AbstractsBiology & Animal Science

Systematic network coding for lossy line networks

by Paresh Saxena




Institution: Universitat Autònoma de Barcelona
Department:
Year: 2015
Keywords: Network coding; Line networks; Tecnologies
Record ID: 1125313
Full text PDF: http://hdl.handle.net/10803/287982


Abstract

Esta tesis doctoral se centra en esquemas de codificación de red sistemáticos (SNC por sus siglas en inglés para systematic network coding) a nivel de paquete para proporcionar resistencia a la pérdida de paquetes en redes lineales con pérdidas. En la teoría, la codificación de red ( network coding ) es conocida por la mejora en rendimiento y fiabilidad en redes con pérdidas. Sin embargo, la traducción de la teoría del network coding en soluciones prácticas comprende algunos desafíos críticos. Esta tesis aborda estos desafíos e investiga soluciones de network coding que puedan ser usadas en la práctica para diferentes instancias de redes lineales con pérdidas. Los objetivos principales de esta tesis doctoral son: 1) desarrollar un modelo matricial que permita el tratamiento analítico de network coding para redes con pérdidas, 2) investigar de manera semi-analítica el rendimiento alcanzable y la fiabilidad para redes lineales, un simple pero útil modelo de red conceptual, 3) desarrollar esquemas prácticos de network coding para redes lineales que superen significativamente el rendimiento del estado del arte en esquemas basados puramente en la correción de borrado hacia adelante (FEC por sus siglas en ingles para forward erasure correction), y 4) estar en línea con los esfuerzos del equipo de trabajo de la investigación en internet, Internet Research Task Force (IRTF) y presentar contribuciones. Las contribuciones de esta tesis, tal que se cumplen los objetivos son las siguientes. Primero, investigamos el uso de SNC en redes con pérdida de un solo salto. Desarrollamos un modelo matricial para este caso sin re-codificar en la red. Esto nos permite comparar códigos separables de máxima distancia (MDS por su sigla en inglés) con SNC cuando se usan únicamente como FEC. Derivamos la mínima distancia de SNC y mostramos que SNC puede proporcionar fiabilidad tan cercana al MDS como se desee y lo permita el tamaño del campo. Simulamos aplicaciones prácticas a nivel de capa de aplicación de la pila de protocolos con dos resultados concretos. Primero, se muestra que utilizando decodificación progresiva de SNC se alcanzan retardos más bajos que con un código MDS y segundo, se obtiene una distribución óptima del ancho de banda para la tasa de network coding mientras se aplica SNC in redes con bandas limitadas. Segundo, investigamos la aplicación de SNC en redes de dos saltos con pérdidas. Extendemos el modelo matricial para redes con un nodo intermedio. Usando el planteamiento semi-análitico, estudiamos y caracterizamos la fiabilidad y tasa alcanzable como una función de la tasa de network coding y de la capacidad de la red. Simulamos las aplicaciones prácticas en la capa de enlace del estándar Digital Video Broadcasting via Satellite-Second Generation (DVB-S2). Proponemos un marco con arquitectura y encapsulamiento tal que se pueda usar network coding en protocolos de la capa de enlace del DVB-S2. Tercero, extendemos el modelo matricial para una red con varios nodos intermedios. Esto nos permite entender el marco…