Performance analysis of an opportunistic relay selection protocol for multi-hop networks (Technical report)
在本技术报告中，我们分析了多跳线路网络的干扰感知机会中继选择协议的性能，该协议基于以下简单规则：节点总是在有数据包时发送，除非线路上的后续节点正在发送。我们推导出解析的饱和吞吐量和端到端的延迟为两个和三个跳网络，并提出了更高的跳数的仿真结果。在三跳的情况下，我们确定的吞吐量最佳中继位置。
2012-07-17 cs.NI
Asynchronous Stochastic Approximation Based Learning Algorithms for As-You-Go Deployment of Wireless Relay Networks along a Line
我们的动机是需要即兴（或随你去）部署的多跳无线网络，由人类代理或机器人;代理沿线移动，定期进行无线链路质量测量，并使用这些测量在线放置决策。作为第一步，我们已经制定了这样的部署沿线作为一个顺序决策问题。在我们早期的工作中，我们提出了两种可能的部署方法：（i）纯随你去的方法，其中部署代理只能向前移动，以及（ii）探索前进的方法，其中部署代理探索几个连续的步骤，然后选择最佳的中继放置位置。后者被证明提供了更好的性能，但以更多的测量和部署时间为代价，这使得探索前进不切实际的快速部署的能量受限的代理，如无人机。此外，部署算法不应要求无线传播模型的参数的先验知识。因此，在[1]中，我们为探索-前进方法开发了学习算法。本文为纯随用随取的方法提供了部署和学习算法。我们制定的顺序中继部署问题的平均成本马尔可夫决策过程（MDP），权衡之间的功耗，链路中断概率，和部署的中继节点的数量。首先，我们展示了最优策略的结构结果。接下来，通过利用最优方程的特殊结构，并通过使用异步随机逼近理论，我们开发了两个学习算法，渐近收敛到一组最优策略部署的进展。数值结果表明，相当快的收敛速度，因此无模型算法可以用于实际的，快速部署的应急无线网络。
2017-09-05 cs.NI
A Reputation Scheme to Discourage Selfish QoS Manipulation in Two-Hop Wireless Relay Networks
在无线网络中，站点可以通过处理具有较高优先级的源流的分组来提高它们接收到的服务质量（QoS）。此外，在协作中继网络中，中继可以处理具有较低优先级的中转流。我们用博弈论来模拟一个两跳中继网络中的每两个参与站可以提交这样自私的QoS操作。我们设计和评估了一个基于声誉的激励计划，称为RISC2WIN，其中一个可信的第三方（例如，接入点）可以限制自私行为并为两个站保留适当的QoS。
2018-07-31 cs.NI
Performance Analysis of Two-Hop Cooperative MIMO transmission with Relay Selection in Rayleigh Fading Channel
无线中继是克服信道损伤和提供高数据率覆盖的一种有前途的解决方案，出现在后3G移动通信中。在本文中，我们提出了一个端到端的BER性能分析的双跳无线通信系统配备了多个解码和转发中继在瑞利衰落信道与中继选择。我们根据端到端的信道条件选择最佳中继。在信源端采用正交空时分组编码（OSTBC），并分析了信源端多天线对端到端误码性能的影响。这种中间中继技术将覆盖远距离，其中目的地是从源到达。
2009-11-08 cs.NI
RIS-assisted Seamless Connectivity in Wireless Multi-Hop Relay Networks
本文提出一种每个无人机节点配备RIS的网络模型，以建立无缝直连路径，减少中继开销，并通过RIS-DCF MAC协议及比较分析，证明RIS能显著提升多跳中继无线网络性能。
2024-12-14 cs.NI
Exploiting Multi-Hop Relaying to Overcome Blockage in Directional mmWave Small Cells
在毫米波（mmWave）频带中有大量可用频谱的情况下，密集部署在传统同构宏小区网络下面的毫米波频率处的小小区已经引起学术界、工业界和标准机构的极大兴趣。由于在较高频率下的高传播损耗，毫米波通信本质上是定向的，并且可以实现低链路间干扰下的并发传输（空间重用）以显著提高网络容量。另一方面，毫米波链路很容易被人体和家具等障碍物阻挡。在本文中，我们开发了一个多跳中继传输方案，称为MHRT，引导阻塞流周围的障碍物，通过建立多跳中继路径。在MHRT中，提出了一种中继路径选择算法，为阻塞流建立中继路径，以更好地利用并发传输。中继路径选择后，我们使用多跳传输调度算法计算近最优的时间表，充分利用空间重用。通过大量的模拟在各种流量模式和信道条件下，我们证明MHRT实现了优越的性能，在网络吞吐量和连接鲁棒性相比，与其他现有的协议，特别是在严重阻塞的条件下。仿真分析了不同跳数限制条件下MHRT的性能，为实际应用中最大跳数的选择提供了依据。
2015-09-27 cs.NI
Multi-Hop Routing in Covert Wireless Networks
在秘密通信中，爱丽丝试图在不被典狱长威利发现的情况下与鲍勃通信。当Alice和Bob之间的距离大于Alice和Willie之间的距离时，隐蔽通信的性能将下降。在这种情况下，经由中间中继的多跳消息传输可以帮助提高性能。因此，在这项工作中，多跳隐蔽通信在一个中等规模的网络，并在存在多个合作威利被认为是。中继器可以使用用于所有中继器的单个密钥或在中继器处的不同独立密钥来隐蔽地传输。对于每种情况下，我们开发了有效的算法，以找到最佳路径，最大的吞吐量和最小的端到端的延迟之间的爱丽丝和鲍勃。正如预期的那样，与单跳传输相比，采用多跳传输显著提高了隐蔽通信的能力。分析结果和数值模拟表明，在多个中继节点上使用不同的独立密钥进行多跳隐蔽通信比使用单个密钥进行多跳隐蔽通信具有更好的性能。
2018-03-12 cs.NI
Distance Aware Relaying Energy-efficient: DARE to Monitor Patients in Multi-hop Body Area Sensor Networks
近年来，无线体域传感器网络的应用受到了广泛的关注。WEBSYS在获得实时的精确数据和降低能耗水平方面发挥着重要作用。它由微型，重量轻和能量受限的传感器组成，放置在人体内/人体上，以监测身体器官中的任何模糊性并测量各种生物医学参数。在这项研究中，一个名为距离感知中继节能（DARE）协议，以监测病人在多跳体域传感器网络（BASNs）。该协议通过调查病房的医院，包括八个病人，在不同的拓扑结构下，通过定位在不同的位置或使其静态或移动的水槽。每个病人身上都有七个传感器，测量心电图（ECG）、脉搏率、心率、体温水平、血糖水平、毒素水平和运动的不同参数。为了降低能耗，这些传感器通过贴在每个患者胸部的身上继电器与水槽通信。与身体传感器相比，身体中继器拥有更高的能量资源，因为它们执行数据的聚合和中继到汇聚节点。与BAN的另一种协议M-ATTEMPT进行了比较。仿真结果表明，相对于M-ATTEMPT协议，该协议延长了网络生存时间，有效降低了网络能耗。
2013-07-26 cs.NI
Maximizing the Probability of Delivery of Multipoint Relay Broadcast Protocol in Wireless Ad Hoc Networks with a Realistic Physical Layer
现在普遍认为，用于模拟无线网络物理层的单位圆盘图并不能反映真实的无线电传输，对数正态阴影模型更适合于实验模拟。以前的工作集中在单播的现实情况下，而广播的要求是根本不同的，不能从单播的情况下。因此，广播协议必须适应，以便在现实的假设下仍然是有效的。本文研究了著名的多点中继协议（MPR）。在后者中，每个节点必须选择一组邻居作为中继，以覆盖整个2跳邻居。我们给出的实验结果表明，原来的方法提供的选择一套继电器不给现实的模型与良好的效果。我们还提供了三个新的替代和他们的表现，表明他们更好地适合所考虑的模型。第一个最大化节点和所考虑的中继之间的正确接收的概率乘以它们在2跳邻域中的覆盖范围。第二种方法用所考虑的邻居和它所覆盖的2跳邻居之间的正确接收概率的平均值来代替覆盖。最后，第三个启发式算法保持与第二个启发式算法相同的概念，但试图最大化2跳邻居的覆盖水平：当2跳邻居的覆盖水平不高于给定的覆盖阈值时，它们仍然被认为是未覆盖的，因此可以选择许多邻居来覆盖相同的2跳邻居。
2007-01-16 cs.NI
Employing Coded Relay in Multi-hop Wireless Networks
本文研究了多跳无线网络中的编码中继。Creay利用无线节点的部分分组和偷听能力，并在分组转发中使用前向纠错码。当节点从上游节点偷听到部分分组时，其通知上游节点关于校正错误所需的奇偶校验字节的数目，使得上游节点仅需要发送少量奇偶校验字节而不是完整分组，因此提高了网络效率。我们的主要贡献包括以下方面。首先，我们提出了一个有效的网络协议，可以利用部分数据包和窃听。其次，我们研究了网络中的路由问题，提出了一个贪心算法的路径。第三，我们提出了一个错误率估计器，称为AMPS，可以估计在接收到的帧中的字节错误的数量具有良好的精度在一个低的开销，只有8字节每帧，其中估计器是需要一个节点找到所需的奇偶校验字节的数量。第四，我们在Click模块化路由器中实现了所提出的协议和算法，我们的实验表明，Crelay可以显着提高无线网络的性能。
2010-12-19 cs.NI
As-You-Go Deployment of a Wireless Network with On-Line Measurements and Backtracking
我们的动机是需要，在某些应用中，即兴或随你去部署无线传感器网络。一个人沿着线路行走，在等距位置处与前一个中继进行链路质量测量，并在这些位置中的一些位置处部署中继，以便将放置在线路上的传感器与线路起点处的接收器连接。在本文中，我们扩展了我们以前对这个问题的研究（见[1]），以纳入两个新的方面：（i）在部署目标中包含路径中断，以及（ii）允许部署代理在选择其中的放置位置之前对几个连续步骤进行测量（我们称之为回溯）。我们考虑一个轻交通制度，并制定了一个马尔可夫决策过程的问题。布局算法得到两种情况下：（i）到源的距离是几何分布与已知的平均值，和（ii）每步的平均成本的情况下。我们激励每一步的成本函数在几个已知的睡眠-唤醒循环无线传感器网络的转发协议。我们得到的各种配方的最优策略的结构，并提供一些敏感性的政策和最优值的结果。然后，我们提供了一个数值研究的算法，从而提供了深入了解回溯的优势，并与简单的启发式布局政策的比较。
2013-08-22 cs.NI
Multi-hop Relaying with Mixed Half and Full Duplex Relays for Offloading to MEC
本文研究能量受限设备通过多跳中继向MEC服务器卸载计算任务的问题，提出混合半双工与全双工的多跳中继方案，证明问题为凸优化问题，并在任务按时完成概率和能耗方面均优于现有方案。
2024-01-12 cs.IT cs.NI math.IT
Opportunistic Cooperative Channel Access in Distributed Wireless Networks with Decode-and-Forward Relays
这封信研究了分布式机会信道接入的无线网络中的解码和转发中继。所有的信源都通过信道竞争来获得传输机会。如果源赢得竞争，则估计第一跳信道（从源到其中继站）中的信道状态信息，并且决定获胜源是放弃传输机会并让所有源开始新的竞争，还是向中继站进行传输。一旦中继获得业务，它可以具有第二跳信道（从中继到目的地）的探测序列。每次探测后，如果第二跳信道足够好，则中继发送到目的地，完成源的传输过程;否则，中继决定放弃并让所有源开始新的竞争，或者继续探测第二跳信道。在这封信中推导出两个跳的最佳决策策略。第一跳策略是纯阈值策略，即，当第一跳信道信噪比（SNR）大于阈值时，获胜源应该向中继发送，随后第二跳策略应该让中继继续探测第二跳信道，直到观察到足够好的第二跳信道。仿真结果表明，当第二跳信道具有较大的平均信噪比时，我们的方案是有益的。
2015-02-21 cs.IT cs.NI math.IT
Connectivity of Millimeter Wave Networks with Multi-hop Relaying
本文提出了一种新的随机几何方法的毫米波（毫米波）网络的连接与多跳中继。将无线电环境中障碍物的随机位置和形状建模为布尔模型，其芽按泊松点过程分布，颗粒为随机矩形。导出的分析结果揭示了毫米波网络的连通性如何取决于关键系统参数，例如障碍物的密度和大小以及中继路由窗口-选择路由中继的距离范围。我们发现，多跳中继可以大大提高连接与单跳毫米波传输。我们表明，要获得接近最佳的连接中继路由窗口的大小的障碍物。
2014-12-21 cs.IT cs.NI math.IT
Instant AoI Optimization through Relay Location Selection in Disaster Multi-hop Communication
针对灾害场景下 IoT 多跳通信的信息新鲜度问题，本文构建 UAV 中继模型并推导最优中继位置，实现端到端即时 AoI 最小化，仿真验证其优于其他方案。
2025-05-14 cs.NI cs.SI
Efficient Relay Beamforming Design with SIC Detection for Dual-Hop MIMO Relay Networks
在本文中，我们考虑了一个双跳多输入多输出（MIMO）中继无线网络中，源-目的地对都配备了多个天线，通过大量的半双工放大转发（AF）中继终端进行通信。针对MIMO中继系统，提出了两种基于匹配滤波器（MF）和正则迫零（RZF）预编码技术的线性波束形成方案。我们着重于中继节点的线性过程，并利用前向信道和后向信道的信道状态信息（CSI）设计新的中继波束形成器。所提出的波束成形设计是基于QR分解（QRD）滤波器在目的节点执行连续干扰消除（SIC），以实现最大的空间复用增益。仿真结果表明，在不同的系统参数下，所提出的波束形成器在满足节点内阵列增益和分布式阵列增益的情况下，其遍历容量优于其他中继方案。
2010-06-22 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput capacity of two-hop relay MANETs under finite buffers
自Grossglauser和Tse [1]的开创性工作以来，两跳中继算法及其变体由于其简单性和效率而在移动自组织网络（MANDO）中具有吸引力。然而，大多数文献假设每个节点的缓冲区大小是无限的，这显然是不适用于现实的移动自组网。在本文中，我们专注于精确的吞吐量能力的两跳中继移动自组网下的实际有限中继缓冲区的情况下的研究。充分刻画了中继队列的到达过程和离开过程，并给出了一个遍历马尔可夫链框架。在此框架下，我们得到了中继队列的极限分布，并推导出任意中继缓冲区大小下的吞吐量。大量的仿真结果验证了我们的理论框架，并探讨了吞吐量容量，中继缓冲区大小和节点数之间的关系。
2015-09-23 cs.IT cs.NI cs.PF
Spatial Analysis of Opportunistic Downlink Relaying in a Two-Hop Cellular System
我们考虑一个两跳蜂窝系统中，移动节点帮助基站中继信息的死点。虽然先前已经分析了两跳蜂窝方案，但尚未明确考虑节点位置的分布。在本文中，我们模型的基站和移动台的节点位置作为一个点过程的平面上，然后分析了两种不同的两跳方案在下行链路中的性能。在一种方案中，最靠近目的地的节点被用作中继，该节点在第一跳中已经解码了来自基站的信息。在第二种方案中，具有到在第一跳中接收信息的中继的最佳信道的节点充当中继。在这两种方案中，我们获得了两跳方案的成功概率，考虑到来自所有其他小区的干扰。我们使用随机几何和点过程理论的工具来分析两跳方案。除了所获得的结果的主要贡献的文件是介绍一个数学框架，可以用来分析任意的继电保护方案。本文的一些主要贡献是引入的分析技术，将节点的空间位置纳入数学分析。
2009-11-16 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Control in Two-Hop Relay Routing
研究了时延容忍移动自组网中数据包传播的最优控制问题。我们考虑一个两跳转发策略下，预期数量的节点携带的数据包的副本服从线性动态。我们利用这一属性制定的线性二次最优控制，使我们能够获得封闭形式的表达式的最优控制的框架内的问题，并研究通过改变各种参数，定义的成本数值权衡。
2009-11-17 cs.IT cs.NI math.IT
Age-Minimal Transmission in Energy Harvesting Two-hop Networks
我们考虑一个能量收集两跳网络，其中源通过中继与目的地通信。在给定的通信会话时间期间，源从物理现象收集测量更新并将其发送到中继，中继然后将其转发到目的地。目标是尽可能及时地将这些更新发送到目的地;即，使得信息的总年龄在通信会话结束时最小化，受到源和中继处的能量因果关系约束以及中继处的数据因果关系约束。源和中继都使用固定的但可能不同的传输速率。因此，每个更新分组引起固定的非零传输延迟。我们首先解决这个问题的单跳版本，然后表明，两跳的问题是解决了治疗的源和中继节点作为一个组合节点，与一些参数变换，并解决一个单跳之间的问题，组合节点和目的地。
2017-12-06 cs.IT cs.NI math.IT
Two-hop Power-Relaying for Linear Wireless Sensor Networks
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；Ho Chi Minh City University of Technology（胡志明市理工大学）
本文提出在无线传感器网络中利用双跳中继增益调度控制来估计具有高斯概率分布的静态目标，通过线性传感器网络传输观测数据至融合中心，采用放大转发中继节点进行最终估计，通过迭代低计算复杂度方法优化传感器和中继的传输功率分配以最小化均方误差。
2016-02-11 cs.NI cs.SY eess.SY
Exploring Relay Cooperation Scheme for Load-Balance Control in Two-hop Secure Communication System
研究了在两跳无线网络中，在不知道窃听者信道和位置信息的情况下，通过中继协作实现安全传输协议下中继间的负载均衡控制.现有的物理层保密框架下的两跳安全传输协议不能提供灵活的负载均衡控制，这严重限制了它们的应用范围。本文提出了一种在所有节点对之间的路径损耗相同的情况下的安全传输协议，其中中继是从$k$优先的辅助中继中随机选择的。该协议使得能够通过参数$k$的适当设置来灵活地控制中继之间的负载均衡，并且覆盖作为特殊情况的可用工作，如具有最优中继选择（$k=1$）的工作和具有随机中继选择（$k = n$，即系统节点的数量）的工作。理论分析进一步提供了一个网络可以容忍的窃听者的最大数量，通过应用所提出的协议，以确保所需的性能方面的保密中断概率和传输中断概率。
2012-12-29 cs.CR cs.IT cs.NI
Interference Avoidance Position Planning in Dual-hop and Multi-hop UAV Relay Networks
我们考虑无人机（UAV）辅助无线通信采用无人机作为中继节点，以增加一对发射机和接收机之间的吞吐量。我们专注于开发有效的方法来定位无人机在天空中的干扰的存在下，在环境中，它的存在使得问题的非平凡和我们的方法不同于现有技术。我们研究的最优位置规划，其目的是最大化（平均）信号干扰比（SIR）的系统，在存在：i）一个主要干扰源，ii）随机干扰。对于每个场景，我们首先考虑利用一个无人机在双跳中继模式，并确定其最佳位置。之后，多个无人机在多跳中继模式被认为是，我们研究两个新的问题，确定所需的无人机的最佳数量和开发一个最佳的完全分布式位置对准方法。随后，我们提出了一种具有成本效益的方法，同时最大限度地减少无人机的数量，并确定其最佳位置，以保证一定的（平均）SIR的系统。或者，对于给定数量的无人机，我们开发了一个完全分布式的布局算法及其性能保证。数值模拟提供了我们所提出的方法来评估性能。
2020-05-08 cs.NI cs.SY eess.SY
Stochastic Throughput Optimization for Two-hop Systems with Finite Relay Buffers
即使在最简单的场景中，多跳网络的最优调度控制仍然是一个具有挑战性的问题。在本文中，我们考虑一个两跳半双工中继系统与随机信道连接。继电器配备有有限缓冲器。我们专注于随机链路选择和传输速率控制，以最大限度地提高平均系统吞吐量的半双工约束。我们制定这个随机优化问题作为一个无限的地平线平均成本马尔可夫决策过程（MDP），这是众所周知的是一个困难的问题。通过使用样本路径分析和利用特定的问题结构，我们首先得到一个\emph{equivalent Bellman equation}减少状态和动作空间。利用\emph{relative value iteration algorithm}分析了MDP的价值函数的性质。然后，通过对最优控制中的\emph{supermodularity}进行表征，证明了最优策略具有基于阈值的结构。基于阈值结构和马尔可夫链理论，将原复杂随机优化问题进一步简化为小离散可行集上的静态优化问题，并利用简化后的静态优化问题的特殊结构，提出了一种低复杂度的求解算法.此外，我们得到了封闭形式的对称情况下的最佳阈值。本文得到的分析结果也提供了设计的见解，两跳中继系统与多个继电器配备有限的中继缓冲区。
2015-08-29 cs.IT cs.NI math.IT
Generalized Secure Transmission Protocol for Flexible Load-Balance Control with Cooperative Relays in Two-Hop Wireless Networks
本文研究了两跳中继无线网络中不需要窃听者信道和位置信息的灵活负载均衡安全传输协议。现有的物理层保密框架下的中继协作安全传输协议不能提供灵活的负载均衡控制，这严重限制了其应用范围。本文扩展了传统的工作，提出了一种考虑负载均衡控制的通用传输协议，该协议中的中继从位于以$r$为半径、中心位于源和目的地中间的圆形区域（简称2 HR-（$r,k$））中的第一个$k$优选辅助中继中随机选择。该协议覆盖了作为特殊情况的可用工作，如在相等路径损耗的情况下具有最优中继选择（$r=\infty$，$k=1$）和具有随机中继选择（$r=\infty$，$k = n$，即系统节点的数量）的工作，在距离相关路径损耗的情况下具有从中继选择区域（$r \in (0, \infty), k = 1$）选择的中继的工作。理论分析进一步提供，以确定一个网络可以容忍的窃听者的最大数量，以确保在保密中断概率和传输中断概率方面的期望性能。分析结果还表明，在满足安全可靠要求的前提下，通过适当设置$r$和$k$，该协议能够均衡中继节点间的负载分配。
2013-01-09 cs.CR cs.IT cs.NI
Secure and Reliable Transmission with Cooperative Relays in Two-Hop Wireless Networks
研究了在两跳中继无线网络中，在不需要窃听者信道和位置信息的情况下，信息的安全可靠传输问题。以往的工作主要研究无限网络及其渐近行为和缩放定律结果，而本文主要研究一个更实际的有限节点网络，并探讨了网络在保证所需的保密性和可靠性时所能容忍的窃听者数目的相应精确结果.为了在有限网络中实现安全可靠的信息传输，本文考虑了两种传输协议，一种是采用最优但复杂的中继选择过程，负载均衡能力较差;另一种是采用随机但简单的中继选择过程，负载均衡能力较好。理论分析进一步提供，以确定一个网络可以容忍的独立的和均匀分布的窃听者的确切和最大数量，以满足指定的要求，在最大保密中断概率和最大传输中断概率允许。
2012-11-29 cs.CR cs.IT cs.NI
Traffic Allocation for Low-Latency Multi-Hop Networks with Buffers
对于毫米波（mm波）的缓冲区辅助串联网络中继节点和多个信道每跳组成，我们考虑两种流量分配方案，即本地分配和全球分配，并调查端到端的文件传输延迟。我们制定了通用的多跳排队系统的问题，并随后推导出封闭形式的表达式的端到端的延迟。我们量化的全球分配方案相对于其本地分配对应的优势，我们进行渐近分析的性能增益时，在每一跳的信道数增加到无穷大。通过仿真验证了流量分配和分析延迟性能。此外，以一个特定的两跳毫米波网络为例，我们推导出平均端到端延迟的下限，其中Nakagami- $m$衰落被认为是。数值结果表明，与局部分配方案相比，全局分配方案的优势随着中继节点数的增加而增强，但代价是复杂度随着中继节点数的增加而线性增加。它还表明，在线性毫米波网络中的中继节点的适当部署在减少平均端到端的延迟起着重要的作用，平均延迟衰减的毫米波信道变得更加确定性。这些发现为设计具有低端到端延迟的多跳毫米波网络提供了见解。
2018-04-29 cs.NI eess.SP
AI-Driven Multi-Hop Relay Selection for Smart Urban NR-V2X Networks via Learning-to-Optimize Graph Neural Networks
研究智能城市NR-V2X网络中多跳中继选择问题，提出基于图神经网络的学习优化框架，将车辆通信状态建模为属性图，通过离线MILP预言机监督、边缘感知图同构网络近似决策，实验证明该方法能在降低执行时间的同时实现与MILP相当的连接性。
2026-07-24 cs.AI cs.LG cs.NI
Exploring Relay Cooperation for Secure and Reliable Transmission in Two-Hop Wireless Networks
研究了在两跳中继无线网络中，在不知道窃听者信道和位置信息的情况下，通过中继协作实现信息安全可靠传输的问题。以往的工作主要是研究无限网络及其渐近行为和缩放定律的结果，而本文主要研究一个更实际的网络有限个系统节点，并探讨了相应的精确结果窃听者的数目网络可以容忍，以确保所需的保密性和可靠性.我们首先研究的情况下，路径损耗是平等的所有对节点之间，并考虑两个传输协议，一个采用了最佳的，但复杂的中继选择过程，负载平衡能力较低，而其他采用随机的，但简单的中继选择过程，具有良好的负载平衡能力。然后提供理论分析，以确定一个网络可以容忍的窃听者的最大数量，以确保所需的性能方面的保密中断概率和传输中断概率。我们进一步扩展我们的研究，更一般的情况下，每对节点之间的路径损耗也取决于它们之间的距离，一个新的传输协议，更好的中继选择和良好的负载平衡，以及相应的理论分析。
2012-12-03 cs.CR cs.IT cs.NI
Coordinated Direct and Relay Schemes for Two-Hop Communication in VANETS
为了适应日益增长的需求并提供高性能的通信，车辆到基础设施（V2I）和车辆到车辆（V2V）通信都被利用。结合静态节点和车载节点的优点，实现最优路由方案。本文研究了静态节点与在其相邻区域内移动的车辆节点之间的通信问题，相邻区域定义为车辆与静态节点在最大两跳范围内能够进行通信的区域。我们只考虑单跳和两跳传输，因为这些传输可以被认为是构建具有更高跳数的传输的构建块。两跳用户的上行链路或下行链路与单跳用户的上行链路或下行链路组合的不同情况对应于不同的CDR方案。使用边信息来有意地消除干扰，网络编码（NC），CDR，偷听和多路方案聚合通信流，以提高网络的性能。我们将上述方案应用于V2I网络，并提出新的方案来优化安排和组合传输。
2014-03-02 cs.IT cs.NI math.IT
Optimizing Information Freshness in Two-Hop Status Update Systems under a Resource Constraint
在本文中，我们研究的年龄最小化问题的两跳中继系统，在中继转发操作的平均数量的资源约束下。首先，我们设计一个最佳的政策，考虑建模调度问题作为一个约束马尔可夫决策过程（CMDP）问题。基于所观察到的多阈值结构的最优策略，我们然后设计了一个低复杂度的双阈值中继（DTR）的政策，只有两个阈值，一个为中继的AoI和其他一个年龄之间的增益目的地和中继。我们推导出近似的封闭形式的表达式的平均AOI在目的地，和平均转发操作的DTR策略在中继，通过建模的纠缠的年龄在中继和目的地的演变为马尔可夫链（MC）。数值结果验证了所有的理论分析，并表明，低复杂度的DTR策略可以达到接近最优的性能相比，最优的CMDP为基础的政策。此外，中继应始终考虑其本地年龄的阈值，以在目的地保持较低的年龄。当资源约束相对严格时，它还需要考虑年龄增益的阈值，以确保只有那些可以显著降低目的地年龄的数据包才会被转发。
2021-02-25 cs.IT cs.NI eess.SP
AoI-minimizing Scheduling in UAV-relayed IoT Networks
George Mason University（乔治梅森大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工学院暨州立大学）
由于灵活性、自主性和低操作成本，作为固定空中基站的无人驾驶飞行器（UAV）越来越多地被用作\textit{relays}来收集时间敏感信息敏感信息（即，状态更新），并将其传递到附近的地面基站（TBS），在那里信息得到处理。为了确保信息（从所有IoT设备）到TBS的及时递送，时间敏感信息在两跳UAV中继IoT网络（即，IoT设备到UAV [跳1]，以及UAV到TBS [跳2]）成为关键挑战。为了解决这个问题，我们提出了在这种两跳无人机中继物联网网络中最小化信息年龄（AoI）的调度策略。为此，我们提出了一种低复杂度的MAF-MAD调度器，该调度器采用最大AoI优先（MAF）策略来对UAV（跳1）处的IoT设备进行采样，并采用最大AoI差异（MAD）策略来更新从UAV到TBS（跳2）的采样数据包。我们表明，MAF-MAD是理想条件下的最佳调度，即，无差错信道和在物联网设备上随意生成流量。相反，对于现实条件，我们提出了一种基于Deep-Q-Networks（DQN）的调度器。我们的仿真结果表明，基于DQN的调度器优于MAF-MAD调度器和其他三个基线调度器，即，最大AoI优先（MAF）、循环调度（RR）和随机，在网络较小（具有数十个IoT设备）的一般条件下在两跳处采用。然而，它不能很好地扩展网络规模，而MAF-MAD在所有考虑的大型网络场景下都优于所有其他路由器。
2021-09-24 cs.AI cs.NI eess.SP
Exact Outage Probability Analysis of the Mixed RF/FSO System With Variable-Gain Relays
本文对具有多个可变增益放大转发继电器的射频/自由空间光混合中继系统进行了统一分析。采用部分中继选择（PRS）来选择用于进一步重传的活动中继。由于第一RF跳的快速衰落统计，假设RF链路的信道状态信息是过时的，其用于中继增益调整和PRS过程两者。射频跳频会受到瑞利衰落的影响，而自由空间光通信跳频则会受到大气湍流和指向误差的影响。大气湍流引起的光信号强度起伏采用广义Malaga（M）分布模型，该模型考虑了多散射分量的影响。导出了中断概率的精确表达式。此外，提供了高信噪比近似，其可用于有效地确定中断概率底限。通过蒙特卡罗仿真验证了数值结果，并分析了系统参数和信道参数对RF/FSO系统性能的影响。
2022-09-22 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis of Multi-Hop Outdoor 60 GHz Wireless Networks with Full-Duplex Buffered Relays
60 GHz频带中丰富的未授权频谱使其成为未来无线通信系统的有吸引力的替代方案。期望这种系统提供每秒数吉比特数量级的数据传输速率，以便满足对高速率数据通信的不断增长的需求。不幸的是，60 GHz无线电受到严重的路径损耗，这限制了其用于长距离户外通信的可用性。在这项工作中，我们提出了一个多跳60 GHz的无线网络，用于室外通信，多个全双工缓冲继电器用于扩展通信范围，同时提供端到端的性能保证，以穿越网络的流量。我们提供了一个累积的服务过程表征的60 GHz的室外传播信道的自干扰的矩生成函数（MGF）的信道容量。然后，我们使用此特征来计算整体网络性能的概率上限，即，总积压和端到端延迟。此外，我们研究了自干扰对网络性能的影响，并提出了一种最优的功率分配方案，以减轻其影响，以提高网络性能。最后，我们研究了中继密度和网络性能之间的关系下的总功率预算约束。我们发现，增加中继密度可能会对网络性能产生不利影响，除非自干扰可以保持足够小。
2016-08-02 cs.IT cs.NI math.IT
End-to-end delay in two hop relay MANETs with limited buffer
尽管已有大量的文献致力于研究两跳中继（2HR）移动自组网的时延性能，但这些文献通常假设每个节点的缓存容量是无限的，因此这些研究并不适用于实际的具有有限缓存的移动自组网，因而可能无法反映实际的时延性能。为了解决这个问题，在本文中，我们探讨了数据包端到端的延迟在2HR移动自组网中，每个节点都配备了一个有界和共享的中继缓冲区存储和转发所有其他流的数据包。该算法通过调整各节点的传输范围，采用基于组的调度策略避免同时传输之间的干扰，同时在2HR路由算法中加入握手机制，避免数据包丢失。借助马尔可夫链理论和阻塞理论，我们建立了一个新的框架来描述数据包的传输过程，并得到了任意外生数据包输入速率下的中继缓冲区阻塞概率（RBP）。基于RBP，我们可以计算分组在源节点的排队延迟和发送延迟，并进一步推导出端到端的延迟在这样一个有限的缓冲区的移动自组网。
2015-09-23 cs.IT cs.NI cs.PF
Performance Analysis of Ad-Hoc Routing in Clustered Multi-hop Wireless Networks
本文分析了分簇解码转发多跳中继（CDFMR）无线瑞利衰落网络的性能，阐明了其能量和频谱效率的设计原则。重点是异构无线网络的一般性能分析（在所有SNR范围内），可能有不同数量的中继在集群中的各种分离。对于分簇多跳中继系统，ad-hoc路由是一种高效的分散式路由算法，它利用局部信道状态信息逐跳选择最佳中继节点。本文将ad-hoc路由和协作分集技术结合到CDFMR系统中，推导出了目的节点端到端信噪比概率分布的封闭表达式，以及在多种调制方式下的系统符号出错率性能，并给出了系统符号误码率的计算公式。以及（iii）系统各态历经容量、中断概率和SNR（功率）增益可达概率的精确解析表达式。我们还提供了简单的解析渐近表达式的SER和中断概率在高信噪比制度。仿真结果验证了分析的正确性。
2014-06-30 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Mobility-Aware UAV Placement and Routing in Multi-Hop UAV Relaying Systems
无人机（UAV）已被广泛用于在农村和欠发达地区提供无线连接，增强网络容量，并为用户需求的峰值或意外激增提供支持，主要是由于其快速部署，成本效益和由视距（LoS）主导的无线信道产生的卓越通信性能。为了利用无人机作为移动网络中的基站或中继站的优势，一个主要的挑战是根据地面网络节点的移动性和流量模式来确定最佳的无人机放置和重新定位策略。此外，考虑到无人机形成多跳空中网络，容量和连通性约束对端到端网络性能具有显著影响。为此，我们制定的联合无人机布局和路由问题作为一个混合线性规划（MILP），并提出了一个近似，导致一个LP舍入算法，并实现了时间复杂度和最优性之间的平衡。
2020-09-30 cs.NI cs.SY eess.SY
