CIF: Small: Fundamental Communication Latency Limits Beyond the Traditional Block-Coding Architecture

CIF:小:超越传统块编码架构的基本通信延迟限制

基本信息

  • 批准号:
    2309887
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-10-01 至 2026-09-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Advanced wireless communication networks have driven many technological advances ranging from the convenience of smartphones, personalized health monitoring devices, to smart soil / crop sensors for precision agriculture, to name but a few. While the amount of data that can be delivered through wireless networks has increased exponentially in the past decades through numerous innovations of signal processing, there has been significantly less progress on the reduction of latency (i.e., response time) of wireless communications. This project aims to substantially shorten the wireless communication latency by first characterizing the drawbacks of the ubiquitously used design paradigm called the block coding architecture. The project will then design non-block-coding-based solutions that significantly lower the latency beyond what is considered possible under standard block-coding architectures. The new ultra-fast response time of wireless communications will support complex, diverse, and highly dynamic applications in Internet-of-Things, edge computing, and cyber-physical systems, and may yet unlock countless new transformative applications beyond what is conceivable under today's technologies. In the relentless pursuit of ultra-low latency, a system designer must utilize every source of delay reduction, and this project thus takes a multi-pronged approach that minimizes, simultaneously, the decode-&-forward delay in the network level, the queueing delay in the link level, and the synchronization delay in the signal level. For the network level, the project will reinvent amplify-&-forward schemes by designing a soliton-based concatenation mechanism that takes advantage of the ultra-low latency of amplify-&-forward without its main drawback of error accumulation. For the link level, new random-walk-based analysis and design tools will be developed as the theoretical foundation for new blockless designs that eliminate queueing delay completely through continuous, on-the-fly packet encoding. For the signal level, this project proposes a rateless design under the framework of quickest change detection. The resulting scheme would significantly improve the link start-up / synchronization time, a major source of delay when sending short, sporadic messages to Internet-of-Things devices. The theoretical results of this project should lead to new practical designs that harvest the ultra-low latency benefits beyond any block-based solutions and open up new ideas in other important disciplines, including reliable and fast information propagation over noisy social networks, and distributed computation over unreliable communication networks.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.
先进的无线通信网络推动了许多技术进步,从便利的智能手机、个性化健康监测设备到用于精准农业的智能土壤/作物传感器等等。虽然过去几十年来,通过信号处理的众多创新,可以通过无线网络传输的数据量呈指数级增长,但在减少无线通信延迟(即响应时间)方面却进展甚微。 该项目旨在通过首先表征普遍使用的称为块编码架构的设计范例的缺点来大幅缩短无线通信延迟。然后,该项目将设计基于非块编码的解决方案,显着降低延迟,使其超出标准块编码架构下的可能水平。无线通信的新超快响应时间将支持物联网、边缘计算和网络物理系统中复杂、多样化和高度动态的应用,并可能解锁无数新的变革性应用,超出当今的想象。技术。在对超低延迟的不懈追求中,系统设计人员必须利用各种减少延迟的来源,因此该项目采用多管齐下的方法,同时最大限度地减少网络级别的解码和转发延迟、排队链路层的延迟和信号层的同步延迟。对于网络层面,该项目将通过设计基于孤子的级联机制来重新发明放大转发方案,该机制利用放大转发的超低延迟,而没有其错误累积的主要缺点。对于链路级别,将开发新的基于随机游走的分析和设计工具,作为新的无块设计的理论基础,通过连续的动态数据包编码完全消除排队延迟。对于信号电平,本项目提出了最快变化检测框架下的无速率设计。由此产生的方案将显着改善链路启动/同步时间,这是向物联网设备发送短的、零星的消息时延迟的主要来源。该项目的理论结果应该会带来新的实用设计,这些设计可以获得超越任何基于块的解决方案的超低延迟优势,并在其他重要学科中开辟新的想法,包括在嘈杂的社交网络上可靠和快速的信息传播以及分布式计算该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值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(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Chih-Chun Wang其他文献

Chih-Chun Wang的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Chih-Chun Wang', 18)}}的其他基金

Travel: CIF: Student Travel Support for the 2023 IEEE International Symposium on Information Theory
旅行:CIF:2023 年 IEEE 国际信息论研讨会的学生旅行支持
  • 批准号:
    2310925
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: Information Freshness in Scalable and Energy Constrained Machine to Machine Wireless Networks
合作研究:CNS 核心:中:可扩展且能量受限的机器对机器无线网络中的信息新鲜度
  • 批准号:
    2107363
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CIF: Small: Timing Optimization Over Random Network Asynchrony - Theory And Distributed Algorithms
CIF:小:随机网络异步的时序优化 - 理论和分布式算法
  • 批准号:
    2008527
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Collaborative Research: Perishable Network Information Flow
CIF:小型:协作研究:易腐烂的网络信息流
  • 批准号:
    1618475
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Physical Dynamics Aware Coding for Communications in Cyber Physical Systems: Analysis, Algorithms and Implementation
协作研究:网络物理系统中通信的物理动力学感知编码:分析、算法和实现
  • 批准号:
    1407603
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Network Information Theory Meets Network Optimization: Optimal Linear Network Coding for Packet Erasure Networks
CIF:小型:网络信息理论与网络优化的结合:数据包擦除网络的最优线性网络编码
  • 批准号:
    1422997
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Medium: Collaborative Research: Unifying Network Coding and Cross-Layer Optimization for Wireless Mesh Networks: From Theory to Distributed Algorithms to Implementation
NeTS:媒介:协作研究:无线网状网络的统一网络编码和跨层优化:从理论到分布式算法再到实现
  • 批准号:
    0905331
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Next Generation Network Coding: Distributed Design Via Coded Feedback
职业:下一代网络编码:通过编码反馈进行分布式设计
  • 批准号:
    0845968
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

ALKBH5介导的SOCS3-m6A去甲基化修饰在颅脑损伤后小胶质细胞炎性激活中的调控作用及机制研究
  • 批准号:
    82301557
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
miRNA前体小肽miPEP在葡萄低温胁迫抗性中的功能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
PKM2苏木化修饰调节非小细胞肺癌起始细胞介导的耐药生态位的机制研究
  • 批准号:
    82372852
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于翻译组学理论探究LncRNA H19编码多肽PELRM促进小胶质细胞活化介导电针巨刺改善膝关节术后疼痛的机制研究
  • 批准号:
    82305399
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
CLDN6高表达肿瘤细胞亚群在非小细胞肺癌ICB治疗抗性形成中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82373364
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CIF: Small: Generic Building Blocks of Communication-efficient Computation Networks - Fundamental Limits
CIF:小型:通信高效计算网络的通用构建块 - 基本限制
  • 批准号:
    2221379
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CIF: Small: Approximate Coded Computing - Fundamental Limits of Precision, Fault-Tolerance, and Privacy
协作研究:CIF:小型:近似编码计算 - 精度、容错性和隐私的基本限制
  • 批准号:
    2231706
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CIF: Small: Approximate Coded Computing - Fundamental Limits of Precision, Fault-tolerance and Privacy
协作研究:CIF:小型:近似编码计算 - 精度、容错性和隐私的基本限制
  • 批准号:
    2231707
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Fundamental limits in ambiguous communication
CIF:小:模糊沟通的基本限制
  • 批准号:
    2115071
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CIF: Small: Communication, Storage, Complexity, and Security: A Holistic View on the Fundamental Limits and Code Designs for Private Information Retrieval
合作研究:CIF:小型:通信、存储、复杂性和安全性:私人信息检索的基本限制和代码设计的整体观点
  • 批准号:
    2007108
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了