CIF: Small: Collaborative Research: When Small Changes Have Big Impact: Improving Network Reliability and Security via Low-Rate Coordination
CIF:小:协作研究:当小变化产生大影响时:通过低速率协调提高网络可靠性和安全性
基本信息
- 批准号:1908725
- 负责人:
- 金额:$ 25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-10-01 至 2024-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The last decade has seen the emergence of a wide variety of networked communication systems, affecting nearly every aspect of our society. In particular, there is a growing trend towards distributed and multiuser applications, simultaneously with an exponential increase in data use per capita. To support this data revolution, further technological advances beyond emerging wireless technologies such as 5G are required to increase the bit-carrying capacity of the existing network infrastructure. Despite recent advances in network communication, such as cooperative and opportunistic communication and multiple access techniques to improve network capacity, the design of communication systems is still mostly based on the so called separation principle, in which communication across point-to-point channels is done independently of the surrounding network. While having the advantage of simplicity, this separation principle ignores approaches that could bring even better performance. This project looks for small changes to the design of communication networks that can have a disproportionately large impact on the network's reliability and security. Thus, the gains from moving beyond separation can be obtained at low cost. In particular, the project explores the use of coordination, in which a small amount of data is shared among devices so that they can jointly optimize their behavior. This use of a small amount of coordination breaks the separation paradigm, but only a little bit, so that the existing networking infrastructure can remain mostly intact. Coordination techniques are explored both in terms of the theoretical, fundamental limits, as well as practical approaches toward achieving them. The project is divided into three interrelated thrusts. The first thrust focuses on improving network reliability via low-rate coordination in networks composed of mutually trustworthy nodes. A key aspect of this work is the edge removal problem, which constitutes the mathematical foundation for the power of low-rate coordination, and is intimately related to many important questions in the study of the fundamental limits of communication networks. The second thrust investigates networks that contain either channel fading or malicious adversaries. In the presence of such intrusions, coordination can significantly benefit the network?s ability to work around them. The third thrust introduces a new divide-and-conquer framework for coordination in communication networks wherein nodes agree upon a network factorization into small blocks and perform simple coding within each block. This new architecture outperforms naive separation without introducing debilitating complexity.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在过去的十年里,出现了各种各样的网络通信系统,几乎影响到了我们社会的方方面面。特别是,随着人均数据使用量的指数增长,分布式和多用户应用程序的趋势越来越大。为了支持这场数据革命,需要在5G等新兴无线技术之外取得进一步的技术进步,以增加现有网络基础设施的比特承载能力。尽管最近在网络通信方面取得了进展,例如协作和机会通信以及提高网络容量的多址技术,但通信系统的设计仍然主要基于所谓的分离原则,在该原则中,点对点信道上的通信独立于周围网络进行。虽然具有简单性的优势,但这种分离原则忽略了可以带来更好性能的方法。该项目寻求对通信网络设计的微小更改,这些更改可能会对网络的可靠性和安全性产生不成比例的大影响。因此,可以以较低的成本获得超越分离的收益。特别是,该项目探索了协调的使用,即在设备之间共享少量数据,以便它们可以共同优化自己的行为。这种少量协调的使用打破了分离的模式,但只是一小部分,因此现有的网络基础设施可以基本保持不变。协调技术从理论和基本限制以及实现这些限制的实际方法两个方面进行了探讨。该项目分为三个相互关联的推进阶段。第一个重点是通过在由相互信任的节点组成的网络中进行低速率协调来提高网络可靠性。这项工作的一个关键方面是边去除问题,它构成了低速率协调能力的数学基础,并与通信网络基本极限研究中的许多重要问题密切相关。第二个重点是调查包含通道衰落或恶意对手的网络。在这种入侵存在的情况下,协调可以显著地使网络受益?S有能力绕过它们。第三个推力引入了用于通信网络中协调的新的分而治之框架,其中节点同意将网络分解成小块并在每个块内执行简单编码。这一新的架构在没有引入削弱复杂性的情况下超越了天真的分离。这一奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
On the Benefit of Cooperation in Relay Networks
论中继网络合作的好处
- DOI:10.1109/isit50566.2022.9834763
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kosut, Oliver;Effros, Michelle;Langberg, Michael
- 通讯作者:Langberg, Michael
A Second-Order Converse Bound for the Multiple-Access Channel via Wringing Dependence
基于扭曲依赖的多路访问信道的二阶逆界
- DOI:10.1109/tit.2022.3151711
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Kosut, Oliver
- 通讯作者:Kosut, Oliver
A Wringing-Based Proof of a Second-Order Converse for the Multiple-Access Channel under Maximal Error Probability
最大错误概率下多址信道二阶逆的基于绞数的证明
- DOI:10.1109/isit45174.2021.9518136
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Wei, Fei;Kosut, Oliver
- 通讯作者:Kosut, Oliver
Authentication and Partial Message Correction over Adversarial Multiple-Access Channels
对抗性多路访问信道上的身份验证和部分消息纠正
- DOI:10.1109/cns48642.2020.9162198
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Beemer, Allison;Graves, Eric;Kliewer, Joerg;Kosut, Oliver;Yu, Paul
- 通讯作者:Yu, Paul
Perfect vs. Independent Feedback in the Multiple-Access Channel
多路访问信道中的完美反馈与独立反馈
- DOI:10.1109/isit54713.2023.10206861
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kosut, Oliver;Effros, Michelle;Langberg, Michael
- 通讯作者:Langberg, Michael
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