본 논문에서는 group delay가 위성 통신 시스템에 미치는 영향을 분석한다. 일정한 상수가 아닌 group delay에서는 신호의 위상 왜곡이 발생한다. Group delay는 특성에 따라 linear, parabolic, cubic으로 모델링할 수 있다. 각각의 group delay 특성을 위성통신 시스템에 적용하여 BER(bit error rate)을 분석한다. Group delay는 신호의 대역폭이 커질수록 신호에 미치는 영향이 커지는 특성을 갖고 있으며, 위성 통신 시스템의 정보 전송속도가 1Mbps, 4Mbps, 8Mbps 의 세 가지인 경우에 대하여 BER을 분석한다. 이때 channel coding으로는 구속장이 7이고, code rate 1/2인 convolution coding과 7/8 punctured convolution coding 를 이용한다. BER = $10^{-5}$을 만족하는 요구 SNR을 관찰하였을 때, group delay의 영향을 받는 데이터는 group delay의 영향을 받지 않은 데이터에 비해 요구 SNR은 최소 0.3㏈에서 최대 4.4㏈으로 증가한다. 이들 중 group delay에 의한 영향이 가장 큰 경우는 group delay의 특성이 linear 특성이고 channel coding이 7/8 puncture convolution coding, 전송속도가 8 Mbps인 경우로서 이때 요구 SNR은 4.4㏈증가한다.
Smart metering is one of the most implementable internet-of-thing service. In order to implement the smart metering, a wireless communication network should be newly designed and evaluated so as to satisfy quality-of-service of smart metering. In this paper, we consider a wireless network for the smart metering implemented with multi-purpose wireless chips and channel coding-functioned micro controllers. Especially, channel coding is newly adopted to improve successful frame transmission probability. Based on the successful frame transmission probability, average transmission delay and delay violation probability are analyzed. Using the analytical results, service coverage expansion is evaluated. Through the delay analysis, service feasibility can be verified. According to our results, channel coding needs not to be utilized to improve the delay performance if the smart metering service coverage is several tens of meters. However, if more coverage is required, chanel coding adoption definitely reduces the delay time and improve the service feasibility.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권7호
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pp.3470-3493
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2019
IEEE 802.11s-based infrastructure Wireless Mesh Networks (iWMNs) are envisaged as a promising solution to provide ubiquitous wireless Internet access. The limited network capacity is a problem mainly caused by the medium contention between mesh users and the mesh access points (MAPs), which gets worst when the mesh clients employ the Transmission Control Protocol (TCP). To mitigate this problem, we use wireless network coding (WNC) in the MAPs. The aim of this proposal is to take advantage of the network topology around the MAPs, to alleviate the contention and maximize the use of the network capacity. We evaluate WNC when is used in MAPs. We model the formation of coding opportunities and, using computer simulations, we evaluate the formation of such coding opportunities. The results show that as the users density grows, the coding opportunities increase up to 70%; however, at the same time, the coding delay increments significantly. In order to reduce such delay, we propose to adaptively adjust the time that a packet can wait to catch a coding opportunity in an MAP. We assess the performance of moving-average estimation methods to forecast this adaptive sojourn time. We show that using moving-average estimation methods can significantly decrease the coding delay since they consider the traffic density conditions.
네트워크 코딩은 소스의 패킷이 최종 목적지로 전송되는 데 있어 총 전송 횟수를 줄여 전체 네트워크 측면에서 성능(throughput)의 이득이 있기 때문에 현재 매우 각광받고 있는 무선 기술 중 하나이다. 하지만 소스의 패킷을 최종 목적지까지 보내는데 거치게 되는 중간의 코딩 노드가 다른 소스의 패킷을 네트워크 코딩(XOR)하는 데 필요로 하는 시간(processing delay)과 다른 패킷이 전송될 때까지 해당 패킷이 큐에서 기다려야 하는 시간(queuing delay)이 추가적으로 필요하기 때문에 delay측면에서 손해를 볼 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이런 queuing delay가 각 소스에서 발생한 패킷들의 arrival rate에 매우 의존적임을 분석한다. 또한 패킷 arrival rate에 따른 동적인 트래픽 상태에서 네트워크 코딩을 사용하지 않을 때(DCF without XOR)와 사용할 때(DCF with XOR)를 지연 시간 분석을 통해 비교한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권12호
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pp.4389-4410
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2014
Network coding is a promising technology that increases system throughput by reducing the number of packet transmissions from the source node to the destination node in a saturated traffic scenario. Nevertheless, some packets can suffer from end-to-end delay, because of a queuing delay in an intermediate node waiting for other packets to be encoded with exclusive or (XOR). In this paper, we analyze the delay according to packet arrival rate and propose two network coding schemes, iXOR (Intelligent XOR) and oXOR (Optimal XOR) with Markov Decision Process (MDP). They reduce the average delay, even under an unsaturated traffic load, through the Holding-${\chi}$ strategy. In particular, we are interested in the unsaturated network scenario. The unsaturated network is more practical because, in a real wireless network, nodes do not always have packets waiting to be sent. Through analysis and extensive simulations, we show that iXOR and oXOR are better than the Distributed Coordination Function (DCF) without XOR (the general forwarding scheme) and XOR with DCF with respect to average delay as well as delivery ratio.
This paper addresses the issue of throughput-delay of one-to-many wireless multi-hop flows based on random linear network coding (RLNC). Existing research results have been focusing on the single-hop model which is not suitable for wireless multi-hop networks. In addition, the conditions of related system model are too idealistic. To address these limitations, we herein investigate the performance of a wireless multi-hop network, focusing on the one-to-many flows. Firstly, a system model with multi-hop delay was constructed; secondly, the transmission schemes of system model were gradually improved in terms of practical conditions such as limited queue length and asynchronous forwarding way; thirdly, the mean delay and the mean throughput were quantified in terms of coding window size K and number of destination nodes N for the wireless multi-hop transmission. Our findings show a clear relationship between the multi-hop transmission performance and the network coding parameters. This study results will contribute significantly to the evaluation and the optimization of network coding method.
The network coding mechanism has attracted much attention because of its advantage of enhanced network throughput which is a desirable characteristic especially in a multi-hop wireless network with limited link capacity such as the device-to-device (D2D) communication network of 5G. COPE proposes to use the XOR-based network coding in the two-hop wireless network topology. For multi-hop wireless networks, the Distributed Coding-Aware Routing (DCAR) mechanism was proposed, in which the coding conditions for two flows intersecting at an intermediate node are defined and the routing metric to improve the coding opportunity by preferring those routes with longer queues is designed. Because the routes with longer queues may increase the delay, DCAR is inefficient in delivering real-time multimedia traffic flows. In this paper, we propose a network coding-aware routing protocol for multi-hop wireless networks that enhances DCAR by considering traffic load distribution and link quality. From this, we can achieve higher network throughput and lower end-to-end delay at the same time for the proper delivery of time-sensitive data flow. The Qualnet-based simulation results show that our proposed scheme outperforms DCAR in terms of throughput and delay.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제1권3호
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pp.152-160
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2012
This paper proposes a frame-level rate control algorithm for low delay video applications to reduce the fluctuations in the bitrate. The proposed algorithm minimizes the bitrate fluctuations in two ways with minimal coding loss. First, the proposed rate control applies R-Q model to all frames including the first frame of every group of pictures (GOP) except for the first one of a sequence. Conventional rate control algorithms do not use any R-Q models for the first frame of each GOP and do not estimate the generated-bit. An unexpected output rate result from the first frame affects the remainder of the pictures in the rate control. Second, a rate-distortion (R-D) cost is calculated regardless of the hierarchical coding structure for low bitrate fluctuations because the hierarchical coding structure controls the output bitrate in rate distortion optimization (RDO) process. The experimental results show that the average variance of per-frame bits with the proposed algorithm can reduce by approximately 33.8% with a delta peak signal-to-noise ratio (PSNR) degradation of 1.4dB for a "low-delay B" coding structure and by approximately 35.7% with a delta-PSNR degradation of 1.3dB for a "low-delay P" coding structure, compared to HM 8.0 rate control.
본 논문에서는 간섭 제한적인 환경의 OFDM 시스템에서 시공간 부호화 기술과 순환지연 다이버시티 기술의 성능을 비교한다. 통신 시스템은 다이버시티 기술을 보통 자신의 성능을 향상시키기 위하여 사용하지만 시스템이 간섭 제한적인 환경에서 동작된다면 다른 사용자에게 미치는 영향도 함께 고려해야 한다. 다른 사용자와의 간섭을 고려하지 않을 때 시공간 부호화 기술은 순환지연 다이버시티 기술보다 우수한 성능을 보이지만 다른 사용자에게 미치는 영향을 함께 고려할 때는 순환지연 다이버시티를 사용하는 것이 더 우수한 성능을 보일 수 있다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권5호
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pp.1682-1701
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2015
In this paper, we propose an intergraded unified imperfect CSI model and investigate the joined effects of feedback delay and channel estimation errors (CEE) for two-hop relaying systems with transmit beamforming and relay selection. We derived closed-form expressions for important performance measures including the exact analysis and lower bounds of outage probability as well as error performance. The ergodic capacity is also included with closed-form results. Furthermore, diversity and coding gains based on the asymptotic analysis at high SNRs are also presented, which are simple and concise and provide new analytical insights into the corresponding power allocation scheme. The analysis indicates that delay effect results in the coding gain loss and the diversity order loss, while CEE will merely cause the coding gain loss. Numerical results verify the theoretical analysis and illustrate the system is more sensitive to transmit beamforming delay compared with relay selection delay and also verify the superiority of optimum power allocation. We further investigate the outage loss due to the CEE and feedback delays, which indicates that the effect of the CEE is more influential at low-to-medium SNR, and then it will hand over the dominate role to the feedback delay.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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