Nutzung des Wireless Broadcast Advantage für codierte Übertragung in drahtlosen Mesh-Netzen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang K. Utschick
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234371568

Das Forschungsvorhaben ist der Untersuchung des so genannten Wireless Broadcast Advantage in drahtlosen Mesh Netzwerken gewidmet. Bisherige theoretische und experimentelle Untersuchungen des Wireless Broadcast Advantage weisen auf erhebliche potentielle Gewinne in drahtlosen Mesh Netzwerken hin. Eine Schlüsseltechnik für die Ausnutzung des Effekts bei gleichzeitig beherrsch¬barem Overhead ist Network Coding. Dieses beruht auf der Übertragung der in den Datenpaketen enthaltenen Informationen anstatt auf der bloßen Weiterleitung der unveränderten Pakete selbst. Es ist das Ziel dieses Forschungsvorhabens den Wireless Broadcast Advantage in Verbindung mit Network Coding in Mesh Netzwerken zu untersuchen und die Einsetzbarkeit von Network Coding in realitätsnahen Anwendungsszenarien experimentell zu demonstrieren. Zu diesem Zweck werden wir das kürzlich entwickelte Polymatroid Broadcast Function Modell für State-of-the-Art WiFi Netze erweitern und auf dessen Grundlage die Wechselwirkung von Medienzugriffsverfahren mit der Physikalischen Schicht untersuchen. Zudem soll ein entsprechendes Mesh Protokoll entwickelt werden, das basierend auf Network Coding eine Nutzung des Wireless Broadcast Advantage und damit einhergehend eine Steigerung der charakteristischen Leistungsmerkmale von Mesh Netzwerken gestattet. Trotz der am MIT entwickelten Protokolle COPE und MORE, auf deren Grundlage bereits große Gewinne gezeigt werden konnten und die zweifellos den aktuellen Stand der Technik bei Network Coding Protokollen darstellen, besteht ausreichendes Potential für grundsätzliche Innovationen im Hinblick auf die Optimierung des Medienzugriffs, des bidirektionalen Verkehrs oder Multicast Anwendungen, der Interoperabilität zwischen Protokollen höherer Schichten, sowie bezüglich der Modellierung der Physikalischen Schicht. Das entsprechende neue Protokoll wird darüber hinaus das Kernstück eines drahtlosen Mesh Netzwerk Demonstrators bilden. Der geplante Aufbau soll bis zu 25 Netzknoten in IEEE 802.11 Standardtechnologie umfassen und wird die experimentelle Grundlage bilden, die Leistungsfähigkeit von Network Coding in verschiedenen Verkehrsszenarios zu untersuchen. Inbesondere soll die vorteilhafte Wirkung des durch Network Coding ermöglichten Wireless Broadcast Advantage für die Erhöhung des Durchsatzes, der Zuverlässigkeit der Datenübertragung, der Verringerung von Verzögerungszeiten, für die Verringerung von Protokoll- und Koordinationsoverhead, sowie für die Wechselwirkung zwischen Netzwerkschicht und Transportschicht sowie für die Steigerung weiterer Leistungsmerkmale demonstriert werden. Ebenso ist ein Vergleich des vorgeschlagenen Ansatzes mit State-of-the-Art Lösungen für drahtlose Mesh Netzwerke wie IEEE 802.11s geplant.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen