Wireless Network Coding with Local Network Views: Coded Layer Scheduling
分布式无线网络设计中的一个基本挑战是网络状态的大动态范围。由于在所有节点上连续跟踪全局网络状态实际上是不可能的，节点只能获得整个网络的有限的局部视图来设计其传输策略。在本文中，我们研究多层无线网络，并假设每个节点只有有限的知识，即1-本地视图，其中每个S-D对有足够的信息，以执行最佳时，其他对不干扰，以及连接信息的其余网络。我们调查的信息理论的限制，这种有限的知识在节点上的通信。我们开发了一种新的传输策略，即编码层调度，它只依赖于1-本地视图的节点，并结合了三种不同的技术：（1）每层干扰避免，（2）重复编码，以允许干扰的偷听，和（3）网络编码，以允许干扰中和。我们表明，我们提出的方案可以提供一个显着的吞吐量增益相比，传统的干扰避免策略。此外，我们表明，我们的策略最大化可实现的归一化和速率的某些类别的网络，因此，表征归一化和容量的网络与1-本地视图。
2017-04-14 cs.IT math.IT
SIC-free Multicast Scheduling for Multi-antenna Coded Caching
本文提出一种比特级多播调度方案，通过线性独立系数矩阵实现无SIC解码，并采用稀疏策略最小化并行流数量，结合连续投影优化用户排序，显著提升多天线编码缓存的对称速率。
2025-01-27 cs.IT math.IT
Fairness Scheduling for Coded Caching in Multi-AP Wireless Local Area Networks
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；University of Oulu（奥卢大学）
本文研究了在大规模无线局域网中利用编码缓存进行按需视频流媒体传输的公平调度问题，提出了一种去中心化、异步且位置无关的缓存放置方案，并结合'过IP'交付机制，通过凸优化方法实现了最优公平性。
2026-03-30 cs.IT math.IT
Optimal Fairness Scheduling for Coded Caching in Multi-AP Wireless Local Area Networks
本研究针对多AP无线局域网的按需视频流场景，研究编码缓存的比例公平调度下的用户速率分布与可实现速率区域，同时提出低复杂度策略并与未编码缓存、频率复用等现有技术对比。
2023-05-24 cs.IT math.IT
A novel alternative to Cloud RAN for throughput densification: Coded pilots and fast user-packet scheduling at remote radio heads
我们考虑具有大型天线阵列的远程无线电头端（RRH）的无线网络，在TDD中操作，具有上行链路（UL）训练和基于信道互易性的下行链路（DL）传输。为了实现大面积频谱效率，我们提倡使用依赖于基本调度、每个RRH的分散操作和以用户为中心的DL传输的方法。假设时隙系统，由此用户被随机调度（例如，经由混洗循环）在时隙中并且跨越每个时隙的有限导频维度。结果，RRH附近的多个用户可以同时在相同的导频维度上发送导频（并且因此彼此干扰）。每个RRH在“扇区”中执行导频观测的基本处理。在扇区中，当确定调度用户是在扇区中具有显著接收功率的调度用户（在相同导频维度上）中的唯一一个调度用户时，RRH能够解析该用户的信道。随后，只有其信道在至少一个扇区中被解析的调度用户的子集可以由系统服务。我们认为一个空间上一致的评价的区域复用增益的泊松点过程（PPP）的问题制定RRH，阻滞剂，散射和预定的用户终端都与个人强度的PPP。此外，我们还研究了用户终端的定向培训。我们的模拟表明，通过控制预定用户PPP和用户导频波束宽度的强度，可以预期相对于传统的空间导频复用系统的区域复用增益的许多倍的改进。
2017-01-24 cs.IT math.IT
A Game Theoretic Approach to Minimize the Completion Time of Network Coded Cooperative Data Exchange
在本文中，我们介绍了一个博弈论的框架来研究的问题，最小化即时解码网络编码（IDNC）的协作数据交换（CDE）在分散的无线网络中的完成时间。在此配置中，客户端相互协作以在没有中央控制器的情况下恢复被擦除的数据包。本文采用博弈论作为一种工具，用于通过克服对系统中的中央控制器或附加信令的需要来改进分布式解决方案。我们建立了一个非合作势博弈中的自利玩家的会话模型。效用函数被设计成使得增加个体收益导致集体行为，从而在共享网络环境中实现期望的系统性能和帕累托最优解。通过大量的模拟，我们的方法相比，可以发现在传统的点到多点（PMP）恢复过程中的最佳性能。数值结果表明，我们的配方大大优于传统的PMP计划在大多数实际情况下，实现了较低的延迟。
2014-04-14 cs.GT cs.IT math.IT
Throughput Maximization of Network-Coded and Multi-Level Cache-Enabled Heterogeneous Network
支持多级缓存（MLCE）的网络的最大优势之一是将内容推到网络边缘附近，并在多个发射机处主动缓存它们（即，小型基站（SBS）、无人驾驶飞行器（UAV）和启用高速缓存的设备到设备（CE-D2 D）用户）。因此，减轻了核心网络与大量发射机之间的前传拥塞。为了这个目标，我们利用网络编码（NC）调度一组用户到同一个发射机。针对这一点，我们考虑吞吐量最大化问题，优化联合网络编码的用户调度和功率分配，受到前传容量，发射功率和NC约束。鉴于问题的棘手性，我们将其解耦为两个独立的子问题。在第一个子问题中，我们考虑了网络编码的用户调度问题，对于给定的功率分配，而在第二子问题中，我们使用NC产生的用户调度优化的功率水平。我们设计了一个创新的\textit{two-layered rate-aware NC (RA-IDNC)}图来解决第一个子问题，并使用迭代函数评估（IFE）的方法来评估第二子问题。仿真结果描绘的吞吐量增益所提出的方法在现有的解决方案。
2021-02-05 cs.IT math.IT
Resource Allocation Frameworks for Network-coded Layered Multimedia Multicast Services
移动内容的爆炸式增长，如视频流到移动设备，推动了对多媒体广播和组播方案的研究。已经提出了多速率传输策略作为向经历不同下行链路信道条件的用户递送分层服务的手段。在本文中，我们考虑点到多点分层服务交付在一个通用的蜂窝系统，并通过应用不同的随机线性网络编码的方法来改善它。我们推导出数据包错误概率的表达式，并使用它们作为性能指标的制定资源分配框架。这些框架的目的是传输方案的优化和每个下行链路信道上的广播分组的数量的最小化，同时向预定比例的用户提供服务保证。作为一个案例的研究，我们提出的框架，然后适应LTE-A标准和eMBMS技术。我们专注于提供基于H.264/SVC标准的视频服务，并展示了分层网络编码在多速率传输中的优势。此外，我们建立的网络编码技术和资源分配方法的选择起着至关重要的作用，对网络的足迹，每个接收到的视频层的质量。
2014-11-20 cs.IT cs.MM cs.NI
Queued cross-bar network models for replication and coded storage systems
编码技术对于数据中心数据生存性以及减少业务拥塞可能是有用的。我们提出了一种排队交叉网络（QCN）的方法，可用于复制/未编码和编码的存储系统的流量分析。我们开发了一个框架，通过分析它们的冲突图稳定集多面体（SSP）生成QCN率区域（RR）。在这样做的时候，我们应用最近的结果从图论的特定图形SSP的特征。我们的特征SSP的QCN冲突图下的各种流量模式，允许其有效的RR计算。对于未编码的系统，我们将展示如何计算RR和找到速率最优调度算法。对于编码存储，我们开发了一个RR上限，我们提供了一个直观的解释。我们表明，编码存储RR上界是可以实现的，在某些编码系统中，驱动器存储足够的编码信息，以及在某些动态编码系统。数值例子表明，编码存储可以导致约50%的RR量的增益，平均跨交通模式。
2014-06-23 cs.IT math.IT
Throughput Maximization for Instantly Decodable Network Coded NOMA in Broadcast Communication Systems
针对下行蜂窝网络吞吐量提升问题，提出物理层NOMA与网络层IDNC结合的跨层方案，通过解耦联合优化问题并设计对应算法，实现了吞吐量优于现有方案的效果。
2023-10-03 cs.IT math.IT
Achieving Spatial Scalability for Coded Caching over Wireless Networks
由Maddah-Ali和Niesen提出的编码缓存方案考虑了通过确定性无差错网络将给定内容库中的文件传递给用户，其中公共多播消息以固定速率发送给所有用户，与用户数量无关。为了将这种范例应用于无线网络，重要的是要确保公共多播速率不会随着用户数量的增加而消失。本文集中于针对所谓的组合网络连续提出的编码缓存的变体，其中多播消息进一步由最大距离可分离（MDS）码编码，并且MDS编码的块同时从不同的边缘节点（EN）（例如，基站或接入点）。每个用户配备有多个天线，并且可以选择解码所需数量的EN传输，同时根据其强度将其他用户归零或视为噪声。该系统让人想起所谓的演进型多媒体广播多播服务（eMBMS），在这个意义上，基本的底层传输机制是多点多播，其中每个用户可以独立地和单独地（以用户为中心的方式）决定解码哪个EN，我们研究了当用户和EN根据以下分布时，所提出的系统的性能：在平面上的齐次泊松点过程和传播的瑞利衰落和距离相关的路径损耗的影响。我们的分析允许相对于MDS编码速率的系统优化。此外，我们表明，所提出的系统是完全可扩展的，在这个意义上说，它可以支持任意数量的用户，同时保持非零的每用户交付率。
2018-03-15 cs.IT cs.SY eess.SY
Differentiated latency in data center networks with erasure coded files through traffic engineering
本文提出了一种算法，以最大限度地减少加权服务延迟为不同类别的租户（或服务类）在数据中心网络中，擦除编码的文件存储在分布式磁盘/机架和访问请求分散在整个网络。由于在架顶式和聚合交换机处可用的带宽有限，并且不同服务类别中的租户需要差异化服务，因此必须根据其流量统计在不同服务类别的不同机架内和机架间数据流之间分配网络带宽。我们制定这个问题加权排队，并采用一类概率请求调度策略，推导出一个封闭形式的上限的服务延迟擦除编码存储与任意文件访问模式和服务时间分布。结果使我们能够提出一个联合加权延迟（在不同的服务类）优化超过三个纠缠的“控制旋钮”：带宽分配在顶部的机架和聚合交换机为不同的服务类，动态调度文件请求，并放置编码的文件块（即，数据局部性）。联合优化被证明是一个混合整数问题。我们开发了一个迭代算法，它将联合优化问题分解为3个子问题，这些子问题要么是凸的，要么是通过二分匹配在多项式时间内可解的。所提出的算法在开源分布式文件系统{ \em Tahoe}中原型化，并在使用48端口Cisco Catalyst交换机的Openstack集群中具有16个独立物理主机的云测试床上进行评估。实验验证了我们的理论延迟分析，并显示不同的文件访问模式显着减少延迟。研究结果为设计具有擦除编码存储的低延迟数据中心网络提供了有价值的见解。
2016-02-17 cs.DC cs.IT math.IT
Scheduling Wireless Ad Hoc Networks in Polynomial Time Using Claw-free Conflict Graphs
在本文中，我们解决了无线自组织网络中的调度问题，利用计算的优势，这样的调度问题时，可以表示无爪冲突图。网络编码流的调度问题可以表述为在网络冲突图中寻找最大加权独立集（MWIS）。我们考虑激活超图中的超边来模拟无线广播媒体。我们证明了某些无线自组网的冲突图是无爪的。已知求一般图的MWIS是NP-难的，但在无爪冲突图中，可以应用Minty或Faenza等人的方法。的算法。我们讨论我们的方法在一些样本网络。
2017-11-05 cs.IT math.IT
Optimizing QoS for Erasure-Coded Wireless Data Centers
云计算便于分布式存储系统从任何位置访问应用程序和数据。擦除码提供了更好的数据复制技术，降低了存储成本，提高了可靠性。本文研究了无线网络中具有多个服务器的擦除编码数据中心，其中每个服务器都配有一个基站。文件检索过程中延迟的原因主要是由于每个服务器的排队延迟。本文提出了一个随机优化框架，用于获得最优的调度策略，最大限度地提高用户的服务质量（QoS），同时坚持的延迟要求。我们进一步表明，该问题的目标和约束的期望值的非线性函数，是不可能解决的传统SGD类算法。我们提出了一个新的算法，解决组成结构的问题。此外，我们表明，该算法实现了更快的收敛速度比最知名的结果。最后，我们在模拟环境中测试所提出的方法的有效性。
2021-02-03 cs.IT math.IT
Concurrent Coded Signal-Multiplexing Ranging for Half-Duplex Asynchronous Networks
Tsinghua University（清华大学）；Beijing National Research Center for Information Science and Technology, Tsinghua University（清华大学北京信息科学与技术国家研究中心）
针对信号复用网络测距顺序操作导致周期线性增长的问题，提出并发编码框架，通过二进制码字协调并发传输，实现轮次对数增长，并设计低复杂度调度算法，仿真验证有效性。
2026-09-29 cs.IR cs.IT cs.SY
V2X Content Distribution Based on Batched Network Coding with Distributed Scheduling
内容分发是智能交通系统中的一种应用，以帮助车辆获取信息，例如数字地图和娱乐材料。在本文中，我们考虑内容分发从一个单一的路边基础设施单元的一组车辆通过it.To打击连接时间短和有损信道质量，下载的内容需要进一步共享车辆之间的初始广播阶段后。为此，我们提出了一个联合的基础设施到车辆（I2V）和车辆到车辆（V2V）的通信方案的基础上批量稀疏（BATS）编码，以最大限度地减少流量开销，减少总的传输延迟。在I2V阶段，路边单元（RSU）以无速率方式将原始大尺寸文件编码成多个批次，每个批次包含固定数量的编码数据包，并在I2V连接时间期间顺序地广播它们。在V2V阶段，车辆通过对接收到的分组进行重新编码来执行网络编码的协作共享。我们提出了一种基于效用的分布式算法来有效地调度V2V协作传输，从而减少传输延迟。推导出所提出的内容分发方案的期望秩分布的封闭形式的表达式，该表达式用于设计最优的BATS码。所提出的内容分发方案的性能进行评估，考虑多车道的道路和现实的车辆交通设置，并显着优于现有的内容分发协议的广泛的模拟。
2018-10-03 cs.IT math.IT
Opportunistic Scheduling in Underlay Cognitive Radio based MIMO-RF/FSO Networks
针对基于认知无线电的多输入多输出射频/自由空间光（MIMO-RF/FSO）解码转发系统，提出了一种基于固定干扰功率约束和比例干扰功率约束的次用户发射机（SU-TX）机会调度的最优度量.为了分析所提出的系统的性能，封闭形式的表达式推导出考虑Nakagami- $m$衰落RF链路上的正交空时分组码传输的精确和渐近中断概率。此外，中继和目的地eNodeB之间的FSO链路被建模为具有指向误差的广义马拉加$(\mathcal{M})$湍流信道。最后，仿真结果开发几个有趣的见解到端到端的系统性能和选择概率的SU-TX。它还表明，所提出的系统优于现有的文献中。
2018-05-23 cs.IT math.IT
Nearly Optimal Scheduling of Wireless Ad Hoc Networks in Polynomial Time
在本文中，我们解决了无线自组织网络中的调度问题，利用计算的优势，这样的调度问题时，可以表示无爪冲突图，我们认为是无线广播媒体。网络编码流的调度问题可以表述为在网络冲突图中寻找最大加权独立集（MWIS）。求一般图的MWIS是NP难的，导致调度的复杂性是NP难的。在无爪冲突图中，MWIS可以在多项式时间内找到，从而导致吞吐量最优调度。我们证明了某些无线自组网的冲突图是无爪的。为了在一般网络中获得无爪冲突图，我们建议引入额外的冲突（边），同时保持MWIS大小的减少最小。为此，我们引入了一个迭代优化问题，以决定在哪里引入边缘，并调查其有效的实施。此外，我们提出了一些物理修改来操纵网络的冲突图，并提出了一个特定的网络的混合调度策略。我们得出结论，通过添加额外的边缘爪断裂方法可以执行近最佳的必要的假设。
2017-12-02 cs.IT math.IT
Modeling and Optimization of Latency in Erasure-coded Storage Systems
随着消费者越来越多地参与社交网络和电子商务活动，企业越来越依赖大数据分析来获取智能，传统IT基础设施继续迁移到云和边缘，这些趋势导致分布式数据存储需求以前所未有的速度增长。擦除编码已经迅速成为一种有前途的技术，可以降低存储成本，同时提供与复制系统类似的可靠性，被Facebook、微软和谷歌等公司广泛采用。然而，它也带来了新的挑战，在表征和优化访问延迟时，纠删码用于分布式存储。这本专著的目的是提供一个审查的最新进展（理论和实践）的系统，采用纠删码的分布式存储。在本专题中，我们将首先确定研究问题的关键挑战和分类，然后概述已开发的不同方法来量化和建模擦除编码存储的延迟。这包括最近利用MDS保留、Fork-Join、Probably和延迟重新启动调度策略的工作，以及它们用于表征访问延迟的应用（例如，平均值、尾部、渐近延迟）。我们还将把这个问题扩展到用户从擦除编码的分布式存储系统中流式传输视频的情况。接下来，我们将弥合理论和实践之间的差距，并讨论从原型实现中吸取的经验教训。特别地，我们将讨论擦除编码存储的示例性实现，阐明关键设计的自由度自由度和权衡，并总结现实世界的存储系统中剩余的挑战，如内容交付和缓存。在每一章的最后讨论了未来研究的开放问题。
2020-05-21 cs.DC cs.IT cs.NI
On Achieving Local View Capacity Via Maximal Independent Graph Scheduling
“如果我们知道得更多，我们就能实现更多。这句格言也适用于通信网络，在通信网络中，更多关于网络状态的信息转化为更高的总速率。在本文中，我们正式增加了网络状态的知识的总和率。网络状态的知识是根据每个发送器可用的信息的跳数h来测量的，并且被标记为h-本地视图。为了了解由于有限的信息而损失了多少容量，我们建议使用归一化和容量的度量，这是h-局部视图和容量除以全局视图和容量。对于单局部和双局部情形，我们刻画了许多类确定性和高斯干扰网络的归一化和容量。在许多情况下，调度方案称为最大独立图调度，以实现归一化和容量。我们还表明，它的泛化1-本地视图，标记编码集调度，实现归一化的总容量在某些情况下，它的未编码的同行未能做到这一点。
2010-10-13 cs.IT math.IT
Joint Latency and Cost Optimization for Erasure-coded Data Center Storage
现代分布式存储系统提供大容量以满足呈指数级增长的存储空间需求。他们通常使用擦除码来防止磁盘和节点故障，以提高可靠性，同时尝试满足应用程序和客户端的延迟要求。本文提供了一个有见地的上界的平均服务延迟，这样的擦除编码存储任意的服务时间分布和多个异构文件组成。结果不仅取代了已知的延迟界限，只适用于一个单一的文件或同类文件，它也使一个新的问题，联合延迟和存储成本最小化在三个维度：选择擦除码，放置编码块，优化调度策略。通过计算一系列具有可证明收敛性的凸逼近，有效地解决了这个问题。我们进一步在三个地理分布的数据中心上的开源云存储部署中原型化我们的解决方案。实验结果验证了我们的理论延迟分析，并显示显着的延迟减少，擦除编码存储的延迟成本权衡建议提供了宝贵的见解。
2014-08-05 cs.DC cs.IT math.IT
Broadcasting in Time-Division Duplexing: A Random Linear Network Coding Approach
本文研究了时分复用信道中的随机线性网络广播编码。我们假设一个包擦除信道的节点不能同时发送和接收信息。发送器在停止以等待接收器确认正确解码信息所需的自由度的数量（如果有的话）之前连续地发送编码数据分组。我们研究的平均时间完成传输的数据包块的所有接收器。我们还提出了一个边界上的停止等待确认，以完成传输的概率至少为$1-ε$，任何$ε>0$的数量。我们目前的分析和数值结果表明，我们的计划优于最优调度策略的广播，在平均完成时间。我们提供了一个简单的启发式计算的编码数据包的数量停止之前发送，达到接近最佳性能的搜索时间大大减少的优势。
2009-03-25 cs.IT math.IT
Effects of the Generation Size and Overlap on Throughput and Complexity in Randomized Linear Network Coding
为了减少随机化网络编码内容分发中的计算复杂性和延迟，并且出于一些其他实际原因，编码不是在所有内容块上同时执行，而是在这些块的小得多的、可能重叠的子集上执行，这些子集被称为代。这种策略的代价是吞吐量降低。为了分析吞吐量的损失，我们模型的编码代随机生成调度作为优惠券收集器的兄弟问题。该模型使我们能够推导出成功解码整个内容所需的编码数据包的预期数量以及解码失败的概率（后者仅在各代不重叠时），并进一步量化计算复杂性和吞吐量之间的权衡。有趣的是，随着代大小的适度增加，吞吐量很快接近链路容量。对于相对较小的代大小，代之间的重叠可以进一步显著提高吞吐量。
2010-11-15 cs.DM cs.IT math.IT
Adaptive Modulation in Network-coded Two-way Relay Channel: A Supermodular Game Approach
Research School of Engineering, College of Engineering and Computer Science, the Australian National University（澳大利亚国立大学工程研究学院，工程与计算机科学学院）
研究网络编码双向中继信道中的自适应调制问题，提出双玩家博弈模型，证明其为超模ularity博弈，存在极值纯策略纳什均衡，提升频谱效率。
2016-05-01 cs.IT cs.SY eess.SY
Integrated Access and Backhaul Optimization for Millimeter Wave Heterogeneous Networks
通过允许大量的链路被同时发送，具有波束成形的定向天线阵列已经被设想为达到前所未有的空间隔离水平的有希望的候选者。为了实现高效率的空间复用，在提高系统性能，最大化可实现的数据率的多跳异构网络，其中包括集成的接入和回程的概念，并支持接入和回程链路上的下行链路和上行链路传输的优化问题，制定。然后对优化问题进行了系统分解，证明其为NP难问题，并提出了一种启发式的联合调度和资源分配算法，以最大化可达到的数据率。此外，为了进一步提高数据率，提出了一种高效的动态路由算法。通过大量的系统级仿真，证明了所提出的算法在数据率方面比基准方案获得了显着的增益，并且接近理论最优值，但具有较低的延迟。此外，所提出的算法能够灵活地调整下行链路和上行链路传输持续时间分配，并支持半双工和全双工模式，具有相当大的性能增强。特别是，所提出的算法是能够满足不同的性能要求的点到点和点对多点通信。
2019-01-15 cs.IT math.IT
Faster Data-access in Large-scale Systems: Network-scale Latency Analysis under General Service-time Distributions
在具有大量服务器的云存储系统中，文件通常不存储在单个服务器中。相反，它们被拆分、复制（以确保在服务器故障时的可靠性）并存储在不同的服务器中。我们分析了这样一个分裂和复制的云存储系统的平均延迟下一般的次指数服务时间。我们提出了一种新的调度方案，利用负载平衡策略的\textit{power of $d$ $(\geq 2)$}的选择。分割和复制的替代方案是使用擦除码，最近，已经观察到它们可以减少数据访问中的延迟（有关详细信息，请参见\cite{longbo_delay}）。我们认为，在高冗余（整数冗余因子严格大于或等于2）制度下，编码系统的平均延迟是上界的分裂和复制系统（具有相同的复制因子），这两者之间的差距是小的。我们验证了这一说法在不同的服务分布，如指数，移位加指数和重尾Weibull分布下的数值和比较的平均延迟的unsplit-replicated系统。我们观察到，编码系统优于未分割复制系统至少$20\%$。此外，我们认为，平均延迟的纠删编码系统具有低冗余（分数冗余因子1和2之间），这是一个更务实的情况下，给定的存储约束（\cite{rashmi_thesis}）。然而，在这种制度下，我们限制自己的特殊情况下，指数的服务时间分布，并使用随机负载均衡策略，即\textit{batch-sampling}。我们得到的上界平均延迟，取决于顺序统计的队列长度，其中，我们进一步平滑通过离散…
2018-07-06 cs.DC cs.IT math.IT
