Contributions on networking techniques for wireless relay channels

• Autores: Smrati Gupta
• Directores de la Tesis: María de los Ángeles Vázquez Castro (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2014
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Sofie Pollin (presid.), Francisco A. T. B. N Monteiro (secret.), Elena Simona Lohan (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de las telecomunicaciones
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD  TESEO 
• Resumen

  • En los últimos años, el relaying ha surgido como una poderosa técnica para mejorar la cobertura y el rendimiento de las redes inalámbricas. En consecuencia, la creciente demanda de servicios basados en redes inalámbricas con relays, ha conducido al desarrollo de técnicas de networking nuevas y eficientes. Estas técnicas pueden ser utilizadas en diferentes capas de la pila de protocolos y pueden ser optimizadas para cumplir diversos objetivos, como la maximización del rendimiento, mejora de cobertura, etc. en el marco de las redes existentes. En esta tesis se presenta una serie de contribuciones para las técnicas de networking, utilizando una variedad de herramientas a fin de maximizar el rendimiento de la red y satisfacer las demandas de los usuarios. Para hacer contribuciones efectivas y concretas, hemos seleccionado problemas exigentes en varios aspectos de las técnicas avanzadas de networking en redes inalámbricas y presentamos soluciones hábiles a éstos. En particular, hacemos uso de diferentes herramientas como network coding, técnicas de transmisión cognitiva y teoría de juegos, con el fin de diseñar soluciones para las redes inalámbricas modernas con relays. Las principales técnicas de networking, para diferentes capas de la pila de protocolos, presentadas en esta tesis son las siguientes. En primer lugar, a nivel de capa física, maximizamos el rendimiento de la red mediante la herramienta de network coding en la capa física (PNC) basada en el método compute and forward (CF) en redes con relays. Se sabe que las tasas máximas alcanzables en la transmisión basada en CF están limitadas debido a las aproximaciones de los canales en el relay. Proponemos el Integer Forcing Precoder (IFP), para superar esta limitación. Con la ayuda del IFP, demostramos una posible implementación de la prometedora técnica de CF, que allanaría el camino para un diseño avanzado del precodificador para maximizar el rendimiento de la red. En segundo lugar, en la capa de enlace de la red, maximizamos el rendimiento con el uso de dos herramientas diferentes: (a) network coding junto con una optimización cross-layer condicionada a la calidad de experiencia (QoE), (b) técnicas de transmisión cognitiva. En (a), utilizamos el network coding en la capa de enlace, en coherencia con la optimización cross-layer y demostramos la existencia de compromisos importantes entre rendimiento y QoE alcanzable. Por otra parte, proponemos utilizar factores realistas como la ubicación de los usuarios finales en la red de relays para optimizar el servicio obtenido en presencia de tales compromisos. En (b), utilizamos las técnicas de transmisión cognitiva para analizar la mejora en el rendimiento de una red inalámbrica particular, el sistema de satélites duales (DSS). Además, presentamos un análisis taxonómico exhaustivo de las diferentes técnicas cognitivas en DSS. Con la ayuda de este trabajo, proponemos posibles diseños para las técnicas "inteligentes" de networking, las cuales constituyen una plataforma para maximizar el rendimiento de futuras redes inalámbricas con relays. En tercer lugar, en la capa de transporte-aplicación, maximizamos no sólo el rendimiento, si no también una utilidad conjunta compuesta de rendimiento, QoE y coste del servicio, utilizando herramientas de la teoría de juegos. Consideramos una aplicación de video transmitida por una red inalámbrica en la que las usuarios que compiten tratan de maximizar sus utilidades. Modelamos y predecimos los puntos de equilibrio alcanzados usando repetidas formulaciones del juego, teniendo en cuenta factores reales como la tolerancia de los usuarios y el criterio óptimo de Pareto. Con la ayuda de este trabajo, se demuestra el potencial del uso de técnicas repetidas de teoría de juegos en redes inalámbricas, prometiendo así mejorar el rendimiento del sistema existente de manera categórica. En general, esta tesis presenta propuestas prácticas y efectivas junto con un análisis holístico para diferentes aspectos en el desarrollo de técnicas modernas de networking para redes inalámbricas con relays.