FEC-based AP downlink transmission schemes for multiple flows: Combining the reliability and throughput enhancement of intra- and inter-flow coding

Wir betrachten Downlink Access Point (AP)-Netzwerke und die entsprechenden zuverlässigen Übertragungsschemata. Es ist bekannt, dass man den Netzwerkverkehr durch Forward-Error-Correcting-Codes (FEC) vor Paketverlusten schützen kann. Zusätzlich zur Gewährleistung einer zuverlässigen Zustellung können FECs die Menge an Rückkopplungsverkehr erheblich reduzieren, was beim Entwurf von Hochleistungs-AP-Protokollen von entscheidender Bedeutung ist.

In dieser Arbeit verallgemeinern wir die FEC-basierten Schemata, die auch als Intra-Flow-Codierungsschemata bekannt sind, für mehrere Downlink-Flows. Im Gegensatz zum klassischen Ansatz, bei dem FEC separat für einzelne Flows durchgeführt wird, schlagen wir ein neues Protokoll MU-FEC vor, das die neue Idee der Inter-Flow-Codierung einbezieht, um den erreichbaren Durchsatz weiter zu erhöhen. Insbesondere garantiert MU-FEC 100 % Zuverlässigkeit, ist unempfindlich und robust gegenüber den zugrunde liegenden Löschwahrscheinlichkeiten, hat einen nahezu optimalen Durchsatz, der höher ist als bei allen bestehenden Inter-Flow-Codierungsprotokollen, und kann praktisch auf 802.11 implementiert werden. Das Design von MU-FEC besteht aus drei Komponenten: Batch-basierte Operationen, eine systematische phasenbasierte Netzwerkcodierungs-Entscheidungspolitik und eine reibungslose Integration von Inter-Flow- und Intra-Flow-Codierung. Wir zeigen analytisch, dass mit MU-FEC ein viel höherer Durchsatz als mit Intra- oder Interflow-Codierung allein erreicht werden kann, und validieren den Leistungsgewinn durch umfangreiche Simulationen. Soweit wir wissen, ist MU-FEC das erste praktische Protokoll, das sowohl Intra-Flow- als auch Inter-Flow-Netzcodierung nutzt, um ein reales Problem in drahtlosen Single-Hop-Netzen zu lösen.