第二章 背景與相關研究
2.3 相關文獻研究
2.2.2. An Efficient Network Coding Based Multicast Retransmission Scheme for
本篇文章提出行動通訊網路在有 relay 的情況下利用網路編碼的重傳機制，
此機制主要使用 frequency division (FD)的方式來傳送封包，以利提升網路的傳 輸量以及重傳的效能。
Weight Pick 是一個選擇封包有效率的演算法，用來幫助在行動通訊網路下 的重傳，而此演算法也提出了一個新的概念，動態選擇網路編碼單次合併的封 包數量。
如圖 2-7 為本篇文章之網路模型架構，在行動通訊網路中會有一個基地台 BS，和多個行動通訊終端節點 U1、U2、U3，以及一個 relay 節點，而 relay 主要 負責封包的重傳。並且假設 BS 和 relay 在每個 transmission cycle 中會有 m 個回 合來傳送新的和舊的封包，假設 BS 在 transmission cycle 之內沒有收到 ACK 封 包，則該封包視為傳送失敗，而封包的最大 Delay 設為 Dmax cycles，若封包在 Dmax cycles 內沒有傳輸完畢則會被忽略掉，而動態組合封包數量的最大值為 Cmax。
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圖 2-7 Mobile Communication Network model with relay
Resource Allocation
傳統上，在 relay network 的環境下會有兩種資源配置的方式：
Time Division (TD)
Frequency Division (FD)
以下將介紹原始重傳的方式以及 TD 和 FD 兩種方式利用網路編碼之後的重 傳結果。
圖 2-8 為 Time Division 之下的原始重傳方式，Cycle1 時傳送 P1、P2、P3、 P4，假設此四個封包皆要重傳，而在 Cycle2 時最多也只能重傳兩個封包 P1和 P2而已。圖 2-9 也是利用 Time Division 的方式，但加上使用網路編碼來增進重 傳的效能，可以發現原本只能重傳 P1和 P2，加入網路編碼的機制後便可同時重 傳 P1、P2、P3、P4，大大的提升了重傳的效能。圖 2-10 為 Frequency Division 的 方式再加上網路編碼的機制，此時不需要再保留重傳的 window size 給 relay 做
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重傳的動作，因此整體傳輸的封包數量變多，在重傳方面也因為使用網路編碼，
便可以有更多的頻寬重傳封包。
圖 2-8 A simple retransmission scheme using time division
圖 2-9 A Network coding based retransmission scheme using TD
圖 2-10 A Network coding based retransmission scheme using FD
Weight Pick Algorithm
為了演算法的運行，在 BS 必須儲存一個重傳資訊的 Table，而 Table 中會 儲存新封包以及需要重傳的舊封包狀態，status = 1 代表傳輸成功；status = 0 代 表需要重傳，如表 2-1。
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表 2-1 Retransmission Information Table (n=6)
演算法包含三大基本原理：
原理 1：為了增進重傳的效率，被編碼的重傳封包若可以被越多的使用者解
開越好，最好所有的使用者都能解開此封包。
原理 2：被編碼的原始封包為越舊的越好，並且需要此封包的使用者可以順
利解開編碼封包
原理 3：為了增進重傳效能，舊的封包在 transmission cycle 若不只傳送一次 且不額外增加 retransmission slot 的狀況下，可以在同一個 transmission cycle 中傳輸一次以上。舉例說明，若 slot 1 傳送 Pr1=P1⊕P5 而在 slot 2 中傳輸 Pr2'= (P2⊕P3)⊕P5 會比 Pr2=P2⊕P3 來的更有效率，這是因為 Pr2'和 Pr2皆可 以被所有使用者解開，而 P5 也因為再次被傳輸能更確保封包的正確傳輸。
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Summary
本篇文章提出利用 Frequency Division 的方式重傳，並且運用網路編碼的機 制來提高網路的傳輸效率。Weight Pick Algorithm 是一個有效率選擇網路編碼配 對封包的演算法，用來幫助在行動通訊網路下的重傳，而此演算法也提出了一 個新的概念，動態選擇網路編碼單次合併的封包數量，實驗數據也顯示出此方 法能有效地提升重傳的吞吐量。