Packet error correction and recovery based on packet combination and cross-layer cooperation for efficient transmission control protocol communications

Résumé

Au cours des dernières décennies, nous avons assisté à une expansion sans cesse croissante des réseaux et des applications sans fil. Bien que ces réseaux soient sujets à des erreurs de transmission, nous parvenons à avoir une livraison de données fiable grâce à l’utilisation de protocoles tels que le Transmission Control Protocol (TCP) universellement utilisé. Ce dernier utilise des retransmissions, lorsque les données reçues sont corrompues, pour assurer des communications fiables au détriment d’une augmentation des délais de transmission et du surdébit. Pour éviter ces inconvénients, des méthodes améliorées de correction des erreurs et de récupération de paquets sont nécessaires. De nombreuses approches ont été proposées pour faire face plus efficacement à la vulnérabilité des réseaux sans fil aux erreurs de transmission. Mais ils ont tous des avantages et des inconvénients spécifiques. Le Partial Packet Recovery (PPR) est parmi les plus répandus et les plus prometteurs. Il utilise les paquets partiellement reçus pour récupérer le paquet erroné et tente ainsi d’éviter autant que possible les retransmissions. Dans cette thèse, nous visons à corriger et à récupérer les paquets corrompus au niveau du récepteur au lieu de les ignorer et de demander des retransmissions. En conséquence, nous introduisons trois méthodes du côté du récepteur: la reconstruction par majorité absolue (Majority Voting with Checksum Validation (MVCV)), la reconstruction par énumération des différences avec validation par somme de contrôle (Dissimilarity-based Enumeration Packet Recovery with Checksum Validation (DEPRCV)) et la reconstruction par approche inter-couches (Cross-Layer Packet Recovery (CLPR)). Elles tentent toutes de reconstruire les paquets en se basant sur une ou plusieurs copies reçues en erreur. MVCV repose sur la majorité des occurrences de valeur de bit parmi les paquets reçus à chaque position de bit. DEPRCV identifie les positions de bits où différentes valeurs sont observées dans chaque paquet reçu et construit une liste possible de paquets sans erreur. Dans les deux méthodes, les paquets candidats reconstruits sont validés avec la somme de contrôle Transmission Control Protocol (TCP). Enfin, CLPR combine une méthode CRC-based Error Correction (CRC-EC) récemment proposée avec DEPRCV et MVCV. Un avantage clé de ces méthodes est qu’elles ne nécessitent aucune modification de TCP, c’est-à-dire qu’elles sont compatible avec la norme TCP, et peuvent être facilement implémentées dans un client. Les résultats de la simulation montrent la supériorité des méthodes proposées en termes de nombre de retransmissions et de délai de transmission par rapport à TCP et CRC-based Error Correction (CRC-EC). Ces méthodes améliorent également le débit efficace du réseau et l’efficacité énergétique. Par exemple, à un taux de bits en erreur de 0.0001, TCP et CRC-EC nécessitent tous deux 3 retransmissions pour livrer de manière fiable 99.9% des paquets tandis que MVCV, DEPRCV et CLPR nécessitent 2, 2 et 1 retransmissions pour atteindre les 99.9 % de livraison fiable des paquets. Pour un taux de bits en erreur plus élevé de 0.001, pour une livraison fiable de 99.9% des paquets, TCP et CRC-EC nécessitent au moins 20 et 8 retransmissions dans cet ordre, tandis que MVCV, DEPRCV et CLPR ne nécessitent que 3, 1 et 1 retransmissions, respectivement.

Date	26 juil. 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Stéphane Coulombe (Directeur(-trice))