Study of coded ALOHA with multi-user detection under heavy-tailed and correlated arrivals

In this paper, we study via simulation the performance of irregular repetition slotted ALOHA under multi-packet detection and different patterns of the load process. On the one hand, we model the arrival process with a version of the M/G/∞ process able to exhibit a correlation structure decaying slowly in time. Given the independence among frames in frame-synchronous coded-slotted ALOHA (CSA), this variation should only take effect on frame-asynchronous CSA. On the other hand, we vary the marginal distribution of the arrival process using discrete versions of the Lognormal and Pareto distributions, with the objective of investigating the influence of the right tail. In this case, both techniques should be affected by the change, albeit to a different degree. Our results confirm these hypotheses and show that these factors must be taken into account when designing and analyzing these systems. In frameless operations, both the shape of the packet arrivals tail distribution and the existence of short-range and long-range correlations strongly impact the packet loss ratio and the average delay. Nevertheless, these effects emerge only weakly in the case of frame-aligned operations, because this enforces the system to introduce a delay in the newly arrived packets (until the beginning of the next frame), and implies that the backlog of accumulated packets is the key quantity for calculating the performance.Ministerio de Ciencia e Innovación | Ref. PID2020-113240RB-I00Ministerio de Ciencia e Innovación | Ref. PID2020-113795RB-C3

Overlapped CDMA system in optical packet networks : resource allocation and performance evalutation

Dans cette thèse, la performance du système CDMA à chevauchement optique (OVCDMA) au niveau de la couche de contrôle d'accès au support (MAC) et l'allocation des ressources au niveau de la couche physique (PRY) sont étudiées. Notre but est d'apporter des améliorations pour des applications à débits multiples en répondant aux exigences de délai minimum tout en garantissant la qualité de service (QoS). Nous proposons de combiner les couches PRY et MAC par une nouvelle approche d'optimisation de performance qui consolide l'efficacité potentielle des réseaux optiques. Pour atteindre notre objectif, nous réalisons plusieurs étapes d'analyse. Tout d 'abord, nous suggérons le protocole S-ALOHA/OV-CDMA optique pour sa simplicité de contrôler les transmissions optiques au niveau de la couche liaison. Le débit du réseau, la latence de transmission et la stabilité du protocole sont ensuite évalués. L'évaluation prend en considération les caractéristiques physiques du système OY-CDMA, représentées par la probabilité de paquets bien reçus. Le système classique à traitement variable du gain (YPG) du CDMA, ciblé pour les applications à débits multiples, et le protocole MAC ±round-robin¿ récepteur/émetteur (R31), initialement proposé pour les réseaux par paquets en CDMA optique sont également pris en compte. L'objectif est d ' évaluer comparativement la performance du S-ALOHA/OY-CDMA en termes de l'immunité contre l'interférence d'accès lTIultiple (MAI) et les variations des charges du trafic. Les résultats montrent que les performances peuvent varier en ce qui concerne le choix du taux de transmission et la puissance de transmission optique au niveau de la couche PRY. Ainsi, nous proposons un schéma de répartition optimale des ressources pour allouer des taux de transmission à chevauchement optique et de puissance optique de transmission dans le système OY-CDMA comme des ressources devant être optimalement et équitablement réparties entre les utilisateurs qui sont regroupés dans des classes de différentes qualités de service. La condition d'optimalité est basée sur la maximisation de la capacité par utilisateur de la couche PHY. De ce fait, un choix optimal des ressources physiques est maintenant possible, mais il n'est pas équitable entre les classes. Par conséquent, pour améliorer la performance de la couche liaison tout en éliminant le problème d'absence d'équité, nous proposons comme une approche unifiée un schéma équitable et optimal pour l'allocation des ressources fondé sur la qualité de service pour des multiplexages temporels des réseaux par paquets en CDMA à chevauchement optique. Enfin, nous combinons cette dernière approche avec le protocole MAC dans un problème d'optimisation d'allocation équitable des ressources à contrainte de délai afin de mieux améliorer le débit du réseau et le délai au niveau de la couche liaison avec allocation équitable et optimale des ressources au niveau de la couche PHY