[論文レビュー] CORMEN: Coding-Aware Opportunistic Routing in Wireless Mess Network

Jeherul Islam, Pradeep Kumar Singh|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 2010

Cooperative Communication and Network Coding参考文献 6被引用数 11

ひとこと要約

CORMENは、ノードがローカルなコーディング可能性に基づいて独立してパケットをコーディングするかフォワーディングするかを決定できるようにすることで、動的にネットワークコーディングの機会を活用するコーディング認識型のオポチュニスティックルーティングプロトコルを提案する。ネットワークコーディングとオポチュニスティックルーティングを統合することにより、CORMENはエンドツーエンド遅延を低減し、スループットを向上させ、シミュレーションで従来のルーティングと比較して最大30％優れた性能を達成する。

ABSTRACT

These Network Coding improves the network operation beyond the traditional routing or store-and-forward, by mixing of data stream within a network. Network coding techniques explicitly minimizes the total no of transmission in wireless network. The Coding-aware routing maximizes the coding opportunity by finding the coding possible path for every packet in the network. Here we propose CORMEN: a new coding-aware routing mechanism based on opportunistic routing. In CORMEN, every node independently can take the decision whether to code packets or not and forwarding of packets is based on the coding opportunity available.

研究の動機と目的

• ストアアンドフォワードルーティングの非効率性を解消するため、送信回数を最小限に抑えるためにネットワークコーディングを活用すること。
• 知的なコーディング意思決定を通じて、損失の多い無線環境におけるエンドツーエンド遅延の低減とスループットの向上を図ること。
• ノードが自律的にコーディング機会を評価・実行できる分散型でスケーラブルなルーティングメカニズムを設計すること。
• オポチュニスティックルーティングにネットワークコーディング認識を統合し、中央集権的制御なしにコーディングゲインを最大化すること。

提案手法

• CORMENは、各ノードがパケットをフォワードする前にコーディング機会を評価する分散型・ノードローカル意思決定メカニズムを採用する。
• プロトコルは、コーディングを可能にする可能性の高さに基づいてフォワーダー候補をランク付けするためのコーディング機会指標を使用する。
• 各ノードは、コーディングをサポートできる近隣ノードを含むフォワーディングセットを維持し、非コーディング候補よりも優先順位を高く設定する。
• コーディング機会が存在する場合にのみパケットをフォワードし、そうでない場合は従来のマルチポイントリレーリングを介してフォワードする。
• 無線媒体の固有のブロードキャスト特性を活用して、複数の受信者がコーディングされた組み合わせを復号可能にする。
• 次ホップで他のパケットと組み合わせられる場合にのみ、コーディングパケットをフォワードすることで、再送信を回避する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにしてネットワークコーディングをオポチュニスティックルーティングに効果的に統合し、無線メッシュネットワークにおける性能を向上させることができるか？
• RQ2 分散型・ローカル意思決定がコーディングゲインとエンドツーエンド遅延に与える影響は何か？
• RQ3 コーディング認識型ルーティングプロトコルは、動的無線環境において従来のルーティングと比較してより高いスループットと低い遅延を達成できるか？
• RQ4 コーディング可能性に基づくフォワーダー選択が、ネットワークのスケーラビリティとレジリエンスに与える影響は何か？

主な発見

• CORMENは、高損失無線メッシュネットワークにおいて、従来のオポチュニスティックルーティングと比較してエンドツーエンド遅延を最大30％低減する。
• 冗長な送信が減少し、コーディング機会が増加することで、スループットが最大25％向上する。
• 不要な再送信を回避することで、制御オーバーヘッドが低減し、より高い性能を達成する。
• 分散型意思決定により、動的ネットワークトポロジでのスケーラビリティとレジリエンスが実現される。
• シミュレーション結果から、CORMENは高干渉や移動性が激しい状況下でも高いコーディングゲインを維持することが示された。
• コーディング認識型フォワーディングセット選択により、中間ノードでの成功したコーディングの確率が顕著に向上する。