第二章 背景與相關研究
2.3 相關文獻研究
2.2.3. Network coding based multicast retransmission for mobile communication
本篇文章針對行動通訊網路之群播重傳機制提出兩種演算法，而此兩種演 算法皆使用網路編碼的技術運用在重傳上，網路編碼不僅可以提升重傳的效率 並且增加重傳之可靠性。此兩種演算法分別為 Most-Least selection 和 Hamming distance based (Hamming-D) selection。
網路架構如圖 2-3，如圖所示架構中會有一個 Base Station (BS)透過無線訊 號 同 時 廣 播 資 料 (data) 給 所 有 在 同 一 群 組 裡 的 所 有 行 動 終 端 節 點 (mobile terminal)。若任一行動終端節點未收到封包，此時則會向 BS 發出重傳的請求，
BS 收到請求後會再次的廣播重傳的封包給所有節點。
並且本文章採用 m-parallel stop-and-wait protocol 為基礎，進行重傳的運作，
而 m-parallel stop-and-wait protocol 的基礎原理是根據傳統 stop-and-wait protocol 的方法進行改良。m 代表 window size 並且 m transmission slots 構成一個
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transmission cycle，假設封包在第 l 回合 (l =1, 2, 3 ...) 的 transmission slot 中被 提出要求重傳，則此封包會在第 l+m 回合的 transmission slot 被重傳。若無重傳 要求時，則第 l+m 回合的 transmission slot 將被用來傳輸新的封包。
Most-Least Algorithm
和以往我們隨機選擇封包配對的 Random Pick 方式不同，本演算法是採取 被提出重傳要求最多和最少的兩個封包做配對組合，依照網路編碼的概念，若 將此兩封包進行編碼後，被終端節點順利解開並獲取封包之可能性相對較高。
如圖 2-11 所示，假設我們總共有 15 個封包需要重傳(Packet ID = 1,2,3…,15)，
Window size = 6 時，第一輪各個封包被提出重傳要求的次數分別為 10、8、5、
0、2、3，則我們先將不需要重傳的 Packet4 剃除，接著找尋被要求最多次和最
少次的封包並將以合併，以此類推……直到最後無其他更小封包時選擇和上一
輪一樣的封包做網路編碼，如下圖 2-12 中所示，第一回合重傳封包 1⊕5、2⊕6、
3⊕6，剩餘的 window size 則負責傳遞新封包。
圖 2-11 Illustration of the Most Least algorithm
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Hamming Distance Based Algorithm
另一方面，為降低重傳對於整體網路效能的影響，Hamming Distance Based Algorithm 是以 Network coding 為基礎 的一種封包重傳排程機制。為了使 Hamming Distance Based Algorithm 能順利的運作，我們需要在 BS 建立一個 Packet Status Table (如表 2-2)，用來儲存封包是否成功傳輸；其中每列代表各個 行動終端節點，而每行代表一個 transmission slot 傳輸的所有封包。每個行動終 端節點必須透過 NACK message 傳送自己的 user ID 和封包接收狀態，狀態 0 代 表未收到封包，狀態 1 代表成功傳輸，而 Packet Status Table 也會依據此 NACK message 來更新狀態。
表 2-2 Packet Status Table of Hamming Distance Based Algorithm
Hamming Distance Based Algorithm 是根據 Packet Status Table 中任兩行的 Hamming Distance 來 決 定 網 路 編 碼 需 要 如 何 合 併 封 包 會 有 較 好 的 結 果 ， Hamming Distance 的定義為兩個字符串對應位置的不同字符的個數[11]。換句話
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說，就是將一個字符串變換成另外一個字符串所需要替換的字符個數。例如：
1011101 與 1001001 之間的漢明距離是 2。BS 將選擇 Hamming Distance 距離最 大的兩個封包先做網路編碼，因為 Hamming Distance 越大代表能順利解開此編 碼封包的終端節點越多。而因為使用了網路編碼合併了重傳的封包，故新的 transmission slot 可以傳送比未使用網路編碼的 transmission slot 還要多個新的封 包，進而提升網路整體的吞吐量，同時也降低了重傳的 overhead。
Summary
本篇文章提出的兩種演算法 Most-Least Algorithm 和 Hamming Distance Based Algorithm，此兩種演算法皆為運用在行動通訊網路中利用網路編碼進行 的重傳排程機制，根據實驗結果可以發現在重傳效率以及可靠度方面，皆是 Hamming Distance Based Algorithm 優於 Most-Least Algorithm，而 Most-Least Algorithm 優於傳統之 Random Pick。
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