Dans cet article, nous étudions un cadre d'analyse inter-couches pour l'évaluation des performances des canaux d'évanouissement TCP sur ondes millimétriques (mmWave) dans les réseaux cellulaires de cinquième génération (5G), lorsque le schéma de demande de répétition automatique hybride à redondance incrémentielle tronquée (IR-HARQ) et la modulation et le codage adaptatifs (AMC) sont utilisés. Plus précisément, les performances de débit de TCP Cubic, qui est l'une des variantes de TCP les plus largement déployées sur Internet, sont étudiées. À cette fin, le canal d'évanouissement mmWave, approché par la distribution de Nakagami-m, est capturé par une chaîne de Markov à états finis (FSMC) pour développer un modèle de perte de transmission. Un modèle TCP basé sur les pertes, qui est analysé sur la base du modèle de perte de transmission, est ensuite utilisé pour dériver analytiquement la performance de débit TCP. Les résultats numériques montrent quantitativement l'effet de différents paramètres/réglages des canaux AMC, IR-HARQ, des blocages et de l'évanouissement des ondes millimétriques sur les performances du TCP et prennent en charge la sélection optimale des paramètres pour maximiser le débit du système. Des simulations Monte Carlo sont également réalisées pour valider les résultats analytiques.

En este artículo, estudiamos un marco de análisis entre capas para la evaluación del rendimiento de los canales de desvanecimiento de TCP sobre ondas milimétricas (mmWave) en las redes celulares de quinta generación (5G), cuando se emplean el esquema de solicitud de repetición automática híbrida de redundancia incremental truncada (IR-HARQ) y la modulación y codificación adaptativa (AMC). Específicamente, se investiga el rendimiento de TCP Cubic, que es una de las variantes de TCP más ampliamente implementadas en Internet. Para este propósito, el canal de desvanecimiento mmWave, aproximado por la distribución de Nakagami-m, es capturado por una cadena de Markov de estado finito (FSMC) para desarrollar un modelo de pérdida de transmisión. A continuación, se utiliza un modelo TCP basado en pérdidas, que se analiza en función del modelo de pérdida de transmisión, para derivar analíticamente el rendimiento del rendimiento TCP. Los resultados numéricos muestran cuantitativamente el efecto de diferentes parámetros/configuraciones de AMC, IR-HARQ, bloqueos y canales de desvanecimiento de mmWave en el rendimiento de TCP y respaldan la selección óptima de parámetros para maximizar el rendimiento del sistema. También se realizan simulaciones de Monte Carlo para validar los resultados analíticos.

In this paper, we study a cross-layer analysis framework for the performance evaluation of TCP over millimeter-Wave (mmWave) fading channels in the fifth-generation (5G) cellular networks, when the truncated incremental redundancy hybrid automatic repeat request (IR-HARQ) scheme and adaptive modulation and coding (AMC) are employed. Specifically, the throughput performance of TCP Cubic, which is one of the most widely deployed TCP variants in the Internet, is investigated. For this purpose, the mmWave fading channel, approximated by Nakagami-m distribution, is captured by a finite-state Markov chain (FSMC) to develop a transmission loss model. A loss-based TCP model, which is analyzed based on the transmission loss model, is then used to analytically derive the TCP throughput performance. The numerical results quantitatively show the effect of different parameters/settings of AMC, IR-HARQ, blockages and mmWave fading channels on the TCP performance and support the optimal selection of parameters to maximize the system throughput. Monte Carlo simulations are also performed to validate the analytical results.

في هذه الورقة، ندرس إطار تحليل متعدد الطبقات لتقييم أداء قنوات التلاشي TCP عبر الموجة المليمترية (mmWave) في الشبكات الخلوية من الجيل الخامس (5G)، عندما يتم استخدام مخطط طلب التكرار التلقائي الهجين التكرار التدريجي (IR - HARQ) والتضمين والتشفير التكيفي (AMC). على وجه التحديد، يتم التحقيق في أداء إنتاجية TCP Cubic، وهو أحد متغيرات TCP الأكثر انتشارًا في الإنترنت. لهذا الغرض، يتم التقاط قناة تلاشي الموجة المليمترية، التي يتم تقريبها بواسطة توزيع ناكاغامي- م، بواسطة سلسلة ماركوف محدودة الحالة (FSMC) لتطوير نموذج فقدان الإرسال. ثم يتم استخدام نموذج TCP القائم على الخسارة، والذي يتم تحليله بناءً على نموذج فقدان الإرسال، لاستخلاص أداء إنتاجية TCP بشكل تحليلي. تُظهر النتائج العددية كميًا تأثير المعلمات/الإعدادات المختلفة لـ AMC و IR - HARQ والعوائق وقنوات تلاشي الموجة الملليمترية على أداء TCP وتدعم الاختيار الأمثل للمعلمات لزيادة إنتاجية النظام إلى أقصى حد. يتم أيضًا إجراء عمليات محاكاة مونت كارلو للتحقق من صحة النتائج التحليلية.