联合路由，网络编码和调度问题的矩阵博弈论模型。首先，路由和网络编码建模使用一种新的方法，压缩拓扑矩阵的基础上，考虑到网络的固有组播增益。采用网络图软着色的方法对调度进行优化。软图着色是通过在无线网络图的不同组件之间切换来设计的，我们称之为图分形，具有适当的使用率。网络组件，表示的图形分形，是一种新的范式，在网络图分割，使网络优化问题的建模，使用矩阵博弈框架。在所提出的游戏，这是一个非线性立方游戏，球员的策略集的链接，路径和网络组件。这个博弈模型的输出是第二和第三个博弈者在均衡时的混合策略向量。第二个参与者的策略向量指定最佳多径路由和网络编码解决方案，而第三个参与者的混合策略向量指示不同网络组件之间的最佳切换速率或最佳软调度方法的成员概率。最佳吞吐量是所提出的非线性立方博弈在平衡时的值。提出的非线性三次博弈通过扩展虚拟博弈法求解。数值和仿真结果证明了所提出的技术的优越性能相比，传统的计划，使用硬图着色。
2018-03-10 cs.NI eess.SP
Optimal Finite Length Coding Rate of Random Linear Network Coding Schemes
在本文中，我们提出了一种方法来计算最佳的有限长度编码率的随机线性网络编码方案在一个线网络。要做到这一点，我们首先模型的编码，重新编码，和解码过程中的矩阵符号和相应的错误概率不同的编码方案。具体而言，我们模拟的有限长度的随机线性容量实现方案的性能：非系统（RLNC）和系统（SNC）和非容量实现方案：SNC与分组调度（SNC-S）或滑动窗口（SWNC）。然后，我们提出了一个二进制搜索算法，以确定最佳的编码率给定的目标丢包率。我们使用我们提出的方法，以获得该地区的指数增长的最佳编码率和相应的斜率为代表类型的流量和擦除率。我们的研究结果表明，权衡能力实现代码与非容量实现计划，因为后者的贸易吞吐量与延迟，这是反映在下降的指数斜率与块长度。我们还展示了重新编码次数的影响，这进一步降低了斜率。
2018-05-15 cs.NI
Utility Optimal Coding for Packet Transmission over Wireless Networks - Part I: Networks of Binary Symmetric Channels
我们考虑多跳网络，包括二进制对称信道（$\mathsf{BSC}$）。网络承载用于多个用户的单播流。网络的效用是流的效用之和，其中每个流的效用是其吞吐量的凹函数。假设网络容量由流共享，则存在对网络资源的竞争，如编码速率（在物理层）、调度时间（在MAC层）等，在流动中。我们提出了一个比例公平传输方案，最大化的流量吞吐量的速率和调度约束的总和效用。这通过{ \em联合优化通过网络的所有流的分组编码速率}来实现。
2011-07-10 cs.IT cs.NI math.IT
Backpressure-based Packet-by-Packet Adaptive Routing in Communication Networks
基于背压的自适应路由算法，其中每个数据包被路由沿着一个可能不同的路径已被广泛研究的文献。然而，这样的算法通常导致较差的延迟性能并且涉及高实现复杂度。在本文中，我们开发了一种新的自适应路由算法建立在广泛研究的背压算法。我们解耦的路由和调度组件的算法，通过设计一个概率路由表，用于路由数据包到每个目的地队列。在无线网络的情况下，调度决策是使用称为影子队列的计数器做出的。结果也扩展到网络的情况下，采用简单的网络编码形式。在这种情况下，我们的算法提供了一个低复杂度的解决方案，以最佳地利用路由编码的权衡。
2010-05-27 cs.NI
Throughput Analysis of Proportional Fair Scheduling For Sparse and Ultra-Dense Interference-Limited OFDMA/LTE Networks
当前蜂窝网络中的各种系统任务（如干扰协调、切换决策、准入控制等）需要精确的中期（跨越几秒）性能模型。由于在基站处的信道相关调度，这些性能模型不容易获得。此外，LTE蜂窝系统是干扰受限的，因此，干扰建模的方式对于准确性至关重要。在本文中，我们提出了一个封闭形式的分析性能模型，在OFDMA/LTE网络中的比例公平调度。该模型考虑了精确的SINR分布。我们完善我们的模型，统一调制和编码，适用于LTE网络。此外，分析分析也扩展到可能发生在第五代蜂窝网络的超密集部署。由此产生的分析性能模型进行了验证，考虑到现实的网络部署的模拟。与相关工作相比，我们的模型表现出显着更高的精度为长期的吞吐量估计。
2016-01-27 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
Analytical Model of Proportional Fair Scheduling in Interference-limited OFDMA/LTE Networks
针对干扰受限蜂窝网络中比例公平调度的中期性能预测问题，提出考虑精确 SINR 分布并适配 LTE 统一调制编码的解析模型，仿真验证其显著优于已有简单模型。
2013-03-07 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
Wireless MIMO Switching with Network Coding
在一般的切换问题中，切换模式由从一组输入到一组输出的一对一映射组成（即，置换）。我们提出并研究了一种无线交换框架，其中多天线中继负责交换流量之间的一组$N$站。我们将这样的中继称为MIMO开关。通过波束成形和线性检测，MIMO开关控制哪些站连接到哪些其他站。每个波束成形矩阵实现站之间的置换模式。我们将对应的置换矩阵称为开关矩阵。通过调度一组不同的开关矩阵，可以建立站之间的完全连接。在本文中，我们专注于“公平交换”，其中等量的流量将提供所有$N(N-1)$有序对站。特别是，我们研究如何系统的吞吐量可以最大化。通常，对于大的$N$，可能的开关矩阵的数量（即，排列）是巨大的，使得调度问题在组合上具有挑战性。我们表明，对于N=4和5的情况下，只有一个子集的$N-1$开关矩阵需要考虑的调度问题，以实现良好的吞吐量。我们推测，对于大的$N$也是如此。这个猜想，如果有效的话，意味着在实际应用中，公平切换调度不是一个棘手的问题。本文还研究了MIMO交换与物理层网络编码。我们发现，它可以显着提高吞吐量。
2011-05-06 cs.IT cs.NI math.IT
5G NR-V2X Scheduling Approaches for CPM Variable Size Traffic
University of Bologna（博洛尼亚大学）；CNIT（意大利信息与通信技术研究中心）；University of Modena and Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）
针对CPM流量大小可变问题，比较NR-V2X Mode 2调度策略，发现资源使用稳定性比瞬时负载优化更重要。
2026-06-26 cs.NI
Cross Layer QoS Support Architecture with Integrated CAC and Scheduling Algorithms for WiMAX BWA Networks
本文提出了一种新的跨层设计方法，该方法基于当前连接的Eb/N0（比特能量/噪声密度）比和MAC层的服务质量（QoS）信息参数的目标值，在WiMAX宽带无线接入（BWA）网络的物理层动态选择调制编码方案（MCS）。QoS信息参数包括新连接阻塞概率（NCBP）、切换连接丢弃概率（HCDP）和连接中断概率（COP）。此外，在跨层设计中，集成了基于信干噪比的呼叫接纳控制算法和基于队列的调度算法。利用连续时间马尔可夫链（CTMC）的分析模型的性能评估的算法在不同的MCS。观察Eb/No对QoS信息参数的影响，以确定其最佳范围。仿真结果表明，综合CAC和分组调度模型能够最大化带宽利用率和系统资源的公平分配，并保证连接的QoS。
2012-04-07 cs.NI
Building Blocks of Physical-layer Network Coding
本文研究了物理层网络编码（PNC）的基本构建模块。PNC的大多数先前的工作集中在它的应用程序中的一个简单的双向中继信道（TWRC）组成的三个节点。PNC在一般网络中的应用研究相对较少。本文试图填补这一空白。我们提出两个想法：1）一般网络可以被分解成PNC的小构建块，称为PNC原子，用于PNC传输的调度。2)我们确定了9个PNC原子，TWRC是其中之一。三个主要结果如下。首先，使用的分解框架，PNC的吞吐量性能显着优于传统的多跳方案和传统的网络编码方案。例如，在大流量下，PNC相对于传统的多跳方案可以实现100%的吞吐量增益。其次，基于各种不同PNC原子的PNC分解可以产生比仅基于TWRC原子的PNC分解好得多的性能。第三，九个原子中有三个对良好的性能最重要。具体来说，基于这三个原子的分解在大多数情况下已经足够好了，没有必要使用其他六个原子。
2014-05-22 cs.NI
Performance Evaluation of Scheduling Scheme in O-RAN 5G Network using NS-3
本文提出符合O-RAN标准的5G网络无线电资源调度xApp，在ns-3中实现MT、PF及RR调度策略并支持动态TDD，通过分析MCS、符号数和TTI证明了资源分配的有效性。
2025-04-01 cs.NI
Scheduling strategies and throughput optimization for the Uplink for IEEE 802.11ax and IEEE 802.11ac based networks
新的IEEE 802.11标准IEEE 802.11ax具有与其前任IEEE 802.11ac相比服务更多上行链路（UL）业务和用户的挑战性目标，从而实现每个站的一致且可靠的数据流（平均吞吐量）。在本文中，我们探讨了几个新的IEEE 802.11ax UL调度机制和单向UDP多用户（MU）三元组的最大吞吐量之间的比较。该评估是基于IEEE 802.11ax中的多输入多输出（MIMO）和正交频分多址（OFDMA）传输复用格式与IEEE 802.11ac中的CSMA/CA MAC在单用户（SU）和MU模式下针对可靠和不可靠信道中的1、4、8、16、32和64个站场景进行的。该比较是根据所使用的调制和编码方案（MCS）来进行的。在IEEE 802.11ax中，我们考虑两种新的确认操作设置，其中最大确认窗口分别为64或256。在SU场景中，IEEE 802.11ax吞吐量在可靠和不可靠信道中分别超过IEEE 802.11ac约64%和85%。在MU-MIMO场景中，IEEE 802.11ax吞吐量在可靠和不可靠信道中分别超过IEEE 802.11ac高达263%和270%。此外，随着站的数量增加，IEEE 802.11ax在接入延迟方面的优势也增加。
2018-03-27 cs.NI
Genetic Algorithm Based Resource Minimization in Network Code Based Peer-to-Peer Network
由于P2P网络中没有中心协调器，块调度难以实现。这个问题可以通过采用网络编码技术来解决，该技术允许中间结点执行编码操作，而不是传统的存储转发接收到的数据。有一个一般的假设，在这一领域的研究，到目前为止，目标下载速率总是可以达到在每个对等点，只要编码操作是在网络中的所有节点执行。一个有趣的研究是，最大的下载速率可以通过执行编码操作在相对较小的网络部分。网络编码最小化问题是寻找最小的节点集来执行编码操作和最小的链路集来承载编码后的数据。这是一个NP难问题。由于遗传算法（GA）可用于求解复杂的NP难问题，因此可采用GA进行求解。提出了一种新的NCMP模型，它既考虑了最小化执行编码操作所需的资源，又考虑了由于断开连接而引起的网络拓扑的动态变化。基于此新的NCMP模型，提出了一种有效的和新颖的遗传算法，通过实施问题特定的遗传算子的进化过程。有一个尝试，以实现不同的组合物和几个选项的GA元素，以及在许多其他问题，并选择一个最适合这个资源最小化问题。我们的仿真结果表明，该系统优于随机选择和编码在所有可能的节点机制，无论是下载时间和系统吞吐量。
2020-08-01 cs.NI
Reliable Physical-layer Network Coding Supporting Real Applications
本文提出了第一个可靠的物理层网络编码（PNC）系统，支持真正的TCP/IP应用的双向中继网络（TWRN）。理论上，在高信噪比（SNR）条件下，与传统调度（TS）相比，PNC可以将TWRN的吞吐量提高2倍。虽然已经有许多关于PNC性能的理论研究，但实验和实施工作相对较少。我们早期的PNC原型建于2012年，是一个离线处理信号的离线系统。对于支持实际应用的系统，信号必须实时在线处理。我们的实时可靠的PNC原型，简称为RPNC，解决了一些关键的挑战，使真正的TCP/IP应用程序的支持。有利的组成部分包括：1）实现PNC系统的us级同步的时隙系统; 2）降低PNC信号处理复杂度以满足实时约束; 3）为PNC定制的ARQ设计以确保可靠的分组传送; 4）到应用层的接口。我们接受了挑战，通过SDR平台而不是ASIC或FPGA，在PC中使用通用处理器实现上述所有功能。通过所有这些组件，我们已经成功地演示了TCP图像交换和通过RPNC使用UDP的双方视频会议。实验结果表明，在高信噪比下，实现的吞吐量接近物理层数据率，证明了RPNC系统的高效率。
2016-04-20 cs.NI
Scheduling strategies and throughput optimization for the Downlink for IEEE 802.11ax and IEEE 802.11ac based networks
新的IEEE 802.11标准IEEE 802.11ax具有挑战性的目标，即与其前身IEEE 802.11ac相比，为更多用户提供服务，从而实现每个站点一致和可靠的数据流（平均吞吐量）。本文探讨了IEEE 802.11ax的一些新机制，并比较了IEEE 802.11ax和IEEE 802.11ac中基于多输入多输出（MU-MIMO）和正交频分多址（OFDMA）传输复用格式的下行单向UDP多用户（MU）三元组的吞吐量上界。以及在可靠和不可靠信道中用于1、4、8、16、32和64个站场景的MU模式。该比较是根据所使用的调制和编码方案（MCS）进行的。在IEEE 802.11ax中，我们考虑两种类型的确认操作设置，其中最大确认窗口分别为64或256。在SU场景中，IEEE 802.11ax的吞吐量上限在可靠和不可靠信道中分别超过IEEE 802.11ac约52%和74%。在MU-MIMO场景中，IEEE 802.11ax的吞吐量上限在可靠和不可靠信道中分别超过IEEE 802.11ac约59%和103%。此外，随着站的数量增加，IEEE 802.11ax在接入延迟方面的优势也增加。
2017-09-14 cs.NI
Network Coding in a Multicast Switch
我们考虑的问题，在一个交叉开关服务组播流。我们表明，线性网络编码跨数据包的流可以维持交通模式，如果网络编码是不允许的，不能提供服务。因此，网络编码导致多播交叉开关中的较大速率区域。我们展示了一个交通模式，需要一个开关加速，如果编码是不允许的，而编码的加速要求被完全消除。除了吞吐量优势之外，编码还简化了速率区域的表征。我们给出了一个图论表征的速率区域扇出分裂和流内编码，在稳定集多面体的“增强冲突图”的流量模式。这种公式在没有编码的扇出分裂的情况下是未知的。我们表明，计算离线时间表（即使用先验知识的流到达率）可以减少到某些图着色问题。最后，我们提出了在线算法（即只使用当前的队列占用信息）组播调度的基础上，我们的图论制定。特别是，我们表明，最大加权稳定集算法稳定的所有速率内的速率区域的队列。
2006-08-08 cs.IT cs.NI math.IT
Network Coding in a Multicast Switch
研究了纵横交换机中组播流的服务问题。流内线性网络编码被示出实现比没有编码的情况下更大的速率区域。一个交通模式，这是实现编码，但需要一个开关加速时，编码是不允许的。编码的速率区域可以以简单的图论方式表征，根据“增强冲突图”的稳定集多面体。没有这样的图论表征是已知的扇出分裂的情况下，没有编码。编码实现100%吞吐量所需的最小加速比被证明是上界的增强冲突图的不完美率。当应用于仅具有单播和广播的KxN交换机时，这给出了关于加速的min{（2K-1）/K，2N/（N+1）}的界限。这表明，通常在硬件中实现的加速通常可以由可以在软件中完成的网络编码代替。计算离线时间表（使用流量的先验知识）减少到分数加权图着色。一个图论的在线调度算法（只使用队列占用信息）也提出了，稳定的速率区域内的所有速率的队列。
2008-10-09 cs.IT cs.NI math.IT
On Delay Constrained Multicast Capacity of Large-Scale Mobile Ad-Hoc Networks
研究了大规模移动自组网中时延受限的组播容量问题。我们认为一个移动自组网由$n_s$组播会话。每个多播会话都有一个源和$p$目的地。无线手机根据二维i.i.d.流动性模型每个源在其多播会话中向$p$目的地发送相同的信息，并且该信息需要在$D$时隙内被递送到所有$p$目的地。给定延迟约束$D,$，我们首先证明每个多播会话的容量是$O(\min\{1, (\log p)(\log (n_sp)) \sqrt{\frac{D}{n_s}}\}).$给定非负函数$f(n)$和$g(n)$：$f(n)=O(g(n))$意味着存在正常数$c$和$m$，使得对于所有$ n\geq m;$，$f(n) \leq cg(n)$ $f(n)=Ω(g(n))$意味着存在正常数$c$和$m$，使得对于所有$n\geq m;$，$f(n)\geq cg(n)$ $f(n)=Θ(g(n))$意味着$f(n)=Ω(g(n))$和$f(n)=O(g(n))$都成立; $f(n)=o(g(n))$表示$\lim_{n\to \infty} f(n)/g(n)=0;$和$f(n)=ω(g(n))$表示$\lim_{n\to \infty} g(n)/f(n)=0.$然后，我们提出了一种联合编码/调度算法，实现了吞吐量的$Θ(\min\{1,\sqrt{\frac{D}{n_s}}\}).$我们的仿真结果表明，联合编码/…
2009-08-15 cs.NI
Coding Improves the Optimal Delay-Throughput Trade-offs in Mobile Ad-Hoc Networks: Two-Dimensional I.I.D. Mobility Models
在本文中，我们研究了移动ad-hoc网络的延迟吞吐量权衡下的二维的【形】i.i.d.。流动性模型。我们考虑两个移动性时间尺度：（i）快速移动性，其中节点移动性与数据传输处于相同的时间尺度;（ii）缓慢移动性，其中假设节点移动性发生在比数据传输慢得多的时间尺度。给定延迟约束$D,$，主要结果如下：（1）对于二维的【形】独立同分布在具有快速移动台的移动性模型中，每个源-目的地（S-D）对的最大吞吐量被示出为$O(\sqrt{D/n}),$，其中$n$是移动台的数量。(2)对于二维的【形】i.i.d.在慢移动台的移动模型中，每个S-D对的最大吞吐量为$O(\sqrt[3]{D/n}).$。（3）针对每种情况，我们提出了一种联合编码调度算法，以实现最优的延迟-吞吐量折衷。
2007-05-02 cs.IT cs.NI math.IT
Leveraging Physical Layer Capabilites: Distributed Scheduling in Interference Networks with Local Views
在大多数无线网络中，节点仅具有关于网络状态的有限的本地信息，其包括连通性和信道状态信息。由于网络的局部信息有限，每个节点的知识不匹配;因此，它们必须做出分布式决策。在本文中，我们提出了以下问题-如果每个节点只有一个小的邻域的网络状态信息，节点应该如何以及何时选择发送？虽然链路调度回答了上述问题的点到点物理层的干扰避免范例的设计，我们寻找答案的情况下，干扰可以被先进的物理层设计，如网络信息论的结果所建议的。为了在这个具有挑战性的问题上取得进展，我们提出了一个建设性的分布式算法，实现速率高于链路调度的基础上避免干扰，特别是如果每个节点知道一个以上的跳的网络状态信息。我们比较我们的新的积极的算法，我们在[1]中提出的保守算法。这两种算法都调度子网络，使得每个子网络可以采用高级干扰拥抱编码方案来实现更高的速率。我们的创新在于子网络的识别、选择和调度，特别是当子网络大于单个链路时。
2013-10-24 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed MAC Protocol Supporting Physical-Layer Network Coding
物理层网络编码（PNC）是一种很有前途的无线网络编码方法。它允许节点同时传输。由于调度同时传输的困难，现有的PNC工作是基于简化的介质访问控制（MAC）协议，这是不适用于一般的多跳无线网络，据我们所知。在本文中，我们提出了一个分布式MAC协议，支持PNC在多跳无线网络。提出的MAC协议是基于载波侦听多址接入（CSMA）的策略，可以被视为IEEE 802.11 MAC协议的扩展。在所提出的协议中，每个节点收集其相邻节点的队列状态信息。当一个节点发现它的一些邻居有机会执行PNC时，它通知它的相应的邻居节点，并使用PNC发起分组交换的过程，节点本身作为中继。在数据包交换过程中，中继器还充当协调器，协调源节点的传输。同时，该协议与传统的网络编码和传统的传输方案是兼容的。仿真结果表明，该协议在各种无线应用场景中具有优势。
2013-05-11 cs.DC cs.IT cs.NI
Joint Scheduling and Resource Allocation in the OFDMA Downlink: Utility Maximization under Imperfect Channel-State Information
我们考虑的问题，同时在OFDMA下行链路中的用户调度，功率分配和速率选择，与期望的总和效用最大化的总和功率约束下的目标。在这样做时，我们考虑一系列通用的基于有效产出的实用程序，例如，基于吞吐量的定价、服务质量强制和/或实际调制和编码方案（MCS）的处理。由于完美的知识的信道状态信息（CSI）可能难以保持在基站，特别是当用户和/或子信道的数量是大的，我们考虑调度和资源分配下不完美的CSI，其中的信道状态是由一个通用的概率分布。首先，我们考虑“连续”的情况下，多个用户和/或码率可以时间共享一个单一的OFDMA子信道和时隙。这产生了一个非凸优化问题，我们将其转换为凸优化问题，并使用对偶优化方法精确求解。其次，我们考虑“离散”的情况下，每个OFDMA子信道每个时隙只允许一个用户和码率。对于混合整数优化问题，我们讨论了它与连续情况的联系，并表明它可以在某些情况下得到精确解。对于其他情况下，我们提出了一个最优性差距的界限。对于这两种情况下，我们提供所获得的解决方案的算法实现。最后，我们研究，数值上，所提出的算法的性能在不同程度的CSI不确定性，公用事业，和OFDMA系统配置。此外，我们证明了相对于现有的最先进的算法的优势。
2011-06-29 cs.IT cs.NI math.IT
Modeling QoE of Video Streaming in Wireless Networks with Large-Scale Measurement of User Behavior
在带宽共享的无线网络中，解析视频流的体验质量（QoE）是非常具有挑战性的。目前还不清楚饥饿概率和缓冲时间等QoE指标如何与流传输流量负载的动态相互作用。在本文中，我们收集了中国最大的流媒体提供商之一在两周内的观看记录，并对流量到达和观看时间进行了深入的测量研究，从而揭示了真实的流量模式。我们最重要的观察是，流媒体用户的观看时间非常符合超指数分布。这意味着所有的视图可以分为两类，具有分离的时间尺度的短视图和长视图。然后，我们将测得的流量模式映射到带宽共享的蜂窝网络，并提出了一个分析框架来计算闭合形式的饥饿概率的基础上的常微分方程（ODE）。我们的框架可以自然地扩展到调查实际问题，包括渐进式下载和有限的视频持续时间。广泛的轨迹驱动模拟验证了我们模型的准确性。我们的研究表明，饥饿度量的短视图和长视图具有不同的敏感性调度优先级在基站。因此，短视图和长视图之间的更好的QoE折衷具有通过向它们提供不同的调度权重来利用的潜力。流区分涉及巨大的技术和非技术挑战，因为视频内容由内容提供方而不是网络运营商拥有，并且每个会话的观看时间事先是未知的。为了克服这些困难，我们提出了一个在线贝叶斯方法来推断观看时间的每个传入流的“最少”的信息从内容提供方。
2016-04-06 cs.NI
When Queueing Meets Coding: Optimal-Latency Data Retrieving Scheme in Storage Clouds
在本文中，我们研究了利用多个并行线程来减少从云存储系统下载数据的延迟的问题，假设数据已经使用具有参数（n，k）的固定速率前向纠错（FEC）码编码并存储在云中。也就是说，每个文件被分成k个大小相等的块，然后将其扩展成n个块，使得n个块中的任何k个块都足以成功恢复原始文件。该模型可以描述为一个多服务器队列与数据检索请求的到来和服务器对应的线程。然而，这不是一个典型的挂起模型，因为服务器可以终止其操作，这取决于其他服务器何时完成其服务（由于跨线程分布的冗余）。因此，据我们所知，对这一模型的分析仍然是未知的。Amazon S3最近的跟踪显示，检索固定大小块的时间是随机的，可以近似为恒定延迟加上i.i.d.。指数分布随机变量为了便于理论分析，我们假设块下载时间是i.i.d.。呈指数分布在此假设下，我们证明了当k = 1时，在所有的在线调度方案中，任何工作守恒方案都是延迟最优的。当k > 1时，我们发现一个简单的贪婪方案，它将所有可用的线程分配给行首请求，是所有在线调度方案中延迟最优的。我们也提供了一些数值结果，指出指数假设的局限性，并提出进一步的研究方向。
2014-04-26 cs.DC cs.IT cs.NI
On Dual Connectivity in 6G Leo Constellations
Institute of Information Science and Technologies (ISTI), CNR, Pisa（意大利国家研究委员会信息与科学技术研究所）
本文提出了一种数学框架，用于计算在6G低轨星座中双连接性下的平均端到端数据包丢失率，通过马尔可夫链建模无线信道丢失过程，并利用数据包复制、切换或网络编码技术优化资源分配。
2026-02-04 cs.NI
Optimal Control of Wireless Computing Networks
增强信息（AgI）服务允许用户消费由处理源信息以创建实时增强价值的服务功能链的执行产生的信息。应用包括遥感数据的实时分析、实时计算机视觉、个性化视频流和增强现实等。我们考虑的问题，AgI服务的最佳分布在无线计算网络中，其中节点都配备了通信和计算资源。我们的无线计算网络容量区域的特点和设计一个联合流调度和资源分配算法，稳定底层排队系统，同时实现网络成本任意接近最小值，在网络延迟的权衡。我们的解决方案捕获AgI服务的独特链接和流量缩放方面，同时利用无线信道上的广播方法编码方案的使用。
2017-10-27 cs.NI
Optimal Scheduling of Peer-to-Peer File Dissemination
诸如BitTorrent和Avalanche的对等（P2P）覆盖网络越来越多地用于经由因特网将潜在的大文件从服务器传播到许多终端用户。其关键思想是将文件分成许多大小相等的部分，然后让用户下载每个部分（或者，对于诸如Avalanche的基于网络编码的系统，部分的线性组合）从服务器或者从已经下载了它的另一个用户。它们的性能评估通常限于将一个系统与另一个系统进行比较，并且通常通过仿真来实现，测量.相比之下，我们提供了一个分析性能分析，是基于一个新的上行链路共享版本的著名的广播问题。假设相等的上传能力，我们表明，传播文件的最小时间是相同的同时发送/接收版本的广播问题。对于一般的上传能力，我们提供了一个混合整数线性规划（MILP）的解决方案和补充液限解决方案。因此，我们提供了一个下限，可以用作任何P2P文件分发系统的性能基准。我们还研究了分散策略的性能，提供证据表明，分散的P2P文件传播系统的性能应该接近这个界限，因此，它在实践中是有用的。
2006-06-30 cs.DS cs.NI math.OC
Energy-Aware Cooperative Wireless Networks with Multiple Cognitive Users
在本文中，我们研究和分析了任意数量的次级用户（SU）的协作认知无线电网络。每个SU除了具有其自身的数据传输需求之外，还被认为是主用户（PU）的预期中继。我们考虑一个多包传输框架，它允许多个SU同时传输由于脏纸编码。我们提出了功率分配和调度策略，优化吞吐量的PU和SU以最小的能量消耗。在不同的机会中继选择策略下，系统的吞吐量和延迟的性能进行了评估。为了实现这一目标，我们提出了一个数学框架，推导出系统中所有队列的稳定性条件。因此，主链路和辅链路的吞吐量都被量化。此外，矩生成函数（MGF）的方法来推导出一个封闭形式的表达式所遇到的PU数据包的平均延迟。结果表明，我们实现了更好的性能，在吞吐量和延迟在较低的能量成本相比，文献中提出的等功率分配方案。大量的模拟进行验证我们的理论研究结果。
2016-03-21 cs.NI
Optimal Delay-Throughput Trade-offs in Mobile Ad-Hoc Networks: Hybrid Random Walk and One-Dimensional Mobility Models
在[23]中已经建立了二维i.i.d移动性模型的最佳延迟-吞吐量权衡，其中我们表明，当所需的延迟保证足够大时，可以使用无速率码实现最佳权衡。在本文中，我们将结果推广到其他的迁移模型，包括二维混合随机游动模型，一维独立同分布模型。迁移模型和一维混合随机游走模型。我们同时考虑了快速移动和慢速移动，并在一定条件下建立了最佳的延迟吞吐量权衡。联合编码调度算法也提出了实现最佳的权衡。
2007-05-02 cs.IT cs.NI math.IT
MU-MIMO MAC Protocols for Wireless Local Area Networks: A Survey
随着无线设备的蓬勃发展，以及对带宽要求很高的应用（例如，视频和云上传）变得流行，今天的无线局域网（WLAN）不仅变得拥挤，而且吞吐量也变得紧张。多用户多输入多输出（MU-MIMO）是MIMO的一种高级形式，由于其在提高无线局域网性能方面的巨大潜力而受到关注。本文综述了MU-MIMO无线局域网中基于随机接入的MAC协议。它首先提供了有关IEEE 802.11标准和修正案的演进和基本MAC方案的背景信息，然后确定设计用于WLAN的MU-MIMO MAC协议的关键要求。在此之后，文献中最具代表性的MU-MIMO MAC提案进行了综述，通过基准测试他们的MAC过程和检查的关键组件，如信道状态信息获取，解/预编码和调度方案。分类和讨论的调查MAC协议的重要发现，在此基础上，设计有效的MU-MIMO MAC协议的研究挑战，以及设想的MAC在未来的异构网络中的作用，突出。
2014-11-28 cs.NI
Restricted Mobility Improves Delay-Throughput Trade-offs in Mobile Ad-Hoc Networks
在本文中，我们分析了渐进的延迟吞吐量的权衡在移动ad-hoc网络中的异构节点的移动性受限。我们发现，节点的空间异质性有能力大大提高现有的缩放定律的假设下，节点是相同的，统一访问整个网络区域。特别是，我们考虑的情况下，每个节点移动到一个空间平稳分布的结果，作为一个幂律的指数三角洲与距离的家乡点根据一个受限制的流动性过程，其周围的自己的家乡点。对于这种受限的移动性模型，我们提出了一类新的调度和路由方案，显着优于所有的延迟吞吐量的结果，以前获得的情况下，相同的节点。特别地，对于delta = 2，随着节点数量的增加，即使不采用复杂的编码或信号处理技术，也可以实现几乎恒定的延迟和几乎恒定的每节点吞吐量（除了多对数因子）。
2008-07-08 cs.NI cs.PF
Adaptive Video Streaming for Wireless Networks with Multiple Users and Helpers
我们认为，在无线网络中形成的几个用户和助手的自适应视频流的调度策略的优化设计。这种网络的一个特征是，任何用户通常都在多个助手的范围内。因此，为了应对用户-助手关联、负载均衡和小区间干扰，高效的流传输策略应当允许用户动态地选择要从其下载的助手节点，并且自适应地确定下载的视频质量水平。为了获得易于处理的公式，我们遵循“分而治之”方法：i）假设每个视频分组（块）在其回放延迟内被递送（“平滑流传输机制”），问题被公式化为服从队列稳定性的网络效用最大化（NUM），其中网络效用函数是用户的视频质量测量的凹的且分量非减的函数。ii）我们通过使用李雅普诺夫漂移加惩罚方法来解决NUM问题，获得自然地分解为称为“拥塞控制“的两个子策略的方案。（自适应视频质量和辅助站选择）和“传输调度”（帮助用户物理层传输速率的动态分配）。我们的解决方案相对于所提出的NUM问题是可证明最优的，在强每样本路径意义上。iii）最后，提出了一种自适应估计最大排队时延的方法，使得每个用户都可以计算出自己的预缓冲和再缓冲时间，以应对排队时延的波动。通过仿真，我们评估所提出的算法的性能与密集部署的助手节点的网络的现实假设下，并证明每样本路径最优的建议的解决方案，考虑一个非平稳的非遍历的情况下，用户的移动性，VBR视频编码。
2015-02-08 cs.IT cs.NI math.IT
Collision Helps - Algebraic Collision Recovery for Wireless Erasure Networks
当前的媒体访问控制机制是基于冲突避免的，并且冲突的数据包会被丢弃。最近的ZigZag解码工作通过从多个冲突中恢复原始数据包而偏离了这种方法。在本文中，我们提出了一个代数表示的冲突，使我们能够查看每个碰撞作为一个线性组合的原始数据包。所发送的冲突分组本身可以是原始分组的编码版本。我们提出了一种新的确认（ACK）机制的基础上的冲突的想法，如果一组数据包发生冲突，接收器可以负担得起的ACK正是其中之一，仍然解码所有的数据包最终。我们分析比较延迟和吞吐量性能的冲突恢复计划与其他冲突避免方法的上下文中的单跳无线擦除网络。在多个接收器的情况下，广播约束要求在发送器处跨分组将冲突恢复方法与网络编码相结合。从延迟的角度来看，我们的计划，没有任何协调，优于ALOHA型随机接入机制，但也集中调度。对于流到达的情况下，我们提出了一个基于优先级的ACK机制，并表明其稳定区域与数据包擦除网络的割集界相吻合。
2010-01-12 cs.IT cs.NI math.IT
Utility Maximization for Multihop Wireless Networks Employing BATS Codes
BATS（Batched Sparse）码是一类高效的随机线性网络编码变体，主要用于单通信流的多跳无线网络。对复杂的多流网络通信，我们制定了一个网络效用最大化（NUM）的问题，共同优化的BATS代码参数的所有流和网络调度。NUM问题采用了一个批量丢包模型，可以从网络本地统计数据中获得，而无需对丢包模式进行任何约束。此外，NUM问题允许针对流中的不同批次传输不同数量的重新编码的分组，这被称为自适应重新编码。由于可能的非凹目标和BATS代码相关的变量，现有的流优化问题的算法不能直接应用于解决我们的NUM问题。我们引入了一个两步算法来解决我们的NUM问题，其中第一步解决了非自适应编码方案的问题，第二步优化自适应编码的逐跳从上游到下游的每个流。我们进行了各种数值评估和模拟，以验证算法的有效性和效率。
2021-09-15 cs.IT cs.NI math.IT
