On the Existence and Structure of Mixed Nash Equilibria for In-Band Full-Duplex Wireless Networks
这篇文章提供了第一个特性的混合纳什均衡（MNE）的无线系统与全双工能力的终端，共享一个共同的信道，通过基于Aloha的竞争。专注于一个简单的网格拓扑结构，我们证明了混合MNE存在，只有当比例，自干扰消除的准确性，被授予之间的成本进行全双工和半双工操作。分析表明，如何适当选择这样的成本允许MNE，也是最佳的从网络的角度来看，在总吞吐量。考虑到无政府状态的无政府代价，讨论了系统性能对成本的敏感性。
2017-12-30 cs.GT cs.NI
Buffered Aloha with K-Exponential Backoff -- Part I: Stability and Throughput Analysis
这篇由两部分组成的论文系列研究了缓冲Aloha网络与K指数退避冲突解决算法的性能。第一部分着重于稳定性和吞吐量分析，第二部分介绍了延迟分析。在第一部分中，缓冲Aloha网络被建模为多队列单服务器系统。我们采用了一种广泛使用的方法在分组交换系统中的多队列系统分解成独立的先进先出（FIFO）队列，这是铰接在一起的头的线（HOL）数据包的成功概率。针对任意截止相位K的K指数退避算法的稳定性和吞吐量问题，提出了一种统一的解决方法。我们证明了一个网络与K-指数回退可以稳定，如果重传因子q是适当的选择。通过几何重传（K=1）和指数回退（K=无穷大）的示例来表征和说明q的稳定区域。随着节点数n的增加，几何重传的稳定区域迅速缩小，并随着n趋于无穷大而消失。相反，指数退避的稳定区域不随网络种群n而变化，这意味着即使具有无限数量的节点，在具有指数退避的网络中也可以实现稳定的吞吐量。所有的分析结果，在这一系列的文件中提出了验证模拟。
2009-07-24 cs.NI
Power Control in Full Duplex Networks: Area Spectrum Efficiency and Energy Efficency
全双工（FD）允许在相同的时间和频谱资源上的节点之间交换数据，然而，与半双工（HD）相比，它引入了自干扰（SI）和额外的网络干扰。FD网络中的功率控制，这是很少在文献中研究，有希望减轻干扰，提高整个网络的性能。在这项工作中，我们研究了随机和确定性的功率控制策略，即恒定功率控制，均匀功率控制，分数功率控制和ALOHA类随机开关功率控制方案。基于所获得的覆盖概率和它们的鲁棒近似，我们表明，功率控制提供了显着的增益，在区域频谱效率（ASE）和能源效率（EE），并提高了公平性之间的上行链路（UL）和下行链路（DL）传输相对于FD网络。此外，我们评估的最小SI消除能力，以保证性能的小区边缘用户在FD网络。通常，功率控制有助于提高FD网络中长距离传输的性能，并降低对SI消除能力的要求。
2017-02-22 cs.NI
Analysis of Network Coding in a Slotted ALOHA-based Two-Way Relay Network
本文讨论了一种基于时隙ALOHA协议的双向中继网络（TWRN），该协议利用网络编码来交换分组。我们提出了一种分析方法来研究这种网络的行为和网络编码的吞吐量，功率和中继节点的转发延迟的影响。此外，当端节点不饱和时，我们的方法使我们能够在不同的情况下实现网络的稳定区域。最后，我们进行了一些模拟，以确认所提出的分析方法的有效性。
2016-02-05 cs.NI
Throughput Analysis for Wireless Networks with Full-Duplex Radios
利用随机几何方法研究了全双工无线网络的吞吐量。全双工（FD）无线电可以彼此同时交换数据。另一方面，FD传输的缺点是与半双工（HD）传输相比，它将不可避免地对网络造成额外的干扰。在本文中，我们专注于一个无线网络的节点与HD和FD的能力，并推导和优化在这样的网络的吞吐量。我们的分析结果表明，如果网络是适应ALOHA协议，最大的吞吐量总是通过调度所有并发发送节点工作在FD模式，而不是混合FD/HD模式或HD模式，无论网络配置。此外，在HD传输上使用FD传输的吞吐量增益在分析上有下限和上限。
2014-09-25 cs.IT cs.NI math.IT
On a Generalized Foster-Lyapunov Type Criterion for the Stability of Multidimensional Markov chains with Applications to the Slotted-Aloha Protocol with Finite Number of Queues
本文推广了Rosberg（JAP，Vol.17，No.3，1980）关于可数状态空间上多维离散时间马氏链的一个常返性判别准则。我们重新审视了著名的slotted-Aloha协议的稳定性分析有限的队列数。在标准的建模假设下，我们推导出一个充分条件的稳定性，通过应用我们的正递归准则。我们的充分条件稳定性是线性的到达率，并不需要知识的平稳联合统计的队列长度。我们相信，这里报告的技术可能是有用的，在分析可数空间马尔可夫设置的其他稳定性问题。最后，我们得到了一些协议不稳定的充分条件。
2009-06-04 cs.IT cs.NI math.IT
Virtual Full-Duplex Wireless Communication via Rapid On-Off-Division Duplex
本文介绍了一种新的范式设计的物理层和介质访问控制（MAC）层的移动自组织或对等网络形成的半双工无线电。配备有这种无线电的节点不能以相同的频率同时发送和接收有用的信号。与传统设计不同，在传统设计中，节点的传输帧被调度为远离其接收，每个节点在每个帧间隔上通过随机生成的开-关双工掩码（或签名）来发送其信号，并通过其自己的每个关时隙来接收信号。这被称为快速开关分双工（RODD）。在单个帧的时段上，每个节点可以向其对等体中的一些或全部对等体发送消息，并且可以同时从每个对等体接收消息。因此，RODD使用半双工无线电实现虚拟全双工通信，并且可以显著简化网络协议栈的更高层的设计。RODD的吞吐量进行了评估，在一些一般的设置，这是显着大于ALOHA。RODD是特别有效的情况下，占主导地位的业务是同时广播从节点到他们的一跳对等，如在自发的无线社交网络，紧急情况下或在战场上。重要的设计问题的对等发现，分布的开关签名，同步和错误控制编码也得到了解决。
2010-10-13 cs.IT cs.NI math.IT
Dynamic Connectivity in ALOHA Ad Hoc Networks
在无线网络中，由于MAC调度器和业务负载，发送节点的集合频繁地改变。以前，在无线网络中的连接分析使用静态几何图形，并如我们所示，导致过度约束的设计标准。发射集的动态性质在无线系统中引入了额外的随机性，这提高了连接性，并且该额外的随机性没有被静态连接性图捕获。在本文中，我们考虑一个ad hoc网络与半双工无线电，使用多跳路由和时隙ALOHA的MAC竞争，并引入一个随机动态多有向图来模拟其连接。我们首先提供分析结果的度分布的图。接下来，定义的路径形成时间为所需的最小时间的因果路径之间形成的源和目的地的动态图，我们推导出的连接延迟的分布特性，使用技术从第一次通过渗流和流行病过程。我们考虑的巨大组成部分的网络时，通信是噪声限制（忽略干扰）。然后，在干扰的存在下，我们证明了延迟的规模与源-目的地的距离在这个巨大的组件线性。我们还提供了模拟结果来支持理论结果。
2010-03-17 cs.IT cs.NI math.IT
On the stability of asynchronous Random Access Schemes
基于时隙Aloha的随机接入（RA）技术最近由于使用干扰消除（IC）作为利用通过传输每个分组内容的多个突发副本（CRDSA）而创建的分集的手段而重新受到关注。随后，相同的概念已被扩展到纯ALOHA为基础的技术，以提高性能的情况下，也异步RA计划。在本文中，吞吐量以及分组延迟和相关的稳定性的异步ALOHA技术下的几何分布重传分析的情况下，有限和无限的人口规模。此外，纯ALOHA，它的演变（称为CRA）和CRDSA技术之间的比较，以给出一个衡量的可实现的增益，可以达到一个闭环的情况下，相对于以前的状态的艺术。
2015-01-28 cs.IT cs.NI math.IT
Virtual Full Duplex Wireless Broadcasting via Compressed Sensing
提出了一种新的解决方案，以承担在无线网络中的一个频繁的任务，这是让所有的节点广播信息，并从各自的一跳邻居节点接收信息。贡献是双重的。首先，由于每个邻居选择一个消息承载码字从其独特的码本传输，它示出，解码他们的消息的基础上叠加的那些码字通过多址信道从根本上是一个问题的压缩感知。在每个消息由少量比特组成的情况下，开发了一种基于置信传播的迭代算法以实现有效的解码。第二，为了满足半双工约束，每个码字由随机分布的时隙和非时隙组成。节点在其开启时隙期间发送，并且仅通过其自己的关闭时隙来监听其邻居。在一个帧间隔上，每个节点向邻居广播消息，并且基于通过其自己的非时隙接收的叠加信号同时解码邻居的消息。因此，该解决方案充分利用了无线介质的多址接入特性，并在基本级别上解决了半双工约束。在泊松分布节点组成的网络中，数值结果表明，所提出的方案往往达到几倍的速率时隙ALOHA和CSMA相同的分组出错率。
2013-08-11 cs.IT cs.NI math.IT
Properties of an Aloha-like stability region
有限用户时隙Aloha协议的稳定区域上的公知内界是所有到达速率的集合，对于该集合存在竞争概率的某种选择，使得每个用户的相关联的最坏情况服务速率超过用户的到达速率，表示为$Λ$。虽然测试成员在$Λ$的一个给定的到达率可以作为一个凸规划，它仍然是感兴趣的了解这个集合的属性。在本文中，我们开发了新的结果，这一性质，包括$i)$的成员资格之间的等价关系$Λ$和存在一个正根的一个给定的多项式，$ii)$的方法来构建一个矢量的竞争概率稳定任何稳定的到达率矢量，$iii)$体积的$Λ$，$iv)$明确的多面体，球形，和椭球形内，外边界上$Λ$，以及与$Λ$相关联的自然"超额速率“函数的广义凸性性质的$v)$表征，包括稳定给定到达速率向量的争用概率集合的凸性。
2017-01-04 cs.IT cs.NI math.IT
Stability and Delay Analysis of EPON Registration Protocol
以太网无源光网络（EPON）是近年来出现的宽带接入网的主流。由IEEE 802.3av标准定义的EPON的注册过程是媒体访问控制（MAC）层内的多点控制协议（MPCP）。与其它基于竞争的信道接入方法（诸如ALOHA和CSMA）一样，稳定性和延迟是关于在具有有限信道容量的系统上实现协议的性能的关键问题。在本文中，注册过程的一个EPON用户，称为光网络单元（ONU），被建模为离散时间马尔可夫链，从中我们推导出的基本吞吐量方程的EPON注册过程的特点。该特征方程的解依赖于最大等待时间。我们的稳定性分析的目的是查明该地区的最大等待时间，可以保证一个稳定的注册吞吐量和有界的注册延迟。对于从稳定区域中选择的最大等待时间，我们获得了ONU尝试注册所经历的注册延迟的表达式。文中的所有分析结果都得到了仿真验证。
2013-10-07 cs.NI
CRDSA, CRDSA++ and IRSA: Stability and Performance Evaluation
在最近的过去，新的增强的基础上建立的Aloha技术（CRDSA，CRDSA ++，IRSA）已经证明了能力，达到更高的吞吐量比传统的SA，在突发业务条件下，而无需任何终端之间的协调。在本文中，这些新技术的重传和相关的稳定性进行了讨论。为了分析有限用户和无限用户情况下系统的稳定性和性能，文中还建立了一个模型。该模型可以用作设计此类通信系统的框架。
2015-01-23 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Communications for the Two-user Broadcast Channel with Random Traffic
在这项工作中，我们研究了两个用户的广播信道（BC）的稳定区域与突发数据到达和安全约束。我们考虑的情况下，其中一个接收器有一个保密约束，它的数据包需要保密的其他接收器。这是通过在具有保密约束的接收机处采用全干扰来实现的，使得它发送干扰信号以阻止另一接收机的接收。在此上下文中，双用户BC的稳定区域的特征在于一般解码情况。然后，假设两种不同的解码方案，各自的稳定区域推导。由于全双工操作的稳定区域的自干扰的效果也进行了研究。作为本文结果的一个特例，可以得到具有保密约束的BC的稳定区域，其中接收机不具有全双工能力。此外，本文考虑的问题，最大化的饱和吞吐量的队列，其数据包不需要保持秘密的最低服务保证的其他队列。结果提供了新的见解的保密约束的效果上的稳定区域的BC。特别地，它表明，在某些情况下，具有保密约束的稳定区域是敏感的自干扰消除系数。
2017-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
Probabilistic Cooperation of a Full-Duplex Relay in Random Access Networks
在这项工作中，我们分析了概率合作的全双工中继在多用户随机接入网络。继电器配备有接收器和发射器独立的开/关模式。这些模式被建模为接收器和发射器被激活的概率。我们提供的中继队列的性能，如到达率和服务率，稳定性条件，和平均队列大小的解析表达式。我们优化中继的操作设置，以最大限度地提高全网络的吞吐量，同时，我们保持中继的队列稳定，并最大限度地减少消耗的能量。此外，我们研究了SINR阈值和自干扰（SI）系数对每个用户和全网吞吐量的影响。对于低信干噪比阈值，我们表明在何种情况下，它是有益的，完全关闭中继，或关闭中继的接收机只。
2016-07-07 cs.IT cs.NI math.IT
Relay-assisted Multiple Access with Full-duplex Multi-Packet Reception
研究了随机接入多用户网络中全双工协作中继的效果。首先，我们模型的自干扰，由于全双工操作，假设多个数据包接收能力的中继和目的地节点。在源节点处的业务被认为是饱和的，并且没有其自己的分组的协作中继在到目的地的传输失败时将其成功接收的源分组存储在其队列中。我们得到的中继，如到达率和服务率，稳定性条件，平均队列长度的关键性能指标的解析表达式，作为传输概率的函数，自干扰系数，和链路的中断概率。此外，我们研究了中继节点和自干扰系数对每个用户和聚合吞吐量，以及每个数据包的平均延迟的影响。我们发现，完美的自干扰消除起着至关重要的作用时，SINR阈值很小，因为它可能会导致更差的性能相比，半双工的情况下，吞吐量和延迟。这是因为在某些条件下，完美的自干扰消除会导致中继处的不稳定队列。
2015-02-26 cs.IT cs.NI math.IT
Path Selection and Rate Allocation in Self-Backhauled mmWave Networks
我们研究了自回传毫米波（mmWave）网络中的多跳调度问题。由于毫米波链路的高路径损耗和阻塞，需要仔细选择宏基站与预期用户之间经由全双工小小区的多跳路径。本文解决的基本问题：如何选择最佳路径，以及如何分配这些路径的延迟约束率。为了回答这个问题，我们提出了一种新的系统设计，其中考虑了毫米波特定的信道变化和网络动态。该问题被转换为一个网络效用最大化受有界延迟约束和网络稳定性。所研究的问题被解耦为：（i）路径选择和（ii）速率分配，从而学习最佳路径是通过一个强化学习算法完成的，和速率分配是通过应用连续凸逼近方法来解决的。通过数值结果，我们的方法确保了可靠的通信，保证概率为99.9999%，与基线相比，延迟减少了50.64%和92.9%。
2018-04-26 cs.NI
