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随着无线通信技术的发展,低频段的频谱资源已经无法满足人们对数据传输速率的需求,因此太赫兹频段无线通信技术越来越受重视。太赫兹频段具有超大连续可用带宽且能够提供10Gbps及以上的数据传输速率,但太赫兹波在空气中传输时衰减较大,传输距离较短。太赫兹无线个域网是一种使用太赫兹波作为无线通信载波进行通信且数据传输速率高达10Gbps级别的短距离超高速无线通信网络,该网络具有超高速、自组织性、通信距离短等特点。目前关于太赫兹无线个域网MAC协议的研究尚不多见,这影响了太赫兹无线通信技术的研究及应用。本文根据TG3d(100G)任务组的建议,在CSMA/CA+TDMA混合接入协议(如IEEE802.15.3c)基础之上进行改进,提出了两种适用于太赫兹无线个域网的MAC协议,本文主要工作如下:
1.针对现有CSMA/CA+TDMA混合接入方式(如IEEE802.15.3c)存在地重传时隙请求帧时未更新时隙请求量,CTAP时期若有时隙资源未利用存在资源浪费,PNC在分配时隙资源时未考虑太赫兹无线个域网数据量较大的特点而导致时隙分配产生公平性问题,Beacon帧存在冗余开销等问题,本文提出了一种高效公平太赫兹无线个域网MAC协议—HEF-MAC(HighEfficientFairnessMACprotocolforterahertzwirelesspersonalareanetworks)。HEF-MAC协议通过更新时隙请求量,自适应增长CAP时期长度,删除Beacon帧冗余开销及设计一种公平时隙分配算法等新机制,提升了网络吞吐量性能,降低了数据接入时延及传输时延。理论分析及仿真结果表明HEF-MAC协议在网络吞吐量、公平性方面均优于现有MAC协议。
2.针对现有基于CSMA/CA+TDMA混合MAC协议(如IEEE802.15.3c及ES-MAC协议)存在超帧结构不合理导致CAP时期与CTAP时期不能自适应调整,发送时隙请求帧时未预留重传数据所占用的时隙等问题提出了一种基于太赫兹无线网络环境的高吞吐量低时延MAC协议—HTLD-MAC(HighThroughputLowDelayMACprotocolforterahertzwirelessnetworkenvironment)。HTLD-MAC协议通过设计一种动态均衡超帧结构实现了CAP与CTAP时期的动态调整,降低了时隙资源浪费,最大化网络吞吐量。基于信道质量预留时隙资源的时隙请求机制及基于信道质量的自适应动态确认方式等机制通过预留重传数据所占用时隙资源及动态自适应选择确认方式提升了网络吞吐量降低了数据接入时延及传输时延。仿真结果表明,HTLD-MAC协议能够在信道质量较差时保持较高的网络吞吐量和较低的数据传输时延。
最后对全文工作进行总结,并指明下一步太赫兹无线网络MAC协议的研究方向和研究重点。
1.针对现有CSMA/CA+TDMA混合接入方式(如IEEE802.15.3c)存在地重传时隙请求帧时未更新时隙请求量,CTAP时期若有时隙资源未利用存在资源浪费,PNC在分配时隙资源时未考虑太赫兹无线个域网数据量较大的特点而导致时隙分配产生公平性问题,Beacon帧存在冗余开销等问题,本文提出了一种高效公平太赫兹无线个域网MAC协议—HEF-MAC(HighEfficientFairnessMACprotocolforterahertzwirelesspersonalareanetworks)。HEF-MAC协议通过更新时隙请求量,自适应增长CAP时期长度,删除Beacon帧冗余开销及设计一种公平时隙分配算法等新机制,提升了网络吞吐量性能,降低了数据接入时延及传输时延。理论分析及仿真结果表明HEF-MAC协议在网络吞吐量、公平性方面均优于现有MAC协议。
2.针对现有基于CSMA/CA+TDMA混合MAC协议(如IEEE802.15.3c及ES-MAC协议)存在超帧结构不合理导致CAP时期与CTAP时期不能自适应调整,发送时隙请求帧时未预留重传数据所占用的时隙等问题提出了一种基于太赫兹无线网络环境的高吞吐量低时延MAC协议—HTLD-MAC(HighThroughputLowDelayMACprotocolforterahertzwirelessnetworkenvironment)。HTLD-MAC协议通过设计一种动态均衡超帧结构实现了CAP与CTAP时期的动态调整,降低了时隙资源浪费,最大化网络吞吐量。基于信道质量预留时隙资源的时隙请求机制及基于信道质量的自适应动态确认方式等机制通过预留重传数据所占用时隙资源及动态自适应选择确认方式提升了网络吞吐量降低了数据接入时延及传输时延。仿真结果表明,HTLD-MAC协议能够在信道质量较差时保持较高的网络吞吐量和较低的数据传输时延。
最后对全文工作进行总结,并指明下一步太赫兹无线网络MAC协议的研究方向和研究重点。