Wireless Broadcast with Network Coding: A Connected Dominating Sets Approach

We study network coding for multi-hop wireless networks. We focus the case of broadcasting, where one source transmits information to all the nodes in the network. Our goal is energy-efficient broadcasting, in other words, to minimize the number of transmissions for broadcasting to the entire network. To achieve this goal, we propose a family of methods that combine the use of network coding and connected dominating sets. They consists in rate selections using connected dominated sets (RAUDS: Rate Adjustment Using Dominating Sets, and an generalized version, MARAUDS). The main insight behind these methods is that their use of connected dominating sets, allows nearoptimality in the core of the network, while they efficiently handle borders and non-uniformity. The main contribution is a formal proof of the performance of these families of algorithms. One main result is the comparison of performance between routing and these methods (and in general, network coding). Key-words: wireless networks, network coding, broadcasting, multi-hop, mincut, hypergraph, connected dominating set Diffusion dans les réseaux sans fil avec le codage réseau: une approache utilisant les ensembles dominants connectés Résumé : Nous étudions le codage réseau pour les réseaux sans fil multisauts. Nous nous intéressons au cas de la diffusion, où une source transmet des informations à tous les noeuds du réseau. Notre objectif est une diffusion efficace en énergie, c’est-à-dire, qui vise à minimiser le nombre de transmissions faites pour diffuser à tout le réseau. Pour parvenir à cet objectif, nous proposons une famille de méthodes qui combinent l’utilisation du codage réseau et les ensembles dominants connectés. Elles consistent en une selection de débit, utilisant des ensembles connectés dominants (RAUDS: ”Rate Adjustment Using Dominating Sets”, et une version généralisée, MARAUDS). L’idée principale sous-jacente à ces méthodes, est que leur utilisation des ensembles dominants, permet une d’opérer de manière quasi-optimale dans le coeur du réseau, et en même temps d’être capable de traiter les problèmes aux frontières du réseaux, et la nonuniformité. Un résultat principal est aussi une comparaison de la performance entre le routage et ces méthodes (et, plus généralement, le codage réseau). Mots-clés : réseaux sans fil, codage de réseau, diffusion, multi-sauts, coupe minimale, hypergraphe, ensemble dominant connecté WNC: A Connected Dominating Sets Approach 3