420 likes | 505 Views
Explore the implementation and performance evaluation of network coding for cooperative mobile devices. Learn about energy efficiency, testing environments, and the benefits of network coding in enhancing data transmission and reducing energy consumption.
E N D
Implementation and Performance Evaluation ofNetwork Coding for Cooperative Mobile Devices Morten V. Pedersen, Frank H.P. Fitzek and Torben LarsenImplementação e Avaliação de Desempenho deRede Cooperativa de Codificação para Dispositivos Móveis ICC Workshop, 2008 Michel Albonico
Roteiro • Introdução • Fundamentos da Economia de Energia • Ambiente de Testes • Network Coding Aplicado a Dispositivos Móveis • Conclusão • Análise Crítica
Introdução • A Performance é medida através de throughput, delay e consumo de energia • Sistemas puramente celular: • O dispositivo móvel é somente conectado à estação base • Rede sem fio cooperativa: • Além da rede celular, estabelece um link com os dispositivos próximos
Introdução • Sistemaspuramentecelular:
Introdução • Redesemfiocooperativa:
Introdução • Download de dados com cooperação e sem cooperação:
Introdução • Sem cooperação: • Cada dispositivo móvel precisa receber 2 pacotes do link de cellular • Taxa de transmissão baixa • Delay e consumo de energia consideráveis
Introdução • Cooperação I: • Dois celulares irão receber 1 pacote cada do Link Cellular • Encaminham estes para as entidades cooperativas • Pela rede de cooperação os pacotes são enviados em paralelo
Introdução • Cooperação II: • Necessita de um dispositivo intermediário
Introdução • Cooperação e Network Coding: • Broadcast (adicionado com técnicas de codificação) para distribuir na rede de cooperação
Introdução • N é igual ao número de Dispositivos Móveis no cluster • Um ambiente com N dispositivos cooperando é N vezes mais rápido que uma rede convencional • Em caso de erro poderá haver muita retransmissão • Network Coding diminui isso
Introdução • Network Coding evita retransmissões • Aumenta o número de pacotes (Aumento no consumo de energia)
Fundamentosdaeconomia de energia • Quatro estados para o consumo de energia: • Sending (enviando) • Receiving (recebendo) • Idle (escutando o canal, diferente de sleeping) • Coding (codificando)
Fundamentosdaeconomia de energia • Foram utilizados celulares N95 e os parâmetros para o mesmo • Consumo de energia como parâmetro muito importante
Fundamentosdaeconomia de energia • Rede IEEE 802.11b/g: • Utilizada para cooperação • Distancia entre 3 e 30m
Fundamentosdaeconomia de energia • Rede Celular (2G/3G): • Usada na comunicação com a Estacao Base • sending?
Fundamentosdaeconomia de energia • Rede IEEE 802.11b/g:
Fundamentosdaeconomia de energia • Network Coding: • Menorconsumo no processo de Idle
Ambiente de Testes • N nós dispostos ao redor de um nó interno • N + 1 (Número de nós)
Ambiente de Testes • Um par de nós é disposto em lados opostos e tentam trocar pacotes • Formando N/2 clusteres de cooperação
Ambiente de Testes • Os pacotes são transmitidos em slots de tempo fixo • Somente um nó pode utilizar o canal para transmitir • Os nós não comunicam-se diretamente, necessitam de um nó intermediário
Ambiente de Testes • (N + 1) estados possíveis em um slot • Somente tres possíveis estados em um determinado slot: • sending • receiving • idle
Ambiente de Testes • Tres casos difentes quanto à comunicação: • PureRelaying • Pure network Coding • Network Conding in Team
Ambiente de Testes • PureRelaying: • Cada nó envia para o meio e este repassa para o destino • O número de recebimentos é igual ao número de envios • Delay igual ao número de Slots • SenderSlots = 2N • 1 Envia / 1 Recebe (Centro) / (N - 1) Idle • Centro Envia / 1 Recebe / (N - 1) Idle
Ambiente de Testes • Pure Relaying:
Ambiente de Testes • Pure Network Coding: • Cada transmissão para um nó específico é ouvida por todos os demais • O nó do meio recebe as transmissões de todos os nós externos • Codifica todos os pacotes em um único e envia a todos por broadcast (O pacote não ficaria muito grande?)
Ambiente de Testes • Pure Network Coding: • A codificação habilita a requisição de um novo pacote caso o mesmo seja perdido • Receiving = N - 1 • Todos menos o q enviou • SendingSlots = N + 1 • N – Todos enviam para o centro • 1 – O centro envia o broadcast
Ambiente de Testes • Pure Network Coding:
Ambiente de Testes • Network Coding in Team: • Pares pertencem a grupos • T é o número de grupos • O nó do centro recebe todos as transmissões e cria os pacotes codificados para cada grupo • N + T Slotes para envio • N – Todos os nós externos podem enviar • T – O nó do central envia para cada grupo
Ambiente de Testes • Network Coding in Team:
Ambiente de Testes • Exemplo usando 96 nós externos e 1 central (Consumo de energia) • PureRelaying (D = 2N = 96) sending: 192 x 1,62 = 311,04 receiving: 192 x 1,37 = 263,04 idle: 18240 x 0,979 = 17856,96 total: 18431,04 W
Ambiente de Testes • Pure Coding (D = N + 1 = 97) sending: 97 x 1,62 = 157,14 receiving: 9216 x 1,37 = 12625,92 idle: 96 x 0,041 = 3,936 coding: 0,593 total: 12787,59 W
Ambiente de Testes • Pure Coding in Team (D = N + T = 100) sending: 100 x 1,62 = 162,00 receiving: 2304 x 1,37 = 3156,48 idle: 7296 x 0,041 = 299,14 coding: 0,593 total: 3618,21 W
Ambiente de Testes • PureCoding in Team • Conforme cresce o número de grupos, o consumo de energia aumenta, assim como o delay
Network Coding Aplicado a DispositivosMóveis • Existencia de um Servidor de Cooperação (Cooperation Server) • Todos os dispositivos conectam ao servidor para obter acesso aos serviços • Servidor detecta na vizinhança se alguém já teve acesso ao serviço e se este pode cooperar
Network Coding Aplicado a DispositivosMóveis • Aplicação no dispositivomóvel: • Podeconterfluxos de dados de diferentesaplicações • Pacotesbaixadossãoarmazenados no flow cache • Peer info: informaçõesparaosdemaisdispositivos • Output queue:pacotes a seremenviadosaosoutrosdispositivos
Conclusões • A combinação de redes wireless cooperativas e Network Coding traz benefícios em troughput, delay e consumo de energia • Cuidado com idéia de Network CodingTeam, pois deve haver balanceamento entre delay e consumo de energia
Conclusões • O consumo de energia para o estado de idleem redes WLAN é o ponto chave de todo o processo • Trabalhos futuros: Estratégia para Servidores de Cooperação e Network Coding em dispositivos móveis
AnáliseCrítica • Em poucos pontos trata de questões de troughput • Ambiente com poucos grupos ( <= 4) seriam interessantes? • Pouco explicado como o Network Coding diminui o consumo de energia em modo idle • Quantos hosts por grupo? Como são definidos? (Network CodingTeam)
AnáliseCrítica • Descrever melhor o ambiente de testes • Já que vários pacotes são codificados em um único, seu tamanho não torna-se muito grande?