太赫茲超高速無線網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究.pdf

1、太赫茲超高速無線網(wǎng)絡(luò)是一種采用太赫茲頻段作為無線載波進(jìn)行通信、數(shù)據(jù)傳輸速率能夠達(dá)到Gbit/s級(jí)別的短距離超高速無線個(gè)域網(wǎng)，具有自組織、支持超高速率、低復(fù)雜度、高可靠性、通信距離短等特點(diǎn)，優(yōu)先應(yīng)用于室內(nèi)短距離無線通信等領(lǐng)域。太赫茲超高速無線網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行離不開MAC協(xié)議的支持，然而目前關(guān)于太赫茲超高速無線網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究尚不多見，這在一定程度上影響了太赫茲超高速無線網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用。為了在太赫茲的載頻條件下實(shí)現(xiàn)超高速的無線接入，本文

2、以IEEE802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，對(duì)支持“CSMA/CA+TDMA”方式的混合MAC協(xié)議深入研究，提出了兩種支持太赫茲超高速無線網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議，主要包括以下兩方面的內(nèi)容：
　?。?）針對(duì)現(xiàn)有以“CSMA/CA+TDMA”混合方式接入信道的MAC協(xié)議（如IEEE802.15.3c）存在的吞吐量偏低、為節(jié)點(diǎn)分配CTA時(shí)隙的方案不完善等問題，本文提出一種高帶寬利用率的太赫茲超高速無線網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議—HBU-MAC（High Ba

3、ndwidth Utilization MAC）。HBU-MAC協(xié)議通過采用刪除CTAP（Channel Time Allocation Period）時(shí)段中的MCTA（Management CTA）時(shí)隙、分配使用CTAP時(shí)段的剩余CTA（Channel Time Allocation）時(shí)隙、用SAP（Slot Application Period）時(shí)段自適應(yīng)地代替CAP（Contention Access Period）時(shí)段、采用拆分

4、時(shí)隙請(qǐng)求量或回溯法為成功申請(qǐng)時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)分配CTA時(shí)隙等新機(jī)制，保障節(jié)點(diǎn)在CAP時(shí)段有效地傳輸信道時(shí)間請(qǐng)求幀的前提下盡可能地增加CTAP時(shí)段中用于傳輸數(shù)據(jù)的CTA時(shí)隙，使得節(jié)點(diǎn)可以充分利用CTAP時(shí)段傳輸數(shù)據(jù)，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，同時(shí)理論分析也表明了HBU-MAC協(xié)議的有效性。仿真結(jié)果顯示HBU-MAC協(xié)議的最大平均數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)15.3Gbit/s，同時(shí)接入成功率、幀傳輸成功率等性能均得了到整體的改善。
　?。?）針對(duì)現(xiàn)有以“CSM

5、A/CA+TDMA”混合方式接入信道的MAC協(xié)議（如IEEE802.15.3c）存在額外的控制開銷、時(shí)延較大、效率較低等問題，本文在HBU-MAC協(xié)議基礎(chǔ)之上提出一種高效低時(shí)延的太赫茲超高速無線網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議—ELD-MAC（Efficient and Low Delay MAC）。ELD-MAC協(xié)議通過采用包含雙Beacon時(shí)段的超幀結(jié)構(gòu)、免申請(qǐng)預(yù)分配時(shí)隙機(jī)制、壓縮Beacon幀和數(shù)據(jù)幀中的重復(fù)字段等新機(jī)制，同時(shí)對(duì)相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化