太赫茲超高速無線網絡MAC協(xié)議研究.pdf

1、太赫茲超高速無線網絡是一種采用太赫茲頻段作為無線載波進行通信、數(shù)據(jù)傳輸速率能夠達到Gbit/s級別的短距離超高速無線個域網，具有自組織、支持超高速率、低復雜度、高可靠性、通信距離短等特點，優(yōu)先應用于室內短距離無線通信等領域。太赫茲超高速無線網絡的正常運行離不開MAC協(xié)議的支持，然而目前關于太赫茲超高速無線網絡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絡的研究和應用。為了在太赫茲的載頻條件下實現(xiàn)超高速的無線接入，本文

2、以IEEE802.15.3c標準為基礎，對支持“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絡的MAC協(xié)議，主要包括以下兩方面的內容：
　?。?）針對現(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)點分配CTA時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絡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）時段中的MCTA（Management CTA）時隙、分配使用CTAP時段的剩余CTA（Channel Time Allocation）時隙、用SAP（Slot Application Period）時段自適應地代替CAP（Contention Access Period）時段、采用拆分

4、時隙請求量或回溯法為成功申請時隙的節(jié)點分配CTA時隙等新機制，保障節(jié)點在CAP時段有效地傳輸信道時間請求幀的前提下盡可能地增加CTAP時段中用于傳輸數(shù)據(jù)的CTA時隙，使得節(jié)點可以充分利用CTAP時段傳輸數(shù)據(jù)，提高網絡吞吐量，同時理論分析也表明了HBU-MAC協(xié)議的有效性。仿真結果顯示HBU-MAC協(xié)議的最大平均數(shù)據(jù)傳輸速率可達15.3Gbit/s，同時接入成功率、幀傳輸成功率等性能均得了到整體的改善。
　　（2）針對現(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、時延較大、效率較低等問題，本文在HBU-MAC協(xié)議基礎之上提出一種高效低時延的太赫茲超高速無線網絡MAC協(xié)議—ELD-MAC（Efficient and Low Delay MAC）。ELD-MAC協(xié)議通過采用包含雙Beacon時段的超幀結構、免申請預分配時隙機制、壓縮Beacon幀和數(shù)據(jù)幀中的重復字段等新機制，同時對相關關鍵參數(shù)進行優(yōu)化