Characterization of Random Linear Network Coding with Application to Broadcast Optimization in Intermittently Connected Networks
我们解决的问题，优化网络编码的流量在移动网络的吞吐量在具有挑战性的环境中，连接是间歇性的，本地可用的内存空间是有限的。随机线性网络编码（RLNC）被证明是等价的（在所有可能的初始条件），以一个随机的消息选择策略，其中节点能够在接触期间交换缓冲区占用信息。这一结果创建了一个易于处理的RLNC数据包扩展，这反过来又用于提高其吞吐量下广播分析的前提。通过利用信道编码和RLNC之间的相似性，在间歇性连接的网络中，我们表明，相当令人惊讶的是，网络编码，当使用不当，仍然是显着利用不足的网络资源。我们提出了一个增强的转发协议，大大提高了吞吐量的实际情况下，可以忽略不计的额外延迟。
2011-04-18 cs.IT cs.NI math.IT
High Throughput Data Center Topology Design
随着高吞吐量网络在支持数据密集型应用中扮演关键角色，已经提出了各种数据中心网络拓扑以低成本实现高容量。虽然这篇文献探讨了大量的设计点，即使是在有限的情况下，网络的相同开关，没有任何建议已经能够要求任何概念的最优性。异构网络的情况下，合并多个线速度和端口数随着数据中心的增长随着时间的推移，引入了更大的复杂性。在本文中，我们提出了第一个非平凡的上界网络吞吐量均匀的交通模式下的任何拓扑结构相同的开关。然后，我们表明，随机图实现的吞吐量惊人地接近这个界限，在几千台服务器的规模在百分之几。除了证明同构拓扑设计可能达到其极限之外，这一结果还激励我们使用随机图作为构建块来探索异构网络的设计。给出了一个异构的网络交换机池，通过实验和分析，我们探讨了服务器在交换机上的分布和交换机之间的互连如何影响网络吞吐量。我们将这些见解应用于现实世界的异构数据中心拓扑结构VL2，在相同的设备下，吞吐量提高了43%。
2014-02-12 cs.NI
Wireless Broadcast with Physical-Layer Network Coding
研究了半双工节点约束下多跳无线网络的最大广播吞吐量及其可扩展性。我们允许使用物理层网络编码（PNC）。虽然PNC用于单播已经被广泛研究，但PNC用于广播的先前工作很少。我们的具体结果如下：1）对于单源广播，理论吞吐量上界为n/（n+1），其中n为网络的“最小割点”大小。2)通常，吞吐量上限并不总是可实现的。3)对于网格和许多其他网络，吞吐量上限n/（n+1）是可实现的。我们的工作可以被认为是试图了解最大流和最小割之间的关系，在半双工广播网络的周期（有以前的工作，网络的周期，但不是半双工广播网络）。
2013-08-04 cs.IT cs.NI math.IT
Random Linear Network Coding on Programmable Switches
通过扩展传统的存储转发机制，网络编码有能力提高网络的吞吐量，鲁棒性和安全性。鉴于这种新的范例所需的根本不同的分组处理和硬件的可扩展性，现有的解决方案是基于软件的。因此，它们的性能和可扩展性有限，这对其广泛采用造成了障碍。通过利用可编程网络硬件的最新进展，在本文中，我们提出了一个用P4编写的随机线性网络编码数据平面，作为迈向生产级平台的第一步。我们的解决方案包括结合多个数据包的有效载荷和执行所需的伽罗瓦域操作的能力，并显示承诺是实际的，即使在严格的存储器和处理限制的交换硬件。
2019-09-05 cs.NI
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
Adaptive Causal Network Coding with Feedback
针对具有延迟反馈的点对点通信信道，提出了一种新的具有前向纠错功能的自适应因果随机线性网络编码（AC-RLNC）算法。AC-RLNC自适应于算法估计的信道条件，并且是因果关系的，因为编码取决于特定的擦除实现，如反馈补偿中所反映的。具体地说，该模型可以通过反馈学习信道的擦除模式，并使用先验和后验算法自适应地调整其重传率。通过这些调整，AC-RLNC实现了期望的延迟和吞吐量，并使传输具有零错误概率。我们上界的吞吐量和平均和最大的顺序交付延迟的AC-RLNC，并证明了点对点通信信道中的非渐近制度的建议码可以实现90%以上的信道容量。为了上界的吞吐量，我们利用最小的Bhattacharyya距离的AC-RLNC代码。我们通过模拟验证了这些结果。我们对比AC-RLNC的性能与选择性重复（SR）-ARQ，这是因果关系，但不是自适应的，是一个后验。通过对实验获得的商业痕迹的研究，我们证明了基于AC-RLNC的协议可以，vis-`a-vis SR-ARQ，增加一倍的吞吐量增益，并且当信道是突发性的时，在平均顺序传递延迟方面增加三倍。此外，最大和平均按顺序传送延迟之间的差异比SR-ARQ小得多。缩小延迟差距并提高吞吐量对于实现超可靠低延迟通信（URLLC）应用非常有希望。
2019-09-27 cs.IT cs.NI math.IT
HetNetwork Coding: Scaling Throughput in Heterogeneous Networks using Multiple Radio Interfaces
对数据的爆炸性需求要求解决方案的范围从具有新颖频谱共享的频谱敏捷认知无线电到使用更高频谱以及具有不同接入技术的更小和更密集的小区部署，称为异构网络（HetNet）。同时，电子和存储的进步已经导致配备有多个无线电接口（例如，WiFi、WiMAX、LTE等）的无线设备的出现。以及存储和有效处理大量数据的能力。受HetNet和多平台无线电的融合的启发，我们提出了HetNetwork Coding作为一种手段，利用可用的无线电接口与网络编码并行，以增加无线数据吞吐量。具体来说，我们探讨使用随机线性网络编码在网络层的数据包可以通过多个接口，并通过多宿主接收。使用模拟和实验与真实的硬件在WiFi和WiMAX平台上，我们研究了这样的HetNetwork编码的吞吐量的缩放。我们发现，从我们的模拟和实验中，使用这种方法增加了吞吐量，实现更大的增益的情况下，当系统负载很重或信道质量差。我们的研究结果还表明，实现的吞吐量增益与节点处的无线电接口的数量呈线性关系。
2014-11-11 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
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
Dynamic Radio Resource Management for Random Network Coding: Power Control and CSMA Backoff Control
无线网络中的资源分配通常发生在PHY/MAC层，而随机网络编码（RNC）是网络层策略。一个有趣的问题是如何调整资源分配机制以提高RNC性能。通过一个微分方程的框架模型RNC吞吐量的低层参数，我们提出了一种基于梯度的方法，可以动态分配MAC和PHY层资源的目标是最大限度地提高最小网络编码吞吐量之间的所有目的地节点在RNC组播。我们将这种一般方法与两个资源分配问题：（i）功率控制，以提高网络编码吞吐量，和（ii）CSMA平均退避延迟控制，以提高网络编码吞吐量。针对功率控制和CSMA退避控制，设计了集中式算法和在线算法。我们的评估，包括数值求解微分方程的集中式算法和事件驱动的模拟的在线算法，表明这种基于梯度的动态资源分配产生显着的吞吐量改善RNC中的目的节点。此外，我们的数值结果表明，网络编码感知功率控制可以重新获得无线传输的广播优势，以提高吞吐量。
2013-03-26 cs.NI
Perpetual Codes for Network Coding
随机线性网络编码（RLNC）提供了一种理论上有效的编码方法。它的一些实际缺点是解码的复杂性和由于编码向量的开销。对于计算能力较弱和电池驱动的平台，这些挑战尤其重要。在这项工作中，我们考虑的编码变体永久码是稀疏的，非均匀的，编码向量有一个紧凑的表示。稀疏性允许快速编码和解码，并且符号的非均匀保护使得能够在所产生的符号与在源处编码的符号不可区分的情况下进行重新编码。结果表明，该方法可以提供一个编码开销任意接近RLNC，但在减少计算负荷。在RLNC上实现的增益随着代大小而增长，并且编码和解码吞吐量与2048代大小的RLNC相比大约高一个数量级。此外，该方法允许在编码吞吐量和代码开销之间进行轻松调整，这使得它适用于广泛的平台和应用程序。
2015-09-15 cs.IT cs.NI math.IT
Seek and Decode: Random Access with Physical-Layer Network Coding and Multiuser Detection
我们提出了一种新的跨层的方法来随机接入（RA），结合物理层网络编码（PLNC）与多用户检测（MUD）。PLNC和MUD在物理层联合应用，以便提取经历冲突的消息的任何线性组合。从整个帧中提取的组合集合然后由接收器处理以恢复原始分组。在发送终端处的简单预编码阶段允许接收器进一步增加系统分集。我们推导出系统吞吐量的分析界限，并提出了在物理层解码的仿真结果，以及在帧级的块衰落信道，即吞吐量，丢包率和能源效率的性能指标。我们提出的结果是有希望的，并建议跨层的方法利用PLNC和MUD的联合使用可以显着提高RA系统的性能。
2014-06-18 cs.IT cs.NI math.IT
Modeling Network Coded TCP Throughput: A Simple Model and its Validation
我们分析了TCP和TCP与网络编码（TCP/NC）在有损无线网络中的性能。我们以Padhye等人介绍的简单框架为基础，将经典TCP和TCP/NC的吞吐量行为描述为擦除率、往返时间、最大窗口大小和连接持续时间的函数。我们的分析结果表明，网络编码掩盖了TCP的擦除和丢失，从而防止TCP的性能下降，在有损网络，如无线网络。还可以看出，TCP/NC相比TCP具有显著的吞吐量增益。此外，我们模拟TCP和TCP/NC验证我们的分析的平均吞吐量和窗口的演变。我们的分析和模拟结果显示非常密切的一致性和支持，TCP/NC是强大的对擦除。TCP/NC不仅能够更快地增加其窗口大小，而且能够在网络内丢失的情况下保持较大的窗口大小，而TCP经历窗口关闭基本上是因为错误地将丢失归因于拥塞。
2010-08-02 cs.IT cs.NI math.IT
Efficient Measurement on Programmable Switches Using Probabilistic Recirculation
可编程网络交换机承诺灵活性和高吞吐量，从而实现负载均衡和流量工程等应用。网络测量是此类应用的基本构建块，包括识别重要流量（最大流量）或检测流量变化等任务。然而，高吞吐量分组处理架构对编程模型施加了某些限制，诸如受限的分支、有限的存储器访问能力以及有限数量的处理阶段。这些限制限制了可在可编程开关上运行的测量算法的类型。在本文中，我们专注于RMT可编程高吞吐量交换机架构，并仔细研究其设计测量算法的约束。我们证明了我们的研究结果，同时解决重打击问题。我们介绍PRECISION，一个算法，使用\emph{Probabilistic Recirculation}找到顶部流的可编程交换机。通过再循环一小部分数据包，PRECISION简化了对有状态内存的访问，以符合RMT限制，并实现了比以前避免再循环的重命中检测算法更高的准确性。我们还分析了每个架构约束对测量精度的影响，并为测量算法设计者提供了见解。
2018-08-13 cs.DS cs.NI
NCSA: A New Protocol for Random Multiple Access Based on Physical Layer Network Coding
本文介绍了一种用于卫星通信的随机多址接入方法，即基于网络编码的时隙Aloha（NCSA）。目标是通过纠错码和物理层网络编码（PNC）来提高时隙ALOHA类信道上的数据突发的多样性。该方案可以被认为是竞争解决分集时隙Aloha（CRDSA）的推广，其中该系统的不同副本被纠错码的单个字的不同部分替换。该方案的性能首先通过密度演化的方法进行了研究。然后，仿真证实了CRDSA的结果表明，对于$400$时隙的时间帧，可实现的总吞吐量大于$0.7\times C$，其中$C$是由集中式方案实现的最大吞吐量。本文是对所提出的方案的第一次分析，它打开了几个视角。最有前途的方法是将碰撞突发集成到解码过程中，以提高所获得的性能。
2010-09-24 cs.IT cs.NI math.IT
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
Primary User-aware Network Coding for Multi-hop Cognitive Radio Networks
网络编码在提高传统ad-hoc网络性能方面已被证明是有效的。在本文中，我们研究使用网络编码，以提高多跳认知无线电网络的吞吐量。我们将网络编码吞吐量最大化问题表述为一个图论问题，其中不同的约束条件和主用户的特性被映射到图结构。NS 2仿真结果表明，在不同的主用户密度、流量负载和频谱可用性的情况下，该算法可以使受限次用户网络的吞吐量提高150%~ 200%.
2014-08-09 cs.NI
Network Coding Tree Algorithm for Multiple Access System
网络编码以显著提高网络吞吐量而闻名。网络编码数据的成功解码依赖于原始数据的一些边信息。在该框架中，独立的数据流通常首先被解码，然后由中继节点进行网络编码。如果采用适当的信号设计，物理层网络编码是无线网络中的一种自然方式。本文提出了一种网络编码树算法，它可以提高多址系统的效率。对于MAS，现有的工作试图避免碰撞，而碰撞频繁发生在重载下。通过在MAS中引入网络编码，我们提出的算法获得了更好的吞吐量和延迟性能。当多个用户在一个时隙内发送信号时，在接收到网络编码帧的一些分量帧后，保存所接收的信号，并用于对冲突帧进行联合解码。将分裂树结构推广到新的碰撞求解算法中。系统的吞吐量和帧的平均延迟以递归的方式给出。此外，大量的仿真结果表明，与其他算法相比，网络编码树算法提高了系统吞吐量，降低了平均帧延迟。因此，它提高了系统性能。
2015-05-21 cs.NI
On Throughput-Delay Optimal Access to Storage Clouds via Load Adaptive Coding and Chunking
最近的文献，包括我们过去的工作，提供了分析和解决方案，用于使用（i）擦除编码，（ii）并行性，或（iii）变量切片/分块（即，将特定大小的对象划分为可变数量的较小块）来加速存储云的I/O性能。然而，一直缺乏一种综合办法，将所有三个方面放在一起考虑，以实现最佳的吞吐量-延迟权衡曲线。本文提出了第一组解决方案，可以选择最佳的组合的编码速率和对象分块/切片选项的负载动态变化。我们的具体贡献如下：（1）我们通过测量确定，在流行的公共云上，可变码率和分块的组合是最可行的。(2)我们通过近似分析将组块级别和码率的延迟最优值与队列积压联系起来。(3)基于此分析，我们提出TOFEC，适应组块级别和编码速率对队列积压。我们的跟踪驱动的仿真结果表明，TOFEC的自适应机制收敛到一个适当的代码，提供了最佳的吞吐量延迟权衡，而不降低系统容量。与针对吞吐量进行优化的非自适应策略相比，TOFEC在轻负载下提供了更低的延迟$2.5\times$;与针对延迟进行优化的非自适应策略相比，TOFEC可以扩展以支持$3\times$上尽可能多的请求。(4)我们提出了一个更简单的贪婪的解决方案，在平均延迟性能上与TOFEC不相上下，但表现出显着更多的性能变化。
2014-03-20 cs.DC 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
Blank Space: Adaptive Causal Coding for Streaming Communications Over Multi-Hop Networks
Faculty of ECE, Technion（以色列理工学院电气工程学院）；Rafael（拉斐尔先进防御系统公司）
本文提出了一种名为BS-AC-RLNC的新型编码方案，旨在缓解多跳网络中吞吐量、延迟和效率之间的三元权衡问题。该方案通过引入轻量级计算重编码算法AC-RLNC（NET），在中间节点独立实现，能够自适应调整前向纠错（FEC）速率并调度空闲期，同时结合两种不同的暂停机制，理论分析了有序交付延迟、吞吐量和吞吐率的上下界，并扩展到多播场景，实验结果表明在资源效率上比基线RLNC方案提高了20%，同时保持了竞争性的吞吐量和延迟性能。
2026-05-19 cs.IT cs.NI math.IT
MAC Centered Cooperation - Synergistic Design of Network Coding, Multi-Packet Reception, and Improved Fairness to Increase Network Throughput
我们设计了一个跨层的方法，以帮助开发一个合作的解决方案，使用多包接收（MPR），网络编码（NC），和介质访问（MAC）。我们构建了IEEE 802.11 MAC协议的行为模型，并将其应用于关键的小规范拓扑组件和它们的较大的对应物。从这个模型得到的结果与可用的实验结果与保真度相匹配。使用这个模型，我们表明，公平分配的IEEE 802.11 MAC可以显着阻碍性能，因此，我们设计了一个新的MAC，不仅大大提高了吞吐量，但提供公平的信息流，而不是节点。我们表明，NC，MPR，和我们的新MAC之间的合作实现了超加性增益高达6.3倍的路由与标准IEEE 802.11 MAC。此外，我们扩展的模型来分析我们的MAC的渐近和吞吐量行为的节点数量的增加或MPR能力仅限于一个单一的节点。最后，我们表明，虽然网络性能降低了大量的不对称或有限的MPR实施到一个中心节点，有一些重要的实际情况下，即使在这些条件下，MPR，NC，以及它们的组合提供显着的收益。
2011-07-19 cs.NI
A Cooperative Network Coding Strategy for the Interference Relay Channel
本文研究了以卫星为中继的干扰中继网络。提出了一种基于物理层网络编码和叠加调制解码的用户间单向通信协作策略。我们的解决方案在吞吐量方面的性能进行评估，通过容量分析和模拟，包括实际的限制，如缺乏同步的时间和频率。我们证明吞吐量显着大于经典的分时情况下。
2012-05-24 cs.NI
Ultra-Reliable Low-Latency Millimeter-Wave Communications with Sliding Window Network Coding
超可靠性和低延迟是新的第六代通信系统（xURLLC）的关键要求。在过去的几年中，为了增加吞吐量，在先进的无线通信中引入了自适应有源天线，特别是在毫米波（mmWave）领域。因此，提出了新的低层技术来应对高维和电子可操纵波束的实际挑战。从全向天线到高定向天线的转变呈现了一种新型的无线系统，其提供高带宽，但易受高损耗和高延迟变化的影响。传统的方法无法弥补这些先进系统中高吞吐量和低延迟之间不断扩大的差距。在这项工作中，我们将有效的滑动窗口网络编码解决方案在毫米波通信。虽然传统系统（如无速率码）改善了延迟，但跨层结果表明，由于毫米波信道的有损行为和较低层的重传机制，它们不提供低延迟通信（LLC -低于10 ms）。另一方面，固定滑动窗口随机线性网络编码（RLNC）能够实现LLC，甚至更好，自适应滑动窗口RLNC获得超可靠LLC（超可靠和低延迟通信（URLLC）- LLC，最大延迟低于10 ms，成功率超过99%）。
2022-09-15 cs.IT cs.NI math.IT
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
Decoding and File Transfer Delay Balancing in Network Coding Broadcast
网络编码是一种分组编码技术，其最近已被证明在广播和多播通信中改善网络性能（通过减少延迟和增加吞吐量）。这种改进的代价是在接收机端增加解码复杂度（以及因此延迟）。在将文件传送到更高层之前，接收方应该首先解码这些数据包。在我们的工作中，我们认为一个大文件的广播传输到N个无线用户。文件被分割成若干块（每个块包含K个数据包-编码窗口大小）。对每个块的数据包采用随机线性网络编码（RLNC）进行编码，得到最小编码窗口大小，使得文件传输完成时间在所定义的时延约束下有上界。
2016-03-24 cs.IT cs.NI math.IT
High Throughput of WiMAX MIMO OFDM Including Adaptive Modulation and Coding
WiMAX技术基于IEEE 802.16规范，其中IEEE 802.16-2004和802.16e修正案是物理（PHY）层规范。IEEE 802.16-2004当前支持若干多天线选项，包括空时码（STC）、多输入多输出（MIMO）天线系统和自适应天线系统（AAS）。最新的WiMAX标准（802.16e）支持移动终端和膝上型计算机的宽带应用。利用自适应调制和编码（AMC）技术对WiMAX中OFDM物理层的出错率（BER）和数据吞吐量进行了仿真分析。对OFDM物理层进行了性能分析。在本文中，扩展的基本SISO模式，一些2 × 2 MIMO扩展分析下的数字调制（QPSK，16 QAM和64 QAM）和卷积码（CC）的不同组合与一半，三分之二和四分之三额定码。本文的目的是提供一个想法的好处，多天线系统在单天线系统的WiMAX类型的部署。
2010-02-09 cs.NI
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
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
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
Network Coding for Cooperative Mobile Devices with Multiple Interfaces
移动设备之间的协作以及同时利用诸如蜂窝和局域链路之类的多个接口有望满足蜂窝链路上不断增加的吞吐量需求。具体地，当移动设备彼此非常接近并且对相同的内容感兴趣时，除了蜂窝链路之外，还可以利用诸如WiFi直连的设备到设备连接来构建协作系统。然而，理解网络编码对于具有多个接口的协作移动设备的潜力是至关重要的。在本文中，我们考虑这个问题，和（i）开发网络编码方案的合作移动设备具有多个接口，和（ii）通过使用传输的数量来恢复所有数据包作为性能指标的网络编码的性能特征。
2015-05-21 cs.IT cs.NI math.IT
Network-Coded Multiple Access
本文提出并实验演示了第一个无线局域网（WLAN）系统，联合利用物理层网络编码（PNC）和多用户解码（MUD），以提高系统吞吐量。我们将这种多址接入模式称为网络编码多址接入（NCMA）。以往对PNC的研究主要集中在中继网络上。NCMA是第一个实现的多址接入方案，它建立了PNC在非中继设置中的有用性。NCMA允许多个节点同时向接入点（AP）传输数据，以提高吞吐量。在非中继设置中，当两个节点A和B同时向AP发送时，AP旨在获得分组A和分组B两者而不是它们的网络编码分组。一个有趣的问题是，网络编码，特别是提取数据包（A XOR B）的PNC，在这样的设置中是否仍然有用。我们提供了一个肯定的答案，这个问题与一个新的两层解码方法适合实时实现。我们的USRP原型表明，NCMA可以提高吞吐量的100%，在中高SNR制度（>=10dB）。我们相信，通过允许两个以上的用户一起传输，可以进一步提高吞吐量。
2013-07-05 cs.IT cs.NI math.IT
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
SNEED: Enhancing Network Security Services Using Network Coding and Joint Capacity
传统的网络安全协议主要依赖于开发加密方案和使用生物特征识别方法。这些导致了几个网络安全协议是牢不可破的基础上解决难以处理的数学问题，如因式分解大整数。在本文中，安全的网络采用编码和解码（SNEED）的发展，以减轻单链路和多链路攻击。网络编码和工作路径之间的共享容量用于提供针对网络攻击者和窃听者的数据保护和数据完整性。SNEED可用于点播电视、卫星通信和多媒体安全等各种应用。最后，它表明，SNEED可以很容易地实现在两个核心节点（路由器或交换机）之间的企业网络中有k个边缘不相交的路径。
2010-12-23 cs.CR cs.IT 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
FENIX: Enabling In-Network DNN Inference with FPGA-Enhanced Programmable Switches
Tsinghua University（清华大学）；Renmin University of China（中国人民大学）；Southeast University（东南大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
提出FENIX混合网络内ML系统，通过在可编程交换机ASIC上提取特征并在FPGA上进行DNN推理，结合概率令牌桶算法控制速率，实现了微秒级延迟、多太比特吞吐量及超90%准确率。
2025-10-14 cs.NI
Combining Adaptive Coding and Modulation with Hierarchical Modulation in Satcom Systems
我们调查的广播系统的设计，以最大限度地提高吞吐量。由于信道可变性，该任务通常具有挑战性。40年前，Cover介绍并比较了两种方案：分时和叠加编码。即使第二种方案被证明对于某些信道是最优的，但是现代卫星通信系统（如DVB-SH和DVB-S2）主要依靠分时策略来优化吞吐量。他们考虑分层调制，一种叠加编码的实际实现，但仅用于不平等的错误保护或向后兼容的目的。我们在这篇文章中提出结合分时和分层调制在一起，并显示这种方案可以如何提高可用速率方面的性能。为了提高DVB-S2标准的性能，我们引入了分层的16-APSK。我们还评估了各种策略，分组的接收机在使用分层调制时，对。最后，我们在一个现实的使用情况下，DVB-S2的组合方案相比，最好的分时策略可以提供大于10%的吞吐量增益。
2013-04-30 cs.NI
Network Throughput Optimization via Error Correcting Codes
提出了一种新的网络构建方法，用于构建可扩展、高吞吐量、低延迟的网络。该方法是基于发现的问题之间的确切等价性最大化的网络吞吐量（测量为平分带宽）为一大类实际上有趣的凯莱图和线性纠错码的码字距离最大化的问题。由于后者的问题属于一个更成熟的研究领域，大量的最佳解决方案，提供了一个简单的翻译食谱转换现有的最佳纠错码的最佳吞吐量网络。由此产生的网络，这里称为长跳网络，对于相同数量的端口和相同的总吞吐量，需要比目前已知的最佳网络少1.5-5倍的交换机，少2-6倍的内部电缆和少1.2-2倍的“平均跳数”。这些优势比随着网络规模和交换基数的增大而增大。独立有趣的副产品发现的等价是一个有效的O（n*log（n））算法的基础上的Walsh-Hadamard变换计算这类凯莱图的精确二等分（这是NP完全问题一般图）。
2013-01-17 cs.DM cs.IT cs.NI
CROR: Coding-Aware Opportunistic Routing in Multi-Channel Cognitive Radio Networks
认知无线电是提高频谱利用率的一项重要技术。然而，频谱可用性是不确定的，这主要取决于主用户（PU）的行为。这使得现有的认知无线电路由协议难以在多信道认知无线电网络（CRN）中实现高吞吐量。会话间网络编码和机会路由可以利用无线信道的广播性质来提高CRN的性能。在本文中，我们提出了一种编码感知的机会路由协议，认知无线电机会路由（CROR）协议，它联合考虑了成功的频谱利用率，分组丢失率和编码机会的概率。我们评估和比较所提出的方案对其他三个机会路由协议与多通道。结果表明，将机会路由与网络编码相结合的CROR算法在吞吐量、PU-SU分组碰撞概率和频谱利用效率等方面都有较好的效果。
2015-02-01 cs.NI
Programmable Ethernet Switches and Their Applications
现代以太网交换机支持路由学习和数据包转发之外的许多高级功能，例如VLAN标记、IGMP侦听、速率限制和状态监控，这些功能可以通过编程接口进行控制。传统上，这些功能主要用于静态配置网络。本文提出了应用它们作为动态控制机制，以最大限度地提高物理网络链路资源，最大限度地减少故障恢复时间，执行QoS要求，并支持链路层组播广播。有了这些先进的可编程控制机制，标准以太网交换机可用作城域以太网（MEN）、存储区域网络（SAN）和计算集群互连的有效构建块。我们证明了这种新的以太网交换机的控制水平与MEN架构，具有多倍的吞吐量增益和亚秒级的故障恢复时间的有用性。
2004-11-08 cs.AR cs.NI cs.PF
Applying physical layer network coding in wireless networks
与有线网络相比，无线网络的主要区别特征是其广播性质，其中由节点发送的信号可以到达若干其他节点，并且节点可以同时从若干其他节点接收信号。在当今的大多数无线网络中，该特征更多地被视为引起干扰的滋扰（例如，IEEE 802.11）。本文表明，网络编码的概念可以应用在物理层，把无线自组织网络的广播属性到一个容量提升的优势。具体来说，我们提出了一个物理层网络编码（PNC）计划，以协调节点之间的传输。与在数字比特流被接收之后对数字比特流执行编码算法的“直接”网络编码相比，PNC利用同时到达的电磁（EM）波的加性来进行等效编码操作。在这样做的过程中，PNC可以实现100%和50%的吞吐量增加相比，传统的传输和直接的网络编码，分别在1-D规则的线性网络与多个随机流。在2-D规则网络中，吞吐量的提高甚至更大：分别为200%和100%。
2009-10-14 cs.NI
Rethinking Reliability Using Network Coding: a Practical 5G Evaluation
本文在5G测试平台IP层实现基于RLNC的网络编码系统，替代ARQ/HARQ重传机制，实验表明适当码率下可更少传输次数恢复丢包并保持高吞吐量，证明其可有效提升未来无线系统可靠性。
2025-08-14 cs.NI
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
Going Beyond Pollution Attacks: Forcing Byzantine Clients to Code Correctly
网络编码在组播网络中实现了最优的吞吐量。然而，吞吐量最优\emph{relies}对网络节点或路由器编码为\emph{correctly}。拜占庭节点可能会在网络中引入垃圾分组（从而污染下游分组并导致接收器接收错误的数据），或者可能会以显著降低网络吞吐量的方式选择编码系数。大多数先前的工作集中在拜占庭节点污染数据包的问题。然而，即使拜占庭节点不污染数据包，他仍然可以通过不正确编码来显著影响网络的吞吐量。以前没有工作试图验证某个节点\emph{coded correctly using random coefficients}是否在他应该编码的分组的\emph{all}上。我们提供了两个新的协议（我们称之为PIP和Log-PIP），用于检测节点是否在所有接收到的分组上正确编码（即，根据随机线性网络编码算法）。我们的协议使网络中的任何节点都可以通过运行“验证测试“来检查从另一个节点接收到的数据包。与我们的协议，最坏的对手可以做，并仍然通过数据包验证测试，实际上相当于随机线性网络编码，这已被证明是最佳的组播网络。我们的协议抵制节点之间的勾结，并适用于各种设置。我们的拓扑模拟表明，在最坏的情况下，我们的协议的吞吐量是两到三倍的吞吐量在各种对抗策略允许先前的工作。我们在C/C++和Java中实现了我们的协议，并将其整合到Android平台（Nexus One）上。我们的评估表明，我们的协议施…
2011-08-10 cs.CR cs.NI
ProFlow: RL-Driven and Performance-Aware Proactive Flow Placement in Datacenter Networks
City University of New York（纽约市立大学）
ProFlow是一种基于强化学习的主动式数据中心流放置框架，可利用网络拥塞早期征兆提前重路由受保护流，相比反应式方法吞吐量提升约40%且决策提前约34秒。
2026-07-30 cs.DC cs.NI
Co-Designing Multi-Packet Reception, Network Coding, and MAC Using a Simple Predictive Model
我们设计了一种跨层的方法来优化多包接收和网络编码的联合使用，以缓解拥塞。我们构建了一个模型的802.11 MAC的行为，并将其应用到几个关键的规范拓扑组件和它们的扩展到任何数量的节点。从这个模型得到的结果匹配现有的实验结果，这是路由和机会网络编码，保真度。使用这个模型，我们表明，公平分配的MAC可以严重影响性能，因此，我们设计了一个新的MAC，不仅大大提高了吞吐量相对于当前的802.11 MAC，但也提供了公平的信息流，而不是节点。我们表明，网络编码，多数据包接收，我们的新MAC协议的适当组合实现了超加性的吞吐量增益高达6.3倍的路由单独使用的标准802.11 MAC。最后，我们扩展了模型，分析我们的新MAC的节点数量增加的渐近行为。
2011-01-30 cs.NI
Trade-off between cost and goodput in wireless: Replacing transmitters with coding
我们研究了在无线网络中提高用户的有效吞吐量或有用数据率的成本。我们衡量的成本，基站的数量，这是高度相关的能源成本以及资本和运营成本的网络provider.We表明，增加可用带宽，或吞吐量，可能不一定会导致增加吞吐量，特别是在有损无线网络中，TCP不执行良好。结果，专用于用户的许多资源可能不会转化为高有效吞吐量，导致网络资源的低效使用。我们表明，使用协议，如TCP/NC，这是更有弹性的网络中的擦除和故障，可能会导致一个goodput相称的吞吐量专用于每个用户。通过增加有效吞吐量，用户的事务可以更快地完成;因此，专用于这些用户的资源可以被释放以服务于其他请求或事务。因此，我们表明，有效地转换吞吐量的有效吞吐量可能会带来更好的连接到用户，同时降低成本的网络提供商。
2012-08-14 cs.NI
Modeling Network Coded TCP: Analysis of Throughput and Energy Cost
我们分析了TCP和TCP与网络编码（TCP/NC）在有损网络中的性能。我们建立在由Padhye等人介绍的框架上。并将经典TCP和TCP/NC的吞吐量行为表征为擦除概率、往返时间、最大窗口大小和连接持续时间的函数。我们的分析结果表明，网络编码屏蔽随机擦除TCP，从而防止TCP的性能下降，在有损网络。还可以看出，TCP/NC相比TCP具有显著的吞吐量增益。此外，我们表明，TCP/NC可能会导致无线网络提供商的成本降低，同时保持一定的服务质量，他们的用户。我们根据基站数量来衡量成本，这与网络提供商的能源，资本和运营成本高度相关。我们表明，增加可用带宽可能不一定会导致吞吐量的增加，特别是在TCP性能不佳的有损网络。我们表明，使用协议，如TCP/NC，这是更有弹性的擦除，可能会导致相应的吞吐量专用于每个用户的带宽。
2012-08-15 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
P4COM: In-Network Computation with Programmable Switches
传统上，交换机只提供转发服务，在分布式计算框架中没有计算信用。新兴的可编程交换机使网内计算（INC）成为可能，即，将一些计算卸载到交换机数据平面。虽然一些提议试图将计算卸载到特殊硬件上（例如，NetFPGA），许多实际问题尚未得到解决。因此，我们提出了P4 COM-一个用户友好的，内存高效的，容错的框架，实现了网络计算（例如，MapReduce）与可编程开关。P4 COM由三个模块组成。首先，P4 COM通过一个轻量级的解释器自动地将应用逻辑翻译成交换数据平面程序。其次，P4 COM采用了一种存储管理策略来有效地利用有限的交换机片上存储器。第三，P4 COM提供了一个有效载荷切割机制来处理数据包丢失。我们已经建立了一个P4 COM原型与赤脚Tofino交换机和多个商品服务器。通过测试床实验和大规模仿真相结合的方法，我们证明了P4 COM能够在10 Gbps的链路上实现线速处理，对于MapReduce风格的应用，可以将数据混洗吞吐量提高2-5倍。
2021-07-29 cs.DC cs.NI
Performance Benchmarking of State-of-the-Art Software Switches for NFV
随着用软件中实现的虚拟网络功能（VNF）替换专有硬件设备的最终目标，网络功能虚拟化（NFV）在过去几年中已经越来越流行。软件交换机在VNF和物理网络接口卡（Network Interface Card，NIC）之间路由流量。比较不同交换机设计和架构的性能至关重要。在本文中，我们提出了一种方法来比较公平和全面的软件交换机的性能。我们首先探索七个国家的最先进的软件交换机的设计空间，然后比较他们的表现下四个代表性的测试方案。每个场景对应于在RNC和/或VNF之间路由NFV业务的特定情况。在我们的实验中，我们评估了两个最流行的虚拟化环境，即虚拟机（VM）和容器中的VNF之间的吞吐量和延迟。我们的实验结果表明，没有一个单一的软件开关在所有情况下普遍存在。因此，为给定用例选择最合适的解决方案至关重要。与此同时，所呈现的结果和分析提供了对设计权衡的更深入了解，并确定了可能激发新设计的潜在性能瓶颈。
2020-08-07 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
Authentication planning for XOR network coding
本文阐述了在无线传感器网络中实施网络编码时的认证规划问题。规划问题的目的是最大限度地减少能源消耗的安全应用，这是保证使用消息认证码。本文提出了一种二元非线性规划问题的决策变量是认证决定的节点和MAC模式的操作。它是一个蝴蝶拓扑结构。结果表明，在这种情况下，有一个真正的权衡能源效率和消息吞吐量。
2011-03-09 cs.NI
Network Coding for Critical Infrastructure Networks
关键基础设施系统中的应用程序对基础计算机网络同时提出了复原力和性能要求。为了满足这样的要求，使用存储转发范式的网络对网络拓扑中的冗余提出了严格的条件，并导致在大规模上解决计算上具有挑战性的问题。然而，随着可编程数据平面的出现，现在可以在中间网络节点（即硬件和软件交换机）处使用线性网络编码（NC）来满足应用的弹性要求。为此，我们提出了一个架构，实现线性NC在可编程网络分解成原子编码原语的线性NC功能。我们使用P4生态系统提供的功能设计和实现了这些原语。使用一个开源原型的实证评估，我们表明，理论上的收益承诺的线性网络编码可以实现与每包处理成本。
2018-09-25 cs.NI
