Fundamental limits of wireless ad hoc networks: lower MO bounds

Fundamental performance limits of multi-hop wireless transmissions are currently being investigated from a multiobjective perspective where transmission decisions (i.e. relay selection, scheduling or routing decision) modify the trade-off between capacity, reliability, end-to-end delay or network-wide energy consumption. In our previous work presented in the Inria research report RR-7799, Pareto-optimal performance bounds and network parameters have been derived for a 1-relay and 2-relay network within a MultiObjective(MO) performance evaluation framework. We show in this report that these bounds are tight since they can be reached by simple practical coding strategies performed by the source and the relays. Such strategies constitute achievable lower MO performance bounds on the real MO performance limits. More precisely, we adopt a coding strategy where the source transmits a random linear fountain code which is coupled to a network coding strategy performed by the relays. Two different network coding strategies are investigated. Practical performance bounds for both strategies are compared to the theoretical bound. We show that the theoretical bound is tight: generational distance between the practical and theoretical bound for the best strategy is only of 0.0042Ce rapport s'intéresse à la caractérisation des performances en limite d'un point de vue multiobjectif des transmissions dans un réseau sans fil ad hoc multi-saut. Les critères de performance considérés sont la capacité ou la robustesse de la transmission, le délai de bout en bout et la consommation énergétique. L'objet de cette étude est de déterminer les meilleurs compromis possibles entre ces critères en ajustant les décisions de transmission (sélection des canaux de transmissions et des relais). Dans nos précédents travaux présentés dans le rapport de recherche Inria RR-7799, nous avons proposé un modèle de réseau et une modélisation du problème d'optimisation multicritère qui nous a permis de dériver les limites de performance Pareto-optimales et les paramètres réseau pour un réseau 1- et 2-relais. Ces limites en performance Pareto-optimales sont des bornes supérieures. L'objectif de ce rapport est de que ces bornes supérieures sont serrés, car elles peuvent être atteintes à l'aide de simples stratégies de codage effectuées par la source et les relais. Ces stratégies constituent des bornes inférieures réalisables. Nous présentons des résultats où la source émet un code source linéaire aléatoire couplé à une stratégie de codage réseau effectuée par des relais. Deux différentes stratégies de codage réseau sont étudiées et comparées à la borne supérieure théorique obtenue par le modèle d'évaluation de performances multicritère. Nous montrons que la borne théorique est serrée : la distance générationnelle entre la borne théorique et pratique pour la meilleure stratégie est seulement de 0,0042