Cross-layer design and evaluation of raptor codes for reliable and efficient multimedia content transmission over wlans
Wlan'lar üzerinden güvenilir ve verimli multimedya i̇çeriği i̇letimi için raptor kodlarinin katmanlar-arasi tasarimi ve değerlendirilmesi
- Tez No: 710661
- Danışmanlar: PROF. DR. ANDREW NIX
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Bristol
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 195
Özet
Çoklu ortam uygulamalarına olan talep artıyor ve mevcut noktadan noktaya veri iletişim sistemleri, yüksek veri hızlı çoklu ortam iletimi gereksinimlerini karşılayamıyor. Bu, daha spektral olarak verimli noktadan çok noktaya hizmetlerin tanıtımına yol açar. Bununla birlikte, güvenilir olmayan kablosuz kanallar üzerinden büyük verilerin heterojen ve büyük bir alıcı popülasyonuna verimli bir şekilde iletilmesi, karmaşık çok noktaya yayın teknikleri gerektirir. Bu tezin amacı, çok noktaya yayın yapan WLAN iletimi için uçtan uca güvenilirlik sağlayan uygulama katmanı çözümlerinin faydalarını tasarlamak ve ölçmektir. Bu amaçla, gerçekçi dış ortamlarda çok girişli çok çıkışlı (MIMO) kanallar üzerinden yüksek veri hızlı video iletmek için en son RaptorQ (RQ) kodlarına dayalı katmanlar arası tasarım sunulmaktadır. Mekansal çoğullama (SM) sistemleri için RQ kod performansı araştırılır. Farklı MIMO kanal koşulları altında optimum sistem parametrelerini tanımlamak için ayrıntılı bir katmanlar arası simülatör kullanılır. Kanallar, son teknoloji ürünü bir 3D ışın izleme aracı kullanılarak oluşturulur ve gerçekçi dış ortamlarda performansı değerlendirmek için kullanılır. Raptor kodlarının kullanılmasıyla, MIMO kanalları arasındaki korelasyona bağlı olarak gerekli sinyal-gürültü oranında (SNR) 10 dB'ye kadar iyileştirme yapılabileceği gösterilmiştir. Güvenilirliği ve iletim verimliliğini artırmanın bir yolu olarak SM'de Raptor kod uygulama katmanı ileri hata düzeltmesini (AL-FEC) dikkate alan uyarlanabilir bir MIMO tekniği önerilmiştir. Önerilen sistemin faydaları, sahaya özel bir vaka çalışması kullanılarak vurgulanmıştır. Bu tez, WLAN'lar üzerinden kablosuz çok noktaya yayın için Raptor kodlarına dayalı bir FEC döngüsel veri iletim modeli önermektedir. Sıralı ve serpiştirilmiş modeller olmak üzere farklı döngüsel veri iletim modelleri tasarlanır ve gerçekçi ortamlarda değerlendirilir. Aralıklı döngüsel veri iletim modelinin, sıralı modele kıyasla daha düşük indirme süresi ve daha üstün kapsama alanı sağladığı gösterilmiştir. Kullanıcı kapsamı, AP yoğunluğu ve veri indirme süresi arasındaki dengenin karmaşık bir gerçek dünya ortamında yönetilmesini sağlayan eksiksiz bir sistem tasarım metodolojisi sunulmaktadır. Ayrıca, önerilen çok noktaya yayın yapan döngüsel veri iletim sistemi deneysel ölçümlerle doğrulanmıştır. Bu tez, pratik bir Wi-Fi tabanlı sunucu/istemci sisteminde RQ kodlarının ve döngüsel veri iletimi uygulanmasına ilişkin ilk ayrıntılı analizi sunar. Gelen paket hızının cihazın veri iletim trafik yeteneğini aştığı kısıtlı bilgisayar platformlarında sistem performansına çoğunlukla donanım ve yazılım sınırlamalarının hakim olduğu gösterilmiştir. RQ parametreleri ölçümler yoluyla değerlendirilir. Daha kaliteli bir deneyim sağlamak için Raptor kaynak blok uzunluğu K ≤ 200 ve sembol boyutu T ≥ 1000 bayt seçilmesi önerilir. Son olarak, Raptor kodlarına dayalı olarak, IEEE 802.11 WLAN'lar üzerinden güvenilir ve ölçeklenebilir çok noktaya yayın sağlayan uyarlanabilir bir FEC döngüsel veri iletim sistemi önerilmiştir. Uyarlanabilir sistemin, ortalama indirme süresini önemli ölçüde azalttığı, memnun kullanıcıların yüzdesini artırdığı ve uygun tasarım parametreleriyle bir çok noktaya yayın ağındaki değerli radyo ve ağ kaynaklarını etkin bir şekilde kullandığı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
The demand for multimedia applications is increasing and existing point-to-point data communication systems cannot meet the requirements for high data rate multimedia transmission. This leads to the introduction of more spectrally efficient point-to-multipoint services. However, efficiently transmitting large data to a heterogeneous and large receiver population over unreliable wireless channels requires sophisticated multicast techniques. The aim of this thesis is to design and quantify the benefits of application layer solutions that provide end-to-end reliability for multicast WLAN transmission. To this end, a cross-layer design based on the latest RaptorQ (RQ) codes for transmitting high data rate video over the multiple input multiple output (MIMO) channels in realistic outdoor environments is presented. RQ code performance is investigated for spatial multiplexing (SM) systems. A detailed cross-layer simulator is used to define the optimum system parameters under different MIMO channel conditions. The channels are generated using a state-of-the-art 3D ray tracing tool and are used to evaluate performance in realistic outdoor environments. It is shown that with the use of Raptor codes there can be up to 10 dB improvement in the required signal to noise ratio (SNR) depending on the correlation between the MIMO channels. An adaptive MIMO technique is proposed that considers Raptor code application layer forward error correction (AL-FEC) in SM as a means to enhance reliability and transmission efficiency. The benefits of the proposed system are highlighted using a site specific case study. This thesis proposes a FEC carousel model based on Raptor codes for wireless multicast transmission over WLANs. Different carousel models, namely sequential and interleaved models, are designed and evaluated in realistic environments. It is shown that the interleaved carousel model provides a lower download time and superior coverage as compared to the sequential model. A complete system design methodology that enables the trade-off between user coverage, AP density and data download time to be managed in a complex real-world environment is presented. Furthermore, the proposed multicast carousel system is validated via experimental measurements. This thesis presents the first detailed analysis on the implementation of RQ codes and data carousels in a practical Wi-Fi based server/client system. It is shown that system performance is mostly dominated by hardware and software limitations on constrained host platforms where the incoming packet rate exceeds the device`s ability to consume the traffic. RQ parameters are evaluated through measurements. It is recommended to choose Raptor source block length K≤ 200 and symbol size T ≥ 1000 bytes in order to provide a better quality of experience. Finally, an adaptive FEC carousel system, which provides reliable and scalable multicast transmissions over the IEEE 802.11 WLANs, based on Raptor codes is proposed. It is shown that the adaptive system significantly reduces the average download time, increases the percentage of satisfied users and effectively utilises the valuable radio and network resources in a multicast network with suitable design parameters.
Benzer Tezler
- Assessment of construction structure problems in high temperature in Iraq
Başlık çevirisi yok
MOHAMMED ALDHAIDAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiAltınbaş Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCER.CELIK
- Mikrodalga frekanslarında ince ve geniş bantlı elektromagnetik soğurucu tasarımı için optimizasyon yaklaşımı
Optimization approach to the design of thin and broadband electromagnetic absorber for microwave frequencies
KADİR ORKUN MISIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT TAYFUN GÜNEL
- Fabrication and characterization of support layer for thin film nanocomposite desalination membranes
İnce film nanokompozit desalinasyon membranları için destek tabakası üretimi ve karakterizasyonu
KADER ÖZGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY
- Elmas benzeri karbon kaplamanın implant üstyapı parçaları arası galvanik korozyona etkinliğinin incelenmesi.
Efficiency of diamond like carbon coating on the galvanic corrosion between implant suprastuctures.
AHMET ÖZKÖMÜR
Doktora
Türkçe
2008
Diş HekimliğiÇukurova ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TOLGA AKOVA
- Ahşap dış duvarların İstanbul'daki uygulamalar üzerinden incelenmesi, ısıl ve nemsel performansın benzetim ile değerlendirilmesi
Examination of wooden external walls through implementations in Istanbul, and evaluation of hygrothermal performance by simulation
BEGÜM SAMANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA KUŞ