Browsing by Author "Kaya, Erdi"

Now showing 1 - 4 of 4

Citation - WoS: 2
Citation - Scopus: 2
Data Repair in Bs-Assisted Distributed Data Caching
(IEEE, 2020) Kaya, Erdi; Haytaoğlu, Elif; Arslan, Şuayb Şefik
In this paper, centralized and independent repair approaches based on device-to-device communication for the repair of the lost nodes have been investigated in a cellular network where distributed caching is applied whose fault tolerance is provided by erasure codes. The caching mechanisms based on Reed-Solomon codes and minimum bandwidth regenerating codes are adopted. The proposed approaches are analyzed in a simulation environment in terms of base station utilization load during the repair process. Based on the intuitive assumption that the base station is usually more costly than device-to-device communication, the centralized repair approach demonstrates a better performance than the independent repair approaches on the number of symbols retrieved from the base station. On the other hand, the centralized approach has not achieved a dramatic reduction in the number of symbols downloaded from the other devices.
Citation - WoS: 3
Citation - Scopus: 4
Data Repair-Efficient Fault Tolerance for Cellular Networks Using Ldpc Codes
(IEEE, 2021) Haytaoglu, Elif; Kaya, Erdi; Arslan, Şuayb Şefik
The base station-mobile device communication traffic has dramatically increased recently due to mobile data, which in turn heavily overloaded the underlying infrastructure. To decrease Base Station (BS) interaction, intra-cell communication between local devices, known as Device-to-Device, is utilized for distributed data caching. Nevertheless, due to the continuous departure of existing nodes and the arrival of newcomers, the missing cached data may lead to permanent data loss. In this study, we propose and analyze a class of LDPC codes for distributed data caching in cellular networks. Contrary to traditional distributed storage, a novel repair algorithm for LDPC codes is proposed which is designed to exploit the minimal direct BS communication. To assess the versatility of LDPC codes and establish performance comparisons to classic coding techniques, novel theoretical and experimental evaluations are derived. Essentially, the theoretical/numerical results for repair bandwidth cost in presence of BS are presented in a distributed caching setting. Accordingly, when the gap between the cost of downloading a symbol from BS and from other local network nodes is not dramatically high, we demonstrate that LDPC codes can be considered as a viable fault-tolerance alternative in cellular systems with caching capabilities for both low and high code rates.
İmece-depo: İşbirlikçi Hücresel Ağlarda Veri Önbellekleme için Cihazdan Cihaza Iletişim ile Dağıtık Depolama, Optimale Yakın Kodlama ve Protokol Tasarımı.
(2023) Haytaoğlu, Elif; Pourmandı, Massoud; Kaya, Erdi; Arslan, Şefik Şuayb
Hücresel ağlarda popüler dosyaların cihazlarda önbelleklenmesi ile, cihazlar arası etkileşim baz istasyonu (Bİ) üzerine düşen iletişim yükünü oldukça azaltmaktadır. Dağıtık veri önbellekleme işlemi popüler bir dosyanın parçalarının kodlanmamış orijinal haliyle ya da herhangi bir silinti kodu kullanılarak kodlanmış halinin mobil cihazlar içerisinde dağıtık bir şekilde depolanması yardımıyla gerçekleştirilir. Dosyanın herhangi bir parçası, komşu mobil cihazlardan ya da mümkün değilse, doğrudan Bİ?lerden, yüksek bir iletişim maliyeti pahasına indirilebilir. Bir hücresel ağda, rastgele zamanlarda bazı düğümlerin hücreye katıldığı ve bazılarının ayrıldığı göz önüne alındığında, performans için Bİ ile iletişimin minimum düzeyde olmasını sağlayacak akıllı veri onarım yöntemlerine ihtiyaç duyulacaktır. Tek bir veya birden fazla Bİ?nin sisteme katılımı, önceki onarım paradigmalarına, özellikle de işbirlikçi düğüm onarım süreçlerine farklı bir boyut eklemektedir. Bunun nedeni, çalışma protokolü kurallarının yanı sıra iletişim kısıtlamalarının da değişmesidir. Literatür, bu durum için temel bant genişliği/depolama ödünleşim uzayını inceleyen bir çalışma içermemektedir. Yeni hücre mimarileri buna göre, yeni silinti kod yapılarını, verimli protokol tasarımlarını, veri erişim gecikmesi, gerçekçi kuyruk modelleri ve gerçekçi benzetim platformları dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere farklı tasarım değerlendirmelerini gerektirmektedir. Bu projede ilk olarak, daha önceki hiçbir çalışmada düşünülmemiş işbirliği yapan Bİ?lerin cihaz ayrılışlarında yaşanan kayıp verinin onarımı için bant genişliği ve depolama kapasitesinin iyileştirilmiş teorik sınırlarının veri akış diyagramları kullanılarak elde edilmesi amaçlanmıştır. Bununla beraber, bant genişliği ve depolama alanını en iyi kullanan kod yapılarından esinlenerek, veri önbellekleme işlemini optimale yakın bir maliyetle gerçekleştirecek tamamen özgün çizge tabanlı kod yapıları ve bu yeni kodlar için daha önce düğüm onarım problemine uygulanmamış genetik algoritma, optimize edilmiş artık veri dağıtımı gibi yeni yaklaşımlar kullanılarak önceden düşünülmemiş düğüm onarım algoritmaları önerilecektir. Ayrıca, düğümlerin hücreye katılma ve ayrılma süreçleri için, bant genişliği ve veri depolaması gereksinimlerini en aza indirmeye yardımcı olacak enerji tüketimi odaklı son derece özgün protokoller önerilecektir. Bu protokoller, düğümlerin bir hücreden diğerine geçiş yapabileceği ve hücre içi kaynakların etkin kullanılmasına yardımcı olmak için Bİ?lerin işbirliği yapmasını sağlayan geçiş senaryoları ile güçlendirilecektir. Bu durum, iki onarım işlemi arasındaki sürenin ayarlanması, veri erişim maliyetlerinin azaltılması, hücreye katılan düğüm içeriğinin kullanımı, artık veri kullanımı v.s. gibi yenilikleri içerecektir. Son olarak, önerilen kod yapıları ve protokol mimarisinin performansını analitik olarak türetmek için bilinen çeşitli ve daha gerçekçi kuyruklama modelleri değerlendirilecektir. Analitik sonuçlarımızı doğrulamak için daha sonra hücresel ağ tabanlı büyük ölçekli benzetimler yapılıp sayısal yöntemler ile toplam iletişim ve dosya onarım işlemlerinin maliyet hesaplamaları ve karşılaştırmaları yapılacaktır. MEF Üniversitesi öğretim üyesi Dr. Şuayb Arslan?ın yürütücüsü olduğu ve 36 ay sürecek projede, Pamukkale üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi Dr. Elif Haytaoğlu araştırmacı olarak görev alacaktır. Projede, iki doktora, iki yüksek lisans ve son iki senemizde iki lisans öğrencisi bursiyer olarak görev alacaktır.
Residual Data Usage in LDPC Codes
(IEEE, 2022) Kaya, Erdi; Pourmandi, Massoud; Haytaoglu, Elif; Arslan, Şefik Şuayb
In distributed storage systems/coded caching systems, padding operations should be performed when the encoded data cannot be divided by the number of storage nodes evenly. Thus, extra zero values are stored in one of the nodes to balance each node's storage content. In this study, distribution of data to storage nodes with no padding was investigated for distributed caching context in which a base station and devices both store the coded data. In other words, no redundancy (no-padding) is included into the encoded data. This approach is named as residual data distribution. LDPC codes are selected as the erasure code due to their low complexity encode/decode operations. Moreover, performance comparisons were conducted between using traditional data distribution approach (with padding) and using residual data (use of no-padding) (standard) in terms of repair time. In our work, the effect of no-padding data usage on the repair time and the ratios of storage savings have been also demonstrated.