KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.5
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pp.1180-1197
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2013
Network coding is one of the most promising techniques to increase the reliability and reduce the energy consumption for wireless sensor networks (WSNs). However, most of the previous works mainly focus on the network coding for multicast or unicast in WSNs, in spite of the fact that the converge-cast is the most common communication style in WSNs. In this paper, we investigate, for the first time as far as we know, the feasibility of acquiring network coding benefits in converge-cast, and we present that with the ubiquitous convergent structures self-organized during converge-casting in the network, the reliability benefits can be obtained by applying linear network coding. We theoretically derive the network coding benefits obtained in a general convergent structure, and simulations are conducted to validate our theoretical analysis. The results reveal that the network coding can improve the network reliability considerably, and hence reduce number of retransmissions and improve energy-efficiency.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.4
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pp.659-665
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2015
Recent studies on network coding scheme for increasing transmission efficiency of the network has been actively conducted. In this paper, we apply RLNC in sub-packet unit and propose a joint scheme of sub-packet level network coding and LDPC code. The proposed method can have similar ability of network coding and obtain further error correction capability. The simulation results show that the proposed one enhances error correction capability compared to the case using only LDPC when extra packets are received.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.38A
no.4
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pp.295-302
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2013
In the network coding, throughput can be increased by allowing the transformation of the received data at the intermediate nodes. However, the adversary can obtain more information at the intermediate nodes and make troubles for decoding of transmitted data at the sink nodes by modifying transmitted data at the compromised nodes. In order to resist the adversary activities, various information theoretic or cryptographic secure network coding schemes are proposed. Recently, a secure network coding based on the cryptographic hash function can be used at the random network coding. However, because of the computational resource requirement for cryptographic hash functions, networks with limited computational resources such as sensor nodes have difficulties to use the cryptographic solution. In this paper, we propose a new secure network coding scheme which uses linear transformations and table lookup and safely transmits n-1 packets at the random network coding under the assumption that the adversary can eavesdrop at most n-1 nodes. It is shown that the proposed scheme is an all-or-nothing transform (AONT) and weakly secure network coding in the information theory.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2011.07a
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pp.310-313
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2011
Broadcasting nature of wireless communications makes it possible to apply opportunistic network coding (OPNC) by overhearing transmitted packets from a source to sink nodes. However, it is difficult to apply network coding to the topology of multiple relay and sink nodes. We propose to use relay node selection, which finds a proper node for network coding since the OPNC alone in the topology of multiple relays and sink nodes cannot guarantee network coding gain. The proposed system is a novel combination of wireless network coding and relay selection, which is a key contribution of this paper. In this paper, with the consideration of channel state and potential network coding gain, we propose relay node selection techniques, and show performance gain over the conventional OPNC and a channel-based selection algorithm in terms of average system throughput.
Bek, Joo-Ha;Lee, Dong-Hoon;Lee, Jae-Young;Heo, Jun
Journal of Broadcast Engineering
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v.17
no.1
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pp.95-107
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2012
Network coding was proposed to increase the achievable throughput of multicast in a network. Recently, combining network coding into user cooperation has attracted research attention. For cooperative transmission schemes with network coding, users combine their own and their partners messages by network coding. In previous works, it was shown that adaptive DF with network coding can achieve diversity gain and additional throughput gain. In this paper, to improve performance of conventional protocols and maximize advantage of using network coding, we propose a new network coding based user cooperation scheme which uses adaptively amplify-and-forward and decode-and-forward according to interuser channel status. We derive outage probability bound of proposed scheme and prove that it has full diversity order in the high SNR regime. Moreover, based on the outage bound, we compute optimal power allocation for the proposed scheme.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.7
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pp.3470-3493
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2019
IEEE 802.11s-based infrastructure Wireless Mesh Networks (iWMNs) are envisaged as a promising solution to provide ubiquitous wireless Internet access. The limited network capacity is a problem mainly caused by the medium contention between mesh users and the mesh access points (MAPs), which gets worst when the mesh clients employ the Transmission Control Protocol (TCP). To mitigate this problem, we use wireless network coding (WNC) in the MAPs. The aim of this proposal is to take advantage of the network topology around the MAPs, to alleviate the contention and maximize the use of the network capacity. We evaluate WNC when is used in MAPs. We model the formation of coding opportunities and, using computer simulations, we evaluate the formation of such coding opportunities. The results show that as the users density grows, the coding opportunities increase up to 70%; however, at the same time, the coding delay increments significantly. In order to reduce such delay, we propose to adaptively adjust the time that a packet can wait to catch a coding opportunity in an MAP. We assess the performance of moving-average estimation methods to forecast this adaptive sojourn time. We show that using moving-average estimation methods can significantly decrease the coding delay since they consider the traffic density conditions.
Application of network coding in wireless two-way relay channels (TWRC) has received much attention recently because its ability to improve throughput significantly. In traditional designs, network coding operates at upper layers above (including) the link layer and it requires the input packets to be correctly decoded. However, this requirement may limit the performance and application of network coding due to the unavoidable fading and noise in wireless networks. In this paper, we propose a new wireless network coding scheme for TWRC, which is referred to as soft network coding (SoftNC), where the relay nodes applies symbol-by-symbol soft decisions on the received signals from the two end nodes to come up with the network coded information to be forwarded. We do not assume further channel coding on top of SoftNC at the relay node (channel coding is assumed at the end nodes). According to measures of the soft information adopted, two kinds of SoftNC are proposed: amplify-and-forward SoftNC (AF-SoftNC) and soft-bit-forward SoftNC (SBF-SoftNC). We analyze the both the ergodic capacity and the outage capacity of the two SoftNC schemes. Specifically, analytical form approximations of the ergodic capacity and the outage capacity of the two schemes are given and validated. Numerical simulation shows that our SoftNC schemes can outperform the traditional network coding based two-way relay protocol, where channel decoding and re-encoding are used at the relay node. Notable is the fact that performance improvement is achieved using only simple symbol-level operations at the relay node.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.8
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pp.2875-2893
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2015
Existing coding aware routing algorithms focused on novel routing metric design that captures the characteristics of network coding. However, in packet coding algorithm, they use opportunistic coding scheme which didn't consider the queue state of the coding node and are equivalent to the conventional store-and-forward method in light traffic load condition because they never delay packets and there are no packets in the output queue of coding node, which results in no coding opportunity. In addition, most of the existing algorithms assume that all flows participating in the network have equal rate. This is unrealistic since multi-rate environments are often appeared. To overcome above problem and expand network coding to light traffic load scenarios, we present an enhanced coding-aware routing algorithm based on queue state and local topology (OQMCAR), which consider the queue state of coding node in packet coding algorithm where the control policy is of threshold-type. OQMCAR is a unified framework to merge single rate case and multiple rate case, including the light traffic load scenarios. Simulations results show that our scheme can achieve higher throughput and lower end-to-end delay than the current mechanisms using COPE-type opportunistic coding policy in different cases.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.3
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pp.1193-1209
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2015
Network coding is promising to maximize network throughput and improve the resilience to random network failures in various networking systems. In this paper, the problem of providing efficient confidentiality for practical network coding system against a global eavesdropper (with full eavesdropping capabilities to the network) is considered. By exploiting a novel combination between the construction technique of systematic Maximum Distance Separable (MDS) erasure coding and traditional cryptographic approach, two efficient schemes are proposed that can achieve the maximum possible rate and minimum encryption overhead respectively on top of any communication network or underlying linear network code. Every generation is first subjected to an encoding by a particular matrix generated by two (or three) Vandermonde matrices, and then parts of coded vectors (or secret symbols) are encrypted before transmitting. The proposed schemes are characterized by tunable and measurable degrees of security and also shown to be of low overhead in computation and bandwidth.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.3C
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pp.170-174
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2011
We introduce the network coding which cooperative communication for two-way relay channel. We propose a new network coding scheme using orthogonality for cooperative communication system. The proposed network coding scheme via orthogonal mapping shows better BER performance because proposed scheme weakens error propagation which is disadvantage of DF scheme. And proposed scheme maintains same throughput compared to conventional scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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