FDDS-MAC: Enhancing Spectrum Usage on Full-Duplex Communications in 5G Mobile Wireless networks

Abstract

Full-duplex communications emerged as an alternative to improve throughput and spectrum usage on the forthcoming fifth-generation (5G) mobile networks. However, the existing medium access control schemes for full-duplex lack mechanisms designed to enhance spectrum usage. In this context, this work proposes FDDS-MAC, which is a full-duplex communication scheme tailored to improve spectrum usage. FDDS-MAC introduces a decision phase where the receiver with a higher probability of having data back to the sender is prioritized in the sender's packet queue. Thus, FDDS-MAC is able to perform packet rescheduling to boost throughput and spectrum usage. Numerical results show that FDDS-MAC has a positive impact over full-duplex communications, achieving throughput up to 40% higher than a state-of-art full-duplex scheme. Index Terms-5G mobile wireless networks, Medium access control, Full-duplex communications, Spectrum usage.

Uso eficiente do canal em comunicações full-duplex através de uma reserva de canal inovadora

“…Essa seção avalia o FDMR-MAC comparando ele com outros esquemas MAC do estado da arte, em especial os protocolos FD-MAC [Zhang et al 2015] e FDDS-MAC [Guimarães and Bordim 2018b]. Tal comparação mostra o impacto do uso do FDMR-MAC na rede, por meio da avaliação em termos de vazão.…”

“…Para a avaliação do protocolo FDDS-MAC [Guimarães and Bordim 2018b] e o cálculo de sua vazão de saturação, será considerado o valor de P sz descrito na Eq. (5) para k = 0, uma vez que o FDDS-MAC consulta mais de um nó antes de estabelecer sua comunicação de modo análogo ao feito pelo FDMR-MAC.…”

“…(2)). Além disso, T c para o FD-MACé menor do que para o FDMR-MAC, uma vez [Guimarães and Bordim 2018b] em termos de vazão de saturação. Os resultados dessa avaliação estão disponíveis na Figura 3.…”

“…Para melhor explorar os benefícios das comunicações full-duplex, o mecanismo FDDS-MAC (Full-Duplex Dynamic Scheduling MAC) foi proposto por [Guimarães and Bordim 2018b]. O FDDS-MAC foi projetado com o intuito de melhorar o uso do canal.…”

“…Embora o FDDS-MAC seja capaz de obter relevantes melhorias no que diz respeitoà vazão quando comparado ao FD-MAC, a eficiência do FDDS-MAC está ligada a eficiência da fase de decisão. Esta fase extra entretanto introduz latênciaà comunicação e pode se tornar crítica em alguns cenários, como apontado por [Guimarães and Bordim 2018b].…”