Optimization of network-coded cross-chain wireless networks
저자
발행사항
Seoul : Graduate School, Yonsei University, 2009
학위논문사항
학위논문(석사)-- Graduate School, Yonsei University : Dept. of Electrical and Electronic Engineering 2009. 2
발행연도
2009
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
네트워크 코딩을 이용한 크로스·체인 무선 네트워크에서의 수율 최적화
형태사항
v, v, 34장 : 삽도 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: Seong-Lyun Kim
소장기관
Network coding is widely researched as a method for increasing spectral- and energy efficiency of wireless multihop networks. However, there also exist drawbacks of the network coding such as overhearing problem, excessive usage of carrier sensing range which may degrade the performance of wireless networks.In this paper, we study how to compensate the drawbacks of network coding, where our emphasis is on its throughput, compared to the fully and non coded network. We present the time-divided network coding(TNC) and partial network coding(PNC), which show that fully and non network-coded networks would not have the optimal throughput. Base on analysis of pros and cons in cross-chain network, we also propose the new transmission strategies with network coding to overcome the drawbacks of network coding. Minimum-bound network coding(MNC) and duplicate network coding(DNC) we propose focus on adaptive error compensatory transmissions with network coding.For the purpose, we use a simple cross-chain topology network and analyze the pros and cons of network coding, such as the excessive usage of carrier sensing range and overhearing problems, finally find the optimal end-to-end throughput of each case, by jointly optimizing physical- (target data rate) and MAC (carrier sensing range) layers. And we also verify the numerical results of the theoretical formula are similar to the results obtained the MATLAB simulations.Based on the result, we prove the TNC and PNC would have better performance because it takes the efficiency of both full and non network coding, which imply that if the drawbacks of network coding would be overcame, it is possible to solve a problem to make network coding more effective. Therefore we focus on the complementary methods with network coding, the MNC and DNC perform 29% and 17% better respectably than both of non and full network coding.
더보기네트워크 코딩은 무선 멀티홉 네트워크에서 스루풋을 증가시키는 하나의 방법으로 최근 폭넓게 연구가 진행되어 오고 있다. 그러나 네트워크 코딩은 상황에 따라 오버히어링 문제, 캐리어 센싱 구간의 과도한 사용 등 성능을 저하시킬 수 있는 단점 역시 존재한다. 본 논문에서는 이러한 네트워크 코딩의 단점을 보완하고 기존의 네트워크 코딩의 장점을 극대화하고자 시간분할 네트워크 코딩과 부분적 네트워크 코딩을 제안하였다. 성능 분석을 위해 크로스-체인 모델을 설정하고 네트워크 코딩이 전체 노드에 일괄적으로 적용된 경우와 네트워크 코딩이 전혀 사용되지 않은 경우의 장단점을 분석하고, 이를 토대로 시간 분할 네트워크 코딩과 부분적 네트워크 코딩이 각 전송 방식의 장점만을 취합하여 향상된 성능을 가져올 수 있음을 확인하였다. 특히 크로스 체인 토폴로지의 교차 노드에서 다수 방향의 패킷 정보를 한 번에 네트워크 코딩을 적용하여 전송하는 것 보다 각각 양방향 전송으로 나누어 네트워크 코딩을 개별적으로 적용하여 전송하는 것이 오버히어링 문제를 해결하면서 전송 횟수를 줄이는 네트워크 코딩의 장점을 극대화할 수 있어 최대 스루풋 결과를 나타내었다. 이는 물리 계층과 MAC 계층 상호 간 최적화 과정을 기반으로 이루어졌으며, 시뮬레이션 성능 비교 결과 경로 감쇄 요소와 관계없이 시간분할 네트워크 코딩과 부분적 네트워크 코딩이 향상된 스루풋 결과를 가져오는 것을 확인하였다. 나아가 크로스-체인 모델의 분석 결과를 바탕으로 크로스-체인 모델에 적합한 전송 방법을 제안하여 성능을 분석함으로써 네트워크 코딩의 단점이 효과적인 전송 방법에 의해 극복될 수 있음을 증명하였다. 본 논문에서 제안한 MNC, DNC는 네트워크 코딩을 고려하지 않은 전통적 전송 방법과 전체 노드에 네트워크 코딩이 적용된 전송 방법 모두의 경우보다 각각 29%, 17% 이상 향상된 결과를 가져온다는 점을 증명하였다. 또한 MNC, DNC는 앞서 제안한 시간분할 네트워크 코딩보다 우수한 성능을 나타내었으며, 특히 낮은 타겟 SIR에서 효과적임을 시뮬레이션 결과를 통해 확인하였다.
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