Laboratoire CEDRIC Sujet de stage de Master
Travail conjoint entre les équipes SEMpIA et LAETITIA
Sujet: Etude du codage réseaux aléatoire et application aux réseaux peer-to-peer Encadrement SEMpIA: Pr. Anne Wei
Encadrement LAETITIA: Pr. Didier Le Ruyet Période: avril-septembre 2013 (5 mois) Description:
Le codage réseaux (Network coding) [1] est un nouveau mode de transfert de données dans les réseaux (Peer to Peer, stockage distribué, …) dans lequel les nœuds du réseau réalisent des opérations linéaires dans un corps de Galois sur les données des paquets avant transfert vers les nœuds voisins. Des études ont montré que le codage de réseau permet d’améliorer considérablement le débit d’un réseau filaire ou sans fil en utilisant par exemple le protocole COPE ou Avalanche.
Avec le codage réseaux aléatoire [2], les données sont combinées en utilisant des coefficients générés aléatoirement ce qui permet d’augmenter la diversité dans les transferts : le message original est encodé en m bribes codées et au niveau de chaque nœud intermédiaire, de nouvelles bribes codées sont obtenues par combinaison aléatoire. Dès qu’un nœud destinataire reçoit suffisamment de bribes codées du message original il est capable de décoder avec succès l’ensemble du message. Ce concept qui lie la théorie de l’information (codage) et la théorie des graphes (réseaux) est l’un des plus prometteurs dans le domaine des télécommunications. Au niveau couche physique le codage réseaux aléatoire peut être combiné à l’architecture Compute and Forward [3]. Un exemple d’implémentation sur téléphone mobile est présenté dans [3].
L’objectif de ce stage est d’étudier les architectures de codeur/décodeur à complexité réduite pour le codage réseau aléatoire. L’application visée sera un réseau peer to peer avec une topologie mesh composé d’objets communicants comme des téléphones mobiles.
Les différentes étapes réalisées lors du stage de Master seront:
1) Etat de l'art sur le codage réseau et le codage en réseau aléatoire.
2) Etude des architectures de codage et décodage 3) Validation logicielle avec une étude de cas.
Références:
[1] R. Koetter and M. Médard, “An algebraic approach to network coding,” IEEE/ACM Trans.
Network, vol. 11, no. 5, pp. 782–795, Oct. 2003.
[2] T. Ho, Médard, R. Koetter, D. Karger, M. Effros, J. Shi, and B. Leong, “A random linear network coding approach to multicast”, IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 52, no. 10, pp. 4413–4430, Oct.
2006.
[3] B. Nazer and M. Gasptar, “Compute-and-Forward: Harnessing interference through structured codes”, IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 57, pp. 6463-6486, Oct. 2011
[4] H. Shojania and B. Li, “Tenor: Making coding practical from servers to smartphones”, in Proc.
ACM Multimedia, pp. 45-54, Oct. 2010
[5] M. Azeem, P. Tortelier, D. Le Ruyet, "Single Parity Check Product Codes for Erasure Recovery in Opportunistic Spectrum Access", Ninth International Symposium on Wireless Communication Systems ISWCS 2012}, Paris, France, August 2012
[6] M. Pischella and D. Le Ruyet, "Lattice-based coding scheme for MIMO bi-directional relaying with three nodes", Proc. of PIMRC 2011 , Toronto, Canada, Sept. 2011.
[7] M. Iturralde, A. Wei, T. Yahiya and A.L. Beylot, “Resource Allocation for Real Time Services Using Cooperative Game Theory and a Virtual Token Mechanism in LTE Networks”, IEEE CCNC, USA, Las Vegas, 14 - 17, Jan. 2012
[8] M. Iturralde, A. Wei, T. Yahiya and A.L. Beylot, “Resource Allocation Using Shapley Value in LTE ”, IEEE PIMRC, Canada, Toronto, 01-04, Septembre, 2011
Intérêt de la collaboration : Didier Le Ruyet (LAETITIA) effectue des travaux de recherche sur le codage canal pour des applications couche physique et couche MAC depuis une quinzaine d’années. Il travaille sur la problématique du codage réseau pour la couche physique depuis plusieurs années. Il a participé au montage d’un projet soumis à l'ANR en 2013 portant sur le codage réseau pour le standard Wifi. Anne Wei (SEMpIA) a travaillé sur les réseaux futurs 4G LTE depuis quelques années. Elle s’intéresse à la qualité de service de multimédia tels que vidéo, VoIP et audio.
Ce stage de Master permettrait de lancer une collaboration entre les deux équipe LAETITIA et SEMpIA sur le thème du codage réseaux. Cette collaboration pourrait se poursuivre par une thèse inter-équipes ou par la participation à un projet ANR. Les résultats de ces travaux pourront également servir à l’enseignement en réseau dans le Mastère Systèmes de Télécommunications, dans le Master SEMS (Systèmes Embarqués et Mobiles Sécurisés), et de nos formations d’ingénieur.
Contacts :
Pr. Didier Le Ruyet : leruyet@cnam.fr Pr. Anne Wei : anne.wei@cnam.fr
