Wireless communication chipsets have fixed transmission rate and communication distance. Although there are many kinds of chipsets with throughput and distance purpose, they cannot support various types of wireless applications. This paper provides theoretic research results in order to support various wireless applications requiring different throughput, delayed quality-of-service (QoS), and different communication distances by using a wireless communication chipset with fixed rate and transmission power. As a performance metric, the probability for a data frame that successfully receives at a desired receiver is adopted. Based on this probability, the average number of transmission in order to make a successful frame transmission is derived. Equations are utilized to analyze the performance of a single-hop with channel coding and a dual-hop without error correction matter transmission system. Our results revealed that single-hop transmission assisted by channel coding could extend its communication distance. However, communication range extending effect of the single-hop system was limited. Accordingly, dual-hop transmission is needed to overcome the communication distance limit of a chipset.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권8호
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pp.2281-2297
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2024
Employing multiple drones as a swarm to complete missions can sharply improve the working efficiency and expand the scope of investigation. Remote UAV swarms utilize satellites as relays to forward investigation information. The increasing amount of data demands higher transmission rate and complex field network coding (CFNC) is deemed as an effective solution for data return. CFNC applied to UAV swarms enhances transmission efficiency by occupying only two time slots, which is less than other network coding schemes. However, conventional CFNC applied to UAVs is combined with constant coding and modulation scheme and results in a waste of spectrum resource when the channel conditions are better. In order to avoid the waste of power resources of the relay satellite and further improve spectral efficiency, a CFNC transmission scheme with MPSK modulation is proposed in this paper. For the proposed scheme, the satellite relay no longer directly forwards information, but transmits information after processing according to the current channel state. The proposed transmission scheme not only maintains throughput advantage of CFNC, but also enhances spectral efficiency, which obtains higher throughput performance. The symbol error probability (SEP) and throughput results corroborated by Monte Carlo simulation show that the proposed transmission scheme improves spectral efficiency in multiples compared to the conventional CFNC schemes. In addition, the proposed transmission scheme enhances the throughput performance for different topology structures while keeping SEP below a certain value.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권4호
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pp.1293-1316
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2021
Using directional antennas in wireless Ad hoc networks has many superiorities, including reducing interference, extending transmission range, and increasing space division multiplexing. However, directional transmission introduces two problems: deafness and directional hidden terminals problems. We observe that these problems result in saturation throughput disparity among the competing flows in directional CSMA/CA based Ad hoc networks and bring challenges for modeling the saturation throughput of the flows. In this article, we concentrate on how to model and analyze the saturation throughput disparity of different flows in directional CSMA/CA based Ad hoc networks. We first divide the collisions occurring in the transmission process into directional instantaneous collisions and directional persistent collisions. Then we propose a four-dimensional Markov chain to analyze the transmission state for a specific node. Our model has three different kinds of processes, namely back-off process, transmission process and freezing process. Each process contains a certain amount of continuous time slots which is defined as the basic time unit of the directional CSMA/CA protocols and the time length of each slot is fixed. We characterize the collision probabilities of the node by the one-step transition probability matrix in our Markov chain model. Accordingly, we can finally deduce the saturation throughput for each directional data stream and evaluate saturation throughput disparity for a given network topology. Finally, we verify the accuracy of our model by comparing the deviation of analytical results and simulation results.
본 논문에서는 버스트 홈 네트워크 채널에서 패킷 데이터 전송을 위한 SR-ARQ (Selective Repeat-Automatic Repeat Request) 기법의 처리율 성능을 분석한다. 홈 네트워크 전송에서는 데이터 전송에 의한 에러를 극복하기 위하여 강력한 에러 제어 기술이 필요하다. 기본적으로 ARQ와 FEC기법이 주로 사용되며 ARQ 기법은 신뢰성 있는 데이터 전송에서 주로 사용된다. 버스트 채널에서 SR-ARQ를 사용한 패킷 데이터 전송의 성능을 분석하고 처리율 분석을 위한 간단한 방식을 제시한다. 분석을 통하여 적은 크기의 패킷 데이터 전송은 버스트 홈 네트워크 채널에서 우수한 성능을 얻을 수 있었다.
모바일 네트워크 사용량이 급증함에 따라 트래픽 수요 문제를 해결하기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 특히 네트워크 환경 측정 분야는 정확한 분석을 통해 네트워크상에 발생되는 문제들의 원인을 찾아냄으로써 트래픽 수요 문제를 해결할 수 있는 기반을 제공한다. 특히 최근 스마트폰의 수요가 늘어남에 따라 모바일 플랫폼 특성이 네트워크에 미치는 영향을 고려한 측정시스템이 필요하다. 이에 본 논문에서는 모바일 플랫폼을 위한 네트워크 환경 측정 시스템을 설계하였다. 설계된 시스템은 클라이언트를 통하여 얻은 패킷의 정보를 통하여 패킷 전송간의 지연시간과 throughput을 실시간으로 계산한다. 그리고 측정시 클라이언트인 모바일 단말기에 요구되는 계산량을 줄임으로써 모바일 단말기에 걸리는 부하를 최소화하였다. 설계한 시스템을 통하여 네트워크 자원을 최대로 사용하였을 시 Wi-Fi 망이 3G 망보다 짧은 전송지연시간, 높은 최대 throughput, 낮은 손실률을 가지고, Android가 iOS보다 짧은 전송지연시간과 높은 최대 throughput을 가지며, UDP가 TCP보다 긴 전송지연시간, 높은 최대 throughput을 가진다는 것을 확인하였다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제22권3호
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pp.181-188
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2024
Herein, an innovative transmission technique that utilizes the satellite aerial terrestrial integrated network (SATIN) architecture in combination with non-orthogonal multiple access (NOMA) communications is proposed. This approach is designed to significantly enhance communication rates, which is critical for modern and future combat capabilities. The effectiveness of the proposed transmission system is validated by conducting a comparative analysis of the sum-throughput results, considering various numbers of transmission nodes within the SATIN structure. The results and analyses reveal that the proposed method outperforms traditional methods such as spatial division multiple access (SDMA) and time division multiple access (TDMA), especially in terms of reducing data loss. This superior performance is primarily due to the advanced capability of NOMA in minimizing interference between signals, resulting in improved sum-throughput outcomes. The implementation of this method is expected to significantly enhance command communications in manned-unmanned combat systems, thereby bolstering overall combat effectiveness through improved transmission rates.
Wei, Zhiqing;Feng, Zhiyong;Zhang, Qixun;Li, Wei;Gulliver, T. Aaron
Journal of Communications and Networks
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제16권2호
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pp.227-237
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2014
Throughput scaling laws for two coexisting ad hoc networks with m primary users (PUs) and n secondary users (SUs) randomly distributed in an unit area have been widely studied. Early work showed that the secondary network performs as well as stand-alone networks, namely, the per-node throughput of the secondary networks is ${\Theta}(1/\sqrt{n{\log}n})$. In this paper, we show that by exploiting directional spectrum opportunities in secondary network, the throughput of secondary network can be improved. If the beamwidth of secondary transmitter (TX)'s main lobe is ${\delta}=o(1/{\log}n)$, SUs can achieve a per-node throughput of ${\Theta}(1/\sqrt{n{\log}n})$ for directional transmission and omni reception (DTOR), which is ${\Theta}({\log}n)$ times higher than the throughput with-out directional transmission. On the contrary, if ${\delta}={\omega}(1/{\log}n)$, the throughput gain of SUs is $2{\pi}/{\delta}$ for DTOR compared with the throughput without directional antennas. Similarly, we have derived the throughput for other cases of directional transmission. The connectivity is another critical metric to evaluate the performance of random ad hoc networks. The relation between the number of SUs n and the number of PUs m is assumed to be $n=m^{\beta}$. We show that with the HDP-VDP routing scheme, which is widely employed in the analysis of throughput scaling laws of ad hoc networks, the connectivity of a single SU can be guaranteed when ${\beta}$ > 1, and the connectivity of a single secondary path can be guaranteed when ${\beta}$ > 2. While circumventing routing can improve the connectivity of cognitive radio ad hoc network, we verify that the connectivity of a single SU as well as a single secondary path can be guaranteed when ${\beta}$ > 1. Thus, to achieve the connectivity of secondary networks, the density of SUs should be (asymptotically) bigger than that of PUs.
최근 스마트폰과 같은 무선통신기기의 급증으로 인하여 IEEE 802.11 Wi-Fi 네트워크에서 인접 네트워크간의 신호간섭현상이 많이 발생하며, 이와 같은 신호간섭현상은 데이터 전송 품질에도 영향을 미친다. 현재 출시되고 있는 다수의 Wi-Fi 관련 제품들은 높은 데이터 전송률 및 넓은 전송범위를 보여주고 있지만, 반면 이 같은 특성은 인접한 무선기기와의 무선신호간섭 확률도 높게 한다. 무선신호간섭은 무선통신 특성상 피하기 어려운 현상이지만 통신기기의 신호전송범위를 작게 함으로서 최소화할 수 있다. 그러나 작은 신호전송범위는 낮은 송신강도를 의미하므로, 이는 낮은 데이터 전송률로 나타나게 된다. 이에 본 논문에서는 신호강도, 전송률, 신호간섭간의 상호 관계를 분석하고, 송신 강도와 전송률의 tradeoff로서 무선기기의 위치 및 RSSI(Received Signal Strength Indication)에 따라 송신강도를 가변적으로 조절하는 가변 커버리지 기반의 Wi-Fi 네트워크 방식을 제안하고, 이의 성능을 시뮬레이션을 통하여 구한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권5호
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pp.2009-2028
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2018
Considering a dual-hop energy-harvesting (EH) relaying system, this paper advocates novel relaying protocols based on adaptive time power switching-based relaying (AR) architecture for amplify-and-forward (AF) mode. We introduce novel system model relaying network with impacts of co-channel interference (CCI) and derive analytical expressions for the average harvested energy, outage probability, and the optimal throughput of the information transmission link, taking into account the effect of CCI from neighbor cellular users. In particular, we consider such neighbor users procedure CCI both on the relay and destination nodes. Theoretical results show that, in comparison with the conventional solutions, the proposed model can achieve optimal throughput efficiency for sufficiently small threshold SNR with condition of reasonable controlling time switching fractions and power splitting fractions in concerned AR protocol. We also explore impacts of transmission distances in each hop, transmission rate, the other key parameters of AR to throughput performance for different channel models. Simulation results are presented to corroborate the proposed methodology.
본 논문에서는 전력선 통신 (PLC: Power Line Communication) 시스템의 네트워크 데이터 처리량 (throughput)을 구내 (In-building) 환경에서 연구하였다. 전력선 채널은 주파수 선택적 페이딩 주파수 응답을 가지므로 감쇠 및 잡음의 영향을 최소화하기 위해서 adaptive bit loading 방식을 적용한 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조 방식을 사용하였다. 구내 네트워크의 게이트웨이/CPE (Customer Premise Equipment) 전력선 통신 모뎀 사이의 전력선 통신 구간에서 처리할 수 있는 최대 데이터 처리량을 측정하기 위해 iperf 네트워크 성능 측정 툴을 이용하였고, TCP (Transmission Control Protocol) 윈도우 사이즈별 throughput을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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