Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Enhancing user satisfaction in 5G networks using Network Coding
KTH, School of Information and Communication Technology (ICT), Communication Systems, CoS, Radio Systems Laboratory (RS Lab). (CCS)
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Network data rates are growing rapidly. The data rates provided to the customers by their network providers vary from Mbps to Gbps. However, rarely do users get the promised peak throughput.

In cellular networks, network conditions change based on obstacles, weather conditions between the client and the base stations, and even the movement of objects and people. As a result of the changes in the radio link, the data transfer rate can change rapidly, hence devices needs to adjust their communications based on the currently available data rate.

The Transmission Control Protocol (TCP) is widely used for reliable data transfer over networks. However, TCP was initially designed when link data rates were much lower than the link data rates commonly available today. As a result, TCP does not perform well at high data rates, despite some of the changes that have been made to the protocol to support high data rate links. Moreover, TCP has problems adapting to large changes in link bandwidth (not caused by congestion), resulting in a lower average throughput than the link could potentially deliver.

This thesis evaluates two different versions of the TCP protocol (e.g., TCP Reno and Cubic TCP) and proposes a network coding scheme to enhance users’ experience when communicating over unstable radio links. The performance of the two TCP protocols and Random Linear Network Coding (RLNC) scheme were measured in an emulated network environment. The results of these measurements were analyzed and evaluated. The analysis shows that RLNC can provide a higher throughput than TCP over a network with high packet loss. However, RLNC is a UDP based solution and does not implement congestion control algorithms or reliability. A new solution is proposed that increases reliability and implements network adaptation in RLNC solutions.

The results obtained in this thesis can be used to develop a new protocol to increases the quality of users’ experience in high loss networks.

Abstract [sv]

Datahastigheter över nätverk ökar drastiskt. Datahastigheterna som ges tillgängliga till användare av deras respektive dataleverantör kan variera från Mbit/s till Gbit/s. Det är dock inte ofta användare får ut vad som har lovats.

I mobila nätverk kan nätverkets tillstånd ändras baserat på hinder, väderleksförhållanden mellan en klient och basstationerna, till och med beroende på förflyttning av objekt eller människor. På grund av detta så behöver användares utrustning anpassa dess kommunikation, baserat på den för närvarande tillgängliga datahastigheten.

Transmission Control Protocol (TCP) används i stor utsträckning vid behovet av tillförlitlig dataöverföring över nätverk. Däremot så designades TCP när länkdatahastigheterna var mycket lägre än vad som är vanligen tillgängligt idag. På grund av detta så presterar inte TCP över höga datahastigheter, trots ändringar som har gjorts i protokollet för att stödja höghastighets datalänkar.

Utöver det så har TCP svårt att anpassa sig efter stora ändringar i länkens bandbredd (som inte är orsakat av stockning), som resulterar i en mindre genomsnitts-dataström än vad länken potentiellt hade kunnat ge.

Detta examensarbete utvärderar två olika versioner av TCP (e.g., TCP Reno och Cubic TCP) och föreslår ett sätt att använda network coding för att öka användares upplevelse vid dataöverföring över instabila radio länkar. Prestationerna av de två TCP versionerna och Random Linear Network Coding (RLNC) metoden har blivit mätt i en emulerad nätverksmiljö. Resultaten från dessa mätningar blev analyserade och utvärderade. Analysen visar att RLNC kan ge en högre dataström än TCP över ett nätverk med hög risk för paketförluster. Däremot så är RLNC en User Datagram Protocol (UDP) baserad lösning, och därav inte implementerar trängselkontrolls-algoritmer eller tillförlitlighet. Ett förslag till en ny lösning som ökar tillförlitlighet och implementerar nätverksanpassning till RLNC lösningar har presenterats.

Resultaten från detta examensarbete kan användas till att utveckla nya protokoll för att öka kvalitén av användares upplevelse i nätverk med risk för hög paketförlust.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , xiii,46 p.
Series
TRITA-ICT-EX, 2015:178
Keyword [en]
TCP, Cellular network, Throughput, Bandwidth, Network coding, UDP, Emulated network, Latency, Link data rate
Keyword [sv]
TCP, mobila nätverk, dataströmmar, bandbredd, Network Coding, UDP, Emulerade nätverk, latens, länk datahastighet
National Category
Communication Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-171210OAI: oai:DiVA.org:kth-171210DiVA: diva2:842705
Presentation
2015-07-08, Seminar room Motala, Isafjordsgatan 22, Kista, 13:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-07-28 Created: 2015-07-21 Last updated: 2015-07-28Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(718 kB)630 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 718 kBChecksum SHA-512
81cee1926fe2619e02a9feca6984e792af8805f4db9b3182ef20288234ea2fb2a455856989579ac8efa92cdb9d175927e8cf0fdf84540c122ce4984b3481d4eb
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Johansson, Victor
By organisation
Radio Systems Laboratory (RS Lab)
Communication Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 630 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1019 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf