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
Sprout: A functional caching approach to minimize service latency in erasure-coded storage
现代分布式存储系统通常使用擦除码来防止磁盘和节点故障，以提高可靠性，同时试图满足应用程序和客户端的延迟要求。存储系统可以在代理或客户端处具有高速缓存，以便减少延迟。在本文中，我们考虑一种新的缓存框架与擦除代码称为功能缓存。功能缓存涉及在缓存中使用擦除编码的块，使得由存储节点和缓存中的块组合形成的代码是最大距离可分离（MDS）擦除码。基于不同文件的到达率、文件块在服务器上的放置以及存储服务器的服务时间分布，考虑了最优的功能缓存放置和不同磁盘的文件请求的访问概率.所提出的算法在开源云存储部署中的模拟和原型解决方案中都显着改善了延迟。
2017-07-21 cs.DC 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
Resolution-aware network coded storage
在本文中，我们表明，编码可以用于存储区域网络（SAN），以提高各种服务质量指标在正常的SAN操作条件下，而不需要额外的存储空间。对于我们的分析，我们开发了一个模型，捕捉现代的特点，如受约束的I/O访问带宽限制。使用这个模型，我们考虑两个重要的情况下：单分辨率（SR）和多分辨率（MR）系统。对于SR系统，我们使用阻塞概率作为服务质量度量，并提出了网络编码存储（NCS）方案，以减少阻塞概率。NCS方案及时跨文件块编码，利用文件条带化和文件复制。在我们的假设下，我们说明的情况下，SR NCS提供了一个数量级的阻塞概率节省。对于MR系统，我们引入饱和概率作为服务质量度量来管理多个用户类型，并且我们提出未编码分辨率感知存储（URS）和编码分辨率感知存储（CRS）方案作为降低饱和概率的方式。在MR URS中，我们根据交通需求调整MR布局策略。在MR CRS中，我们跨MR层对视频进行编码。在我们的假设下，我们说明，URS可以在某些情况下提供一个数量级的增益饱和概率超过经典的非分辨率感知系统。此外，我们说明了CRS提供了额外的饱和概率节省URS。
2013-05-29 cs.IT math.IT
Distributed Storage Allocations for Optimal Service Rates
冗余存储在各种形式的不确定性下维持分布式系统的性能。本文考虑了节点访问和下载服务的不确定性。我们考虑两种下载服务模型下的两种访问模型。在一种访问模型中，用户可以以固定的概率访问每个节点，而在另一种访问模型中，用户可以访问随机的固定大小的节点子集。我们考虑两个下载服务模型。在第一个（小文件）模型中，与文件大小相关的随机性可以忽略不计。在第二种（大文件）模型中，随机性与文件大小和系统操作都相关。我们关注系统的服务率。对于固定的冗余级别，系统的服务速率由存储节点上的编码块的分配来确定。我们考虑准均匀分配，其中编码内容均匀分布在节点的子集之间。我们要解决的问题是这个子集（扩展）的大小应该是多少。我们表明，在小文件模型中，集中的编码内容的最小尺寸的子集是普遍最优的。对于大文件模型，最佳散布取决于系统参数。这些结论适用于两种访问模式。
2021-08-06 cs.DC cs.IT math.IT
Efficient Storage Schemes for Desired Service Rate Regions
云/边缘存储系统的一个主要问题是同时为大量用户提供服务。服务速率域是近年来提出的一个重要的编码分布式系统性能指标，它被定义为系统能够同时处理的所有数据访问请求的集合。本文研究了存储k个文件的编码分布式存储系统的设计问题，其中给定系统的期望服务率区域R，目标是：1）确定满足集合R内所有需求向量的最小存储节点数n（R）（或n（R）的下界）; 2）在服务率区域覆盖R的情况下，设计存储效率最高的冗余方案。为了实现这个目标，我们提出了n（R）的三个一般下界。此外，对于k=2，我们表征n（R），即，通过设计一种新的具有n（R）个存储节点和覆盖R的服务速率区域的存储有效冗余方案，我们证明了所提出的下界是紧的。
2020-10-23 cs.DM cs.IT math.IT
Taming Tail Latency for Erasure-coded, Distributed Storage Systems
分布式存储系统在响应时间上易受长尾效应的影响。在Bing、Facebook和Amazon等现代在线存储系统中，服务延迟的长尾特别值得关注。其中第99.9百分位响应时间是比平均值差的数量级。由于纠删码作为一种流行的技术出现，以实现分布式存储中的高数据可靠性，同时获得空间效率，驯服尾部延迟仍然是一个开放的问题，由于缺乏数学模型来分析这样的系统。为此，我们提出了一个框架，用于量化和优化尾部延迟擦除编码存储系统。特别是，我们推导出上界尾延迟在封闭的形式为任意服务时间分布和异构文件。基于该模型，我们制定了一个优化问题，以共同最大限度地减少加权延迟尾概率的所有文件在服务器上的文件的位置，并选择服务器访问所请求的文件。使用高效的交替优化算法来解决非凸问题。数值结果表明，擦除编码的存储系统与现实的工作负载的尾部延迟显着减少。
2017-03-24 cs.DC cs.IT cs.NI
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
Multi-Server Coded Caching
在本文中，我们考虑多个缓存启用客户端连接到多个服务器通过中间网络。我们设计了几个拓扑感知的编码策略，这样的网络。基于中间网络的拓扑丰富性和内部节点的编码操作类型，我们定义了三类网络，即专用网络、灵活网络和线性网络。对于每一类，我们提出了一个可实现的编码方案，分析其编码延迟，并与信息论的下界进行了比较。对于灵活的网络，我们表明，我们的计划是为了最佳的编码延迟，有趣的是，最佳的记忆延迟曲线在某些制度。在一般情况下，我们的研究结果表明，在网络中有多个服务器的情况下，网络拓扑类型可以被利用，以减少服务延迟。
2015-03-01 cs.IT math.IT
Collecting Coded Coupons over Generations
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（以及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，而是在被称为代的小得多的子集上同时执行。代价是吞吐量降低。我们将几代人的编码建模为优惠券收集者的兄弟情谊问题。该模型使我们能够从理论上计算成功解码整个内容所需的编码分组的预期数量，以及解码失败的概率上的界限，并且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。作为一个额外的贡献，我们得到了新的结果，广义收藏家的兄弟问题，也可以用于进一步研究的许多其他方面的编码世代。
2010-06-02 cs.IT math.IT
Generalized Polarization Transform: A Novel Coded Transmission Paradigm
对于即将到来的6 G无线网络，新一波的应用和服务将要求超高的数据率和可靠性。为此，未来的无线系统有望为全新的基本空中接口技术铺平道路，以实现频谱效率（SE）的突破。本文讨论了一种新的实现编码、调制、多天线、多址等综合设计的范例--广义极化变换（GPT），在真正意义上。支持GPT的空中接口开发了具有深远意义的见解，即与最先进的模块堆叠设计相比，关键空中接口成分的联合优化可以在SE上实现显着的收益。
2022-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Coded Distributed Computing
本文研究分布式计算模型的安全数据混洗与安全编码计算问题，设计了确保中间值机密性的方法，并建立了通信与计算负载权衡的可达极限。
2024-04-26 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
Price of Precision in Coded Distributed Matrix Multiplication: A Dimensional Analysis
编码的分布式矩阵乘法（CDMM）方案（例如MatDot码）寻求将矩阵乘法任务分布到一组$N$分布式服务器的有效方式，使得从任何$R$服务器返回的答案足以恢复期望的乘积。例如，为了计算矩阵${\bf U, V}$的乘积，MatDot代码将每个矩阵划分为$p>1$子矩阵以创建较小的编码计算任务，其通过$1/p$减少每个服务器处的上传/存储，使得可以从由任何$R=2p-1$服务器返回的答案恢复${\bf UV}$。CDMM中的一个重要关注点是降低给定存储/上传约束的恢复阈值$R$。最近，Jeong等人引入了近似MatDot（AMD）码，其被示出为将恢复阈值从$2p-1$提高到$p$，提高了接近$2$的因子。激励我们工作的一个关键观察是，近似计算所需的存储/上传不仅取决于分配给每个服务器的（编码）子矩阵的维度，但也对他们的精度水平-一个关键方面，是没有探讨的Jeong等人。我们的主要贡献是一个维度分析AMD代码的启发下，广义自由度（GDOF）框架先前开发的无线网络，这表明，对于相同的上传/存储，一旦考虑到任务分配的精度水平，AMD代码令人惊讶地在所有方面都达不到甚至是将全部计算任务分配给每个服务器的平凡复制方案。实际上，平凡复制方案具有比AMD码好得多的$1$恢复阈值、更好的下载成本、更好的计算成本和更好的编码/解码（不需要）复杂度。简单的数值实验支持量纲分析。
2021-05-17 cs.IT math.IT
Coded sparse matrix computation schemes that leverage partial stragglers
大型集群上的分布式矩阵计算可能会遇到缓慢或失败的工作节点（称为掉队者）的问题，这可能会支配整个作业执行时间。编码计算利用擦除编码的概念，通过运行包含作业的任务的“编码”副本来减轻掉队者的影响;掉队者通常被视为擦除。虽然这是有用的，但应用存在问题，例如，MDS代码以简单的方式。几个实际的矩阵计算场景涉及稀疏矩阵。MDS码通常需要原始矩阵的子矩阵的密集线性组合，这破坏了它们固有的稀疏性。这是有问题的，因为它导致显著更高的工作者计算时间。此外，将慢节点视为擦除忽略了它们执行的潜在有用的部分计算。此外，一些MDS技术还遭受显著的数值稳定性问题。在这项工作中，我们提出的计划，使我们能够利用部分计算的掉队者，同时施加限制的水平上的编码，需要在生成的编码子矩阵。与先前的方法相比，这显著地减少了工作者计算时间，并且导致解码过程中改进的数值稳定性。亚马逊网络服务（AWS）集群详尽的数值实验支持我们的研究结果。
2021-09-24 cs.DC cs.IT math.IT
A Geometric View of the Service Rates of Codes Problem and its Application to the Service Rate of the First Order Reed-Muller Codes
服务率是一个重要的，最近推出的，与分布式编码存储系统的性能指标。在其他解释中，它测量存储系统可以同时服务的用户数量。我们引入几何方法来解决这个问题。与现有方法相比，这种方法最显著的优点之一是，它允许人们在不明确知道所有可能的恢复集的列表的情况下导出代码的服务速率的界限。为了说明我们的几何方法的力量，我们推导出一阶Reed-Muller码和单纯形码的服务率的上界。然后，我们将展示如何实现这些上界。此外，利用所提出的几何技术，我们表明，给定的服务率区域的代码，代码的最小距离的下限可以得到。
2020-01-24 cs.IT math.IT
Optimal Caching for Low Latency in Distributed Coded Storage Systems
纠删码被广泛认为是一种以低存储成本提高数据可靠性的有前途的解决方案。然而，在现代地理分布式存储系统中，纠删码可能导致高数据访问延迟，因为它们需要从多个远程存储节点检索数据。这阻碍了纠删码在数据密集型应用中的广泛应用。本文提出了新的缓存方案，以实现低延迟的分布式编码存储系统。基于Amazon Simple Storage Service的实验证实了延迟与数据检索的物理距离之间的正相关性。使用平均数据访问延迟作为性能指标来量化缓存的好处。假设未来的数据流行度和网络延迟信息是可用的，离线缓存方案，提出了找到最佳的缓存解决方案。在最优方案的指导下，根据实时的测量数据流行度和网络延迟信息，提出了一种在线缓存方案。实验结果表明，在线方案可以很好地逼近最优方案，大大降低了计算复杂度。
2020-12-05 cs.IT cs.NI math.IT
The Service Rate Region of Hamming Codes
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院罗尔基）
本文利用超图理论研究系统与非系统二进制Hamming码的服务速率区域，给出系统节点子集数据符号服务速率之和的上界及其可实现性，并以生成矩阵奇重量列数限定非系统码的聚合服务速率。
2025-09-26 cs.IT math.CO math.IT
Physical Layer Security of Generalised Pre-coded Spatial Modulation with Antenna Scrambling
我们现在提倡一种新的物理层安全解决方案，这是唯一的，我们以前提出的GPSM计划的援助，建议天线加扰。本文的新颖性和贡献在于三个方面：1/原则：我们引入了一个“安全密钥”在爱丽丝产生的是未知的鲍勃和夏娃，其中的设计目标是，公开未知的安全密钥只对夏娃施加障碍。2/方法：我们通过仅通过激活RA索引来传送有用信息来实现它，RA索引又被未知的安全密钥隐藏，所述未知的安全密钥是在GPSM方案中使用随机加扰的符号来代替传统的调制符号。3/设计：我们详细考虑了圆形天线加扰（CAS）和高斯天线加扰（GAS），并量化和比较了两种设计的安全能力。
2017-06-08 cs.IT math.IT
Transition Waste Optimization for Coded Elastic Computing
分布式计算是将资源密集型任务分解为多个子任务并分布在不同机器上的计算方法，在解决大规模问题中发挥着关键作用。编码计算是近年来出现的一种新的计算模式，它引入了分布式计算中的冗余机制，以减轻慢机器（掉队者）对完成时间的影响。我们研究了弹性资源上的编码计算解决方案，其中可用机器的集合可能会在计算过程中发生变化。这是由云计算行业中最近可用的服务（例如，EC2 Spot，Azure Batch），其中低优先级虚拟机以按需实例价格的一小部分提供，但可以在短时间内抢占。我们的贡献是三方面的。我们首先引入了一个新的概念，称为过渡浪费，它量化了当机器加入/离开时，现有机器必须放弃或接管的任务数量。然后，我们开发了一种有效的方法，以最大限度地减少过渡浪费的循环任务分配方案最近提出的文献（杨等ISIT'19）。最后，我们建立了一个新的解决方案的基础上有限的几何实现零过渡浪费给定的活动机器的数量在一个固定的范围内变化。
2023-03-14 cs.IT math.CO math.IT
A Combinatorial View of the Service Rates of Codes Problem, its Equivalence to Fractional Matching and its Connection with Batch Codes
我们提出了一种新的技术，用于构建一个图形表示的代码，通过它，我们建立了一个显着的服务率问题和著名的分数匹配问题之间的连接。使用这种连接，我们表明，编码存储系统的服务容量等于分数匹配数的图形表示的代码，因此是下界和上界的匹配数和顶点覆盖数，分别。这是非常有趣的，因为如果代码的图形表示是二分的，那么导出的上界和下界是相等的，并且我们获得了容量。利用这一结果，我们的特点的二进制单工码的图形表示，如我们所示，是二分的服务能力。此外，我们表明，服务率问题可以被看作是一个推广的多集原始批码问题。
2020-01-24 cs.IT math.IT
Train Where the Data is: A Case for Bandwidth Efficient Coded Training
训练机器学习模型是计算和数据密集型的。大多数模型训练在高性能计算节点上执行，并且训练数据存储在这些节点附近以进行更快的训练。但是，人们对在数据附近进行培训的兴趣越来越大。例如，移动设备是训练数据的丰富来源。由于带宽和数据隐私的原因，将移动设备的数据整合到云服务中可能不可行。然而，移动设备上的培训充满了挑战。第一，移动设备可以自愿地或由于环境不确定性（诸如缺乏电力）而加入或离开分布式设置。容忍不确定性对于分布式移动训练的成功至关重要。容忍计算不确定性的一种主动方法是以编码格式存储数据并对编码数据执行训练。对数据进行编码是一项具有挑战性的任务，因为纠删码需要多个设备交换它们的数据以创建编码数据分区，这带来了显著的带宽约束。此外，编码计算传统上依赖于中心节点来编码数据并将其分发到所有工作节点，这在分布式移动环境中是不实际的。在本文中，我们使用带宽有效的编码策略来解决分布式移动训练中的不确定性。我们使用随机线性网络编码（RLNC），减少了在所有参与的移动设备之间交换数据分区的需要，同时保留编码计算的属性以容忍不确定性。我们为逻辑回归和SVM实现了梯度下降，以评估我们的移动训练框架的有效性。我们证明了减少50%的总所需的通信带宽相比，MDS编码计算，流行的纠删码之一。
2019-10-22 cs.DC cs.IT cs.LG
On the Stability Regions of Coded Poisson Receivers with Multiple Classes of Users and Receivers
本文将编码泊松接收机（CPR）的概率分析扩展至多类用户与接收机场景，证明了稳定域的存在并扩展至含解码错误的$ε$-稳定域，展示了提供差异化QoS的能力。
2021-07-22 cs.IT cs.NI math.IT
The Service Rate Region Polytope
本文研究分布式编码系统中服务率区域的多面体结构，通过引入结构参数并建立上下界，证明其每个有理点都存在有理分配，从而解决该领域的开放问题。
2024-08-05 cs.IT math.CO math.IT
Noncoherent Analog Network Coding using LDPC-coded FSK
模拟网络编码（ANC）是一种用于双向中继信道（TWRC）的吞吐量增加技术，其中两个端节点在相同的时间和频带上同时向中继器发送，随后中继器向端节点广播接收到的信号总和。ANC下的相干接收是具有挑战性的，因为需要所有节点的振荡器同步，多普勒频移进一步加剧了这个问题。本文提出了一种实现ANC的非相干M进制移频键控（FSK）解调器，该解调器产生适合于容量接近信道码的软输出，并支持信道解码器的信息反馈。该公式的一个独特之处是在接收符号概率密度函数中存在无限求和。当截断求和包含足够数量的项时，检测和信道解码成功。通过Monte Carlo仿真研究了调制阶数为2、4和8，信道编码和未编码操作，以及有和没有从解码器到解调器的信息反馈时的比特出错率性能。考虑用于仿真的信道码是由DVB-S2标准定义的LDPC码。据我们所知，这项工作是第一个开发非相干软输出解调器的ANC。
2017-03-04 cs.IT math.IT
Adaptive Privacy-Preserving Coded Computing With Hierarchical Task Partitioning
本文提出自适应隐私保护编码计算（APCC）策略，通过分层任务划分与任务取消机制，在保证数据隐私和最优编码率的同时，显著降低分布式计算中的任务完成延迟。
2023-10-30 cs.IT eess.SP math.IT
Video Streaming in Distributed Erasure-coded Storage Systems: Stall Duration Analysis
各行业对全球视频的需求一直在蓬勃发展。随着视频流媒体服务的扩展和改进，基于云的视频正在演变为任何成功企业的必要功能，以接触内部和外部受众。本文认为，视频流在分布式系统中的视频片段编码使用纠删码更好的可靠性，从而成为第一个工作，我们最好的知识，认为视频流在纠删编码的分布式云系统。每个视频片段的每个编码块的下载时间被表征，并且在擦除编码块的选择上的有序统计被用于获得不同视频片段的回放时间。使用回放时间，对失速持续时间的矩母函数的界限被用来界定平均失速持续时间。基于矩生成函数的有序统计量的界限也被用来界定失速持续时间尾部概率，该概率确定失速时间大于预定义的数字的概率。这两个度量，平均停顿持续时间和停顿持续时间尾部概率，是终端用户的重要体验质量（QoE）度量。基于这些指标，我们制定了一个优化问题，以联合最小化的凸组合的QoE指标平均在所有请求的放置和访问的视频内容。非凸问题的解决使用一个有效的迭代算法。数值结果显示，与所考虑的基线相比，基于云的视频的QoE指标有显着改善。
2018-06-26 cs.DC cs.IT cs.MM
URLLC with Coded Massive MIMO via Random Linear Codes and GRAND
无线通信中的当前挑战是确保超可靠和低延迟通信（URLLC）。虽然可靠性方面是公知的，通过使用长码字的信道编码来改善，但这通常意味着使用引入不期望的延迟的双绞线。使用短码字是使解码延迟最小化所需的改变。这项工作提出了一个编码和解码方案的组合，连同空间信号处理作为一种手段，以提供URLLC在衰落信道。本文提出了在大规模MIMO（mMIMO）信道上使用随机线性码（RLC），并采用标准迫零检测和猜测随机加性噪声解码（GRAND）。在mMIMO平坦衰落信道上对几种方案的性能进行了评估。所提出的方案大大优于使用5G极化编码和解码的等效方案，以获得感兴趣的信噪比（SNR）。虽然极化码的复杂度在所有SNR下都是恒定的，但使用具有GRAND的RLC可以在大部分SNR范围内实现更快的解码时间，从而进一步减少延迟。
2023-03-14 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
Multidimensional Constellations for Uplink SCMA Systems --- A Comparative Study
稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）是一类非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA），被提出用于支持上行链路机器类型通信服务。在SCMA系统中，多维星座的设计对系统的性能起着重要的作用。由于多维星座的行为高度依赖于信道的类型，因此采用适合于特定应用的星座至关重要。在本文中，我们首先强调和审查的关键性能指标（KPI）的多维星座，应考虑在其设计过程中的各种渠道的情况。然后，我们提供了一个调查已知的多维星座的SCMA系统的背景下，他们的设计标准。通过大量的仿真，在不同的信道条件下，对未编码的、高速率的和低速率的LTE Turbo编码的SCMA系统的这些星座的性能进行了评估。所有涡轮编码的比较进行比特交织编码调制，级联检测和解码方案。仿真结果表明，满足某一信道场景的KPI的多维星座优于其他星座。此外，未编码系统的比特出错率性能和编码系统的性能与它们的比特标记相关联。系统的性能还显著地取决于多用户检测器在不同信噪比区域的行为。
2018-10-27 cs.IT math.IT
Bounds on the ML Decoding Error Probability of RS-Coded Modulation over AWGN Channels
研究了加性高斯白噪声信道下RS码的最大似然译码错误概率的界。为了解决欧氏距离谱依赖于信号映射方式所带来的困难，我们提出使用随机映射，从而产生RS编码调制（RS-CM）系统的集成。对于这个合奏RS-CM系统，解析界推导出，这可以从已知的（符号级）汉明距离谱进行评估。本文还提出了基于仿真的界限，这是适用于任何特定的RS-CM系统，可以评估的援助列表解码（在欧几里德空间）算法。基于仿真的边界不需要距离谱，并且在字出错率（WER）不太低的情况下，对于短RS码在数值上是紧的。数值比较结果至少在三个方面是相关的。首先，在短码长体制下，采用随机映射BPSK调制的RS-CM比二进制随机线性码具有更好的性能。第二，具有随机映射（时变）的RS-CM可以具有比具有特定映射更好的性能。第三，数值结果表明，最近提出的Chase型译码算法实质上是短RS码的ML译码算法。
2014-01-21 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of Sparse Random Linear Network Coding for Reliable Multicast Services
点对多点通信有望在下一代网络中发挥关键作用。本文涉及蜂窝系统传输分层组播服务的多播组的用户。通信的可靠性通过不同的随机线性网络编码（RLNC）技术来确保。我们处理的一个基本问题：RLNC解码器的计算复杂性。解码操作的数量越高，用户的计算开销就越大，因此移动设备的电池消耗得越快。通过参考几个稀疏RLNC技术，并没有任何假设的RLNC解码器在使用中的实现，我们提供了一种有效的方法来表征超可靠分层组播服务的目标用户的性能。所提出的建模允许有效地导出恢复一个或多个服务层所需的编码分组传输的平均数量。我们设计了一个凸的资源分配框架，允许RLNC解码器的复杂性最小化，通过联合优化的传输参数和稀疏的代码。所设计的优化框架还确保了对预定比例的用户的服务保证。然后，在LTE-A eMBMS网络多播H. 264/SVC视频服务的性能研究所提出的优化框架。
2015-11-20 cs.IT cs.MM cs.NI
Space-Time Block Coded Spatial Modulation for Indoor Visible Light Communications
可见光通信（VLC）已经被认为是用于处理现代无线通信中（特别是在室内场景中）的持续增加的服务质量服务质量和连接性要求的有前景的技术。在这种情况下，目前的工作认为，两个不同的调制方案，即空间调制（SM）与空时分组码（STBC）的整合，旨在提高整体VLC系统的可靠性。在此基础上，为了进一步提高可实现的传输数据率，我们将准正交STBC（QOSTBC）与SM集成，因为放宽OSTBC的正交条件最终会提供更高的编码速率。然后，我们推广的结果，任何数量的有源发光二极管（LED）和任何M进制脉冲幅度调制的大小。此外，我们推导出一个严格的和易于处理的上限为相应的比特出错率（BER），通过考虑一个简单的两步解码过程来检测发射LED的索引，然后解码的信号域符号。值得注意的是，所获得的结果表明，QOSTBC与SM增强了可实现的BER相比，SM与重复编码（RC-SM）。最后，我们比较了STBC-SM与多个主动SM（MASM）和RC-SM的可实现的BER和整体数据率，这进一步证明了所提出的方案的实用性。
2021-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
On the Parameters of Codes for Data Access
本文研究编码分布式存储系统中服务速率区域包含指定点集时所需的最小服务器数与最小字母表大小，建立了严格上下界并给出基于编码理论、优化和射影几何的构造。
2024-07-01 cs.IT math.IT
Implementing Transport Coding in OMNeT++ for Message Delay Reduction
HSE University, Moscow Institute of Electronics and Mathematics（高等经济大学，莫斯科电子与数学研究所）
本文在OMNeT++中实现传输编码，通过引入冗余减少消息延迟，通过仿真验证了中等冗余度下延迟和可靠性提升的效果。
2025-12-20 cs.IT cs.NI math.IT
Pricing Innovation Under Latency Constraints: A Mean-Field Analysis of Coded Payload Delivery
Optimum；Gauntlet
本文研究了在参与者奖励依赖于重建负载所需时间的低延迟负载交付场景中的定价机制，通过均场方法推导出价格-速率界限，并分析了不同传输模式下的经济价值转化。
2026-04-28 cs.IT math.IT
Collage Inference: Using Coded Redundancy for Low Variance Distributed Image Classification
由云计算平台提供的MLaaS（ML-as-a-Service）产品正变得越来越流行。在云中托管预训练的机器学习模型，可随着需求的增长实现弹性可扩展性。但提供低延迟和减少延迟变化是一个关键要求。由于跨许多虚拟实例的资源分配的不确定性，云部署中的差异更难控制。我们提出拼贴推理技术，它使用一种新的卷积神经网络模型，拼贴cnn，提供低成本的冗余。拼贴cnn模型采用通过组合多个图像形成的拼贴图像，并且在一次拍摄中执行多图像分类，尽管精度略低。我们增加了一个传统的单一图像分类器模型的集合与一个单一的拼贴cnn分类器，作为其低成本的冗余备份。如果任何单个图像分类请求遇到减速，Collage-cnn将提供备份分类结果。在云中部署collage-cnn模型，我们证明了与基于复制的方法相比，推断的第99百分位尾部延迟可以减少1.2倍到2倍，同时提供高准确性。推理延迟的变化可以减少1.8倍到15倍。
2019-09-10 cs.CV cs.DC cs.IT
GCSA Codes with Noise Alignment for Secure Coded Multi-Party Batch Matrix Multiplication
考虑了一个安全的多方批量矩阵乘法问题（SMBMM），其目标是通过将计算分布在S个服务器上，使Master能够高效地计算两批大规模矩阵的两两乘积.任何X共谋服务器都不会获得关于输入的任何信息，主服务器也不会获得关于产品之外的输入的任何额外信息。基于交叉子空间对齐码，提出了一种带噪声对齐的广义交叉子空间对齐码（GCSA-NA）。SMBMM的现有技术解决方案是由Nodehi和Maddah-Ali提出的称为多项式共享（PS）的编码方案。GCSA-NA在几个关键方面优于PS代码-更高效和安全的服务器间通信，更低的延迟，灵活的服务器间网络拓扑，高效的批处理，以及对落伍者的容忍度。噪声对齐的思想也可以与N源交叉子空间对齐（N-CSA）码和快速矩阵乘法算法（如Strassen构造）相结合。此外，噪声对齐可以应用于对称安全私有信息检索，以实现渐近容量。
2020-09-06 cs.CR cs.DC cs.IT
Bounding the optimal rate of the ICSI and ICCSI problem
在这项工作中，我们研究了Birk和Kol在1998年引入的带边信息的索引编码（ICSI）问题，以及Shum等人在2012年描述的带编码边信息的索引编码（ICCSI）的更一般问题。我们估计的索引编码问题的一个实例的最佳速率。在ICSI问题的情况下，我们描述了那些有向图的最小秩小于其阶，我们给出了一个上界的最小秩的超图的关联矩阵可以与2-设计。安全方面进行了讨论，在特定的情况下，当设计是一个投影平面。对于编码边信息的情况，我们扩展了Shanmugam等人在2014年给出的关于索引码的最佳速率的图论上界。
2016-12-12 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Erasure-Coded Key-Value Stores with Side Information
在分布式存储系统到现代键值存储的应用中，由于频繁更新，存储的数据是高度动态的。为了研究分布式存储系统中动态数据的存储开销问题，提出了多版本编码问题。以前关于多版本编码的工作考虑了一个完全分散和异步的系统，假设服务器不知道其他服务器接收的数据版本。在本文中，我们放松了这一假设，并研究了一个系统，其中服务器可以获取侧信息的数据版本传播到一些其他服务器的网络拓扑结构的基础上。具体来说，我们研究了存储系统与$n$服务器上的有向图存储$ν$完全有序版本的消息。每个服务器接收这些$ν$版本的子集。服务器知道它在网络图中的邻居已经接收到哪些版本。我们表明，侧信息可以导致更好的存储成本相比，没有侧信息的情况下，在某些制度的代价与交换侧信息的额外延迟。通过信息理论的逆，我们确定了令人惊讶的情况下，边信息可能无助于提高最坏情况下的存储成本超出服务器没有边信息的情况。最后，我们提出了一个案例研究亚马逊网络服务（AWS），展示了潜在的成本降低，可能会获得我们的建设。
2019-05-18 cs.DC cs.IT math.IT
Service Rate Regions of MDS Codes & Fractional Matchings in Quasi-uniform Hypergraphs
Rutgers University（罗格斯大学）
本文研究MDS编码的服务率区域，通过准均匀超图中的分数匹配理论，提出贪心匹配方法，统一分析编码的服务率区域。
2025-12-10 cs.IT math.CO math.IT
Tail Index for a Distributed Storage System with Pareto File Size Distribution
分布式存储系统通常采用纠删码来实现高数据可靠性，同时获得空间效率。已知这样的存储系统在响应时间中易受长尾影响。已经表明，在Bing、Facebook和Amazon等现代在线应用程序中，延迟的长尾是特别值得关注的，其中$99.9$第百分位数响应时间比平均值差几个数量级。驯服尾部等待时间在擦除编码存储系统中是非常具有挑战性的，因为量化尾部等待时间（即，$x$（任意$x\in[0,1]$的第百分位延迟）是一个长期存在的公开问题。在本文中，我们提出了一个数学模型来量化任意擦除编码存储系统的服务延迟{ \em tail index}，通过表征延迟分布尾部的渐近行为。当文件大小有一个重尾分布，我们发现尾指数，定义为指数在延迟尾概率减小到零，在封闭形式，并进一步表明，一个家庭的概率调度算法是（渐近）最佳的，因为他们能够实现确切的尾指数。
2017-08-03 cs.DC cs.IT cs.NI
