Хоров Евгений Михайлович

Enabling Synchronous Uplink NOMA in Wi-Fi Networks

2022 · CHAPTER · en

© 2021 IEEE.Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) is a promising technology for future Wi-Fi, In uplink NOMA, stations with different channel conditions transmit simultaneously at the same frequency by splitting the signal by power level. Since Wi-Fi uses random access, the implementation of uplink NOMA in Wi-Fi faces many challenges. The paper presents a data transmission mechanism in Wi-Fi networks that enables synchronous uplink NOMA, where multiple stations start data transmission to the access point simultaneously. The developed mechanism can work with the legacy Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) mechanism in Wi-Fi. With simulation, it is shown that the developed mechanism can double the total throughput and geometric mean throughput compared with the legacy EDCA.

A prototype of uplink NOMA wi-fi with successive interference cancellation: demo

2022 · CHAPTER · en

Исследование характеристик реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей с неидеальными элементарными ячейками

2022 · ARTICLE · ru

Реконфигурируемые интеллектуальные поверхности являются перспективным направлением развития беспроводных сетей будущего. Такие поверхности состоят из элементарных ячеек, меняя состояние которых, можно управлять отражением падающего сигнала. На данный момент детально не изучено влияние неидеальностей элементарной ячейки на ее характеристики. Данная работа призвана заполнить этот пробел.

Providing High Capacity for AR/VR traffic in 5G Systems with Multi-Connectivity

2022 · CHAPTER · en

Augmented and Virtual Reality (AR/VR) is often called a "killer" application of 5G systems because it imposes very strict Quality of Service (QoS) requirements related to throughput, latency, and reliability. A high-resolution AR/VR flow requires a bandwidth of dozens of MHz. Since the existing low-frequency bands (i.e., below 6 GHz) have limited bandwidth and are overpopulated, one of the ways to satisfy high AR/VR demands is to use wide frequency channels available in the millimeter-Wave (mmWave) band. However, transmission in the mmWave band suffers from high throughput fluctuation and even blockage, which leads to violation of strict AR/VR latency and reliability requirements. To address this problem, 5G specifications introduce a Multi-Connectivity (MC) feature that allows a mobile user to connect simultaneously to several base stations. The paper considers a scenario with two base stations: the first base station operates in the low-frequency band to provide reliable data delivery, while the second one operates in the mmWave band and offers high data rates when the channel conditions are favorable. An open question that falls out of the scope of specifications is how to balance AR/VR traffic between two links with different characteristics. The paper proposes a Delay-Based Traffic Balancing (DBTB) algorithm that minimizes resource consumption of the low-frequency link while satisfying strict AR/VR QoS requirements. With extensive simulations, DBTB is shown to double the network capacity for AR/VR traffic compared with the state-of-the-art traffic balancing algorithms.

Влияние дрейфа часов на эффективность механизмов энергосбережения в сетях Wi-Fi

2022 · ARTICLE · ru

Снижение энергопотребления устройств является важной проблемой для современных сетей Wi-Fi. Для решения данной проблемы еще в первой версии стандарта Wi-Fi был представлен базовый механизм энергосбережения. В то же время новые дополнения IEEE 802.11ax и IEEE 802.11ba описывают современные механизмы энерго сбережения: механизм целевого времени активности TWT (от англ.: Target Wake Time) и пробуждающий интерфейс WUR (от англ.: Wake-Up Radio). Основной идеей перечисленных механизмов является периодическое отключение основного радиоинтерфейса для снижения энергопотребления за счет отсутствия прослушивания канала. Однако влияние эффекта дрейфа часов, т.е. случайного отклонения часов станций с течением времени, может значительно ухудшать эффективность механизмов TWT и WUR, использующих расписание интервалов активности. Базовый механизм энергосбережения в намного меньшей степени подвержен влиянию эффекта дрейфа часов из-за периодической синхронизации при прослушивании биконов — управляющих кадров, содержащих информацию о сети. Для оценки эффективности упомянутых механизмов энергосбережения была использована платформа имитационного моделирования ns-3. Показано, что механизмы TWT и WUR позволяют достичь более низких показателей энергопотребления и задержки на доставку кадров, чем базовый механизм энергосбережения, даже при учете влияния эффекта дрейфа часов.

Study of Multi-Link Channel Access Without Simultaneous Transmit and Receive in IEEE 802.11be Networks

2022 · ARTICLE · en

Native support for multi-link operation is a key novelty of the future Wi-Fi 7 technology defined by the IEEE 802.11be standard, which is currently under development. With the 6 GHz band recently granted for Wi-Fi operation, the novel multi-link feature enables simultaneous usage of multiple wide channels. Thus, it multiplies the capacity of Wi-Fi networks well beyond the 30 Gbps target of Wi-Fi 7. However, not all stations can simultaneously transmit and receive (STR) information on several links because of cross-channel interference. That is why it is proposed to synchronize the transmissions on different channels. The presence of legacy stations not supporting the multi-link operation raises many issues related to multi-link channel access performance and fairness. This paper evaluates various channel access approaches considered in the context of the Wi-Fi 7 non-STR operation and discusses how to organize channel access in multi-link Wi-Fi 7 congested networks to be both efficient and fair, even in the presence of legacy stations.

Influence of the Clock Drift on the Efficiency of the Power Save Mechanisms in Wi-Fi Networks

2022 · ARTICLE · en

Decreasing energy consumption of devices is an important problem for modern Wi-Fi networks. To address this problem, the very first version of the Wi-Fi standard introduced a basic power saving mechanism. At the same time, the new IEEE 802.11ax and IEEE 802.11ba amendments describe modern power save mechanisms: target wake time (TWT) and wake-up radio (WUR). The main idea of these mechanisms is in periodically turning off the main radio to reduce power consumption by not listening to the channel. However, the clock drift effect, i.e., random deviation of the station’s clock, can significantly degrade the efficiency of TWT and WUR, which schedule duty cycles. The basic power save mechanism is much less affected by the clock drift effect due to periodic clock synchronization by listening to beacons, which are management frames containing network information. The paper evaluates the efficiency of the mentioned power save mechanisms with the ns-3 simulation platform. TWT and WUR mechanisms are shown to achieve lower power consumption and frame transmission delays than the basic power save mechanism even with the clock drift effect.

SDR-based Testbed for Real-time CQI Prediction for URLLC

2021 · CHAPTER · en

Ultra-reliable Low-Latency Communication (URLLC) is a key feature of 5G systems. The quality of service (QoS) requirements imposed by URLLC are less than 10ms delay and less than 10−5 packet loss rate (PLR). To satisfy such strict requirements with minimal channel resource consumption, the devices need to accurately predict the channel quality and select Modulation and Coding Scheme (MCS) for URLLC in a proper way. This paper presents a novel real-time channel prediction system based on Software-Defined Radio that uses a neural network. The paper also describes and shares an open channel measurement dataset that can be used to compare various channel prediction approaches in different mobility scenarios in future research on URLLC

Об использовании многоканальных методов доступа для обслуживания приложений реального времени в сетях Wi-Fi

2021 · ARTICLE · ru

Важным сценарием использования сетей Wi-Fi нового поколения является обслуживание приложений реального времени, таких как виртуальная и дополненная реальность, удалённое управление, видеостриминговые сервисы. Для этого в разрабатываемый на данный момент стандарт IEEE 802.11be (Wi-Fi 7) планируется добавить несколько новых технических возможностей, при помощи которых можно будет гарантировать низкую задержку. Одним из таких нововведений является поддержка одновременной передачи и приема информации устройством в нескольких частотных каналах, которая позволит устройствам более гибко использовать канальные ресурсы, а также позволит использовать разные каналы для разных типов трафика. В данной работе исследуются разные методы использования множества каналов для обслуживания трафика реального времени вместе с обычным, не чувствительным к задержке, трафиком. Сравниваются подходы с использованием отдельного канала для служебных кадров, с установкой приоритетных параметров доступа к среде, а также с выделением отдельных каналов для обслуживания только срочного трафика. Выявлены сценарии, в которых каждый из методов является оптимальным с точки зрения выполнения требований приложений реального времени и эффективности работы обычных устройств.

IEEE 802.11ax OFDMA Resource Allocation with Frequency-Selective Fading

2021 · ARTICLE · en

This paper studies the usage of orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) for uplink transmissions in IEEE 802.11ax networks. OFDMA enables simultaneous multi-user transmissions in Wi-Fi, but its usage requires efficient resource allocation algorithms. These algorithms should be able to adapt to the changing channel conditions, including the frequency-selective fading. This paper presents an OFDMA resource allocation algorithm for channels with frequency-selective fading and proposes an approach to adapt the user transmission power and modulation and coding schemes to the varying channel conditions, which is efficient even in the case when the access point has outdated channel state information. The proposed scheduling algorithm and power allocation approach can double the goodput and halve the data transmission time in Wi-Fi networks even in dense deployments of access points.