一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网mac协议

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1、第３３卷第１０期计算机应用研究Ｖｏｌ３３Ｎｏ１０２０１６年１０月ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓＯｃｔ．２０１６一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网ＭＡＣ协议任智，陈葱，游磊，刘文朋，王敏（重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室，重庆４０００６５）摘要：现有ＭＡＣ协议在设计时未考虑太赫兹无线链路的衰减特性，难以稳定工作从而影响网络性能。针对此问题，提出一种适用于太赫兹无线个域网环境的高吞吐量低时延ＭＡＣ协议ＨＴＬＤＭＡＣ（ｈｉｇｈｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｌｏｗｄｅｌａｙＭＡＣｐｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒｔｅｒａｈｅｒｔｚｗｉｒｅｌｅｓｓｐｅｒｓｏｎａ

2、ｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓ）。ＨＴＬＤＭＡＣ协议通过采用基于信道质量预留时隙机制以及自适应确认机制，能够合理分配超帧时隙资源、提高网络吞吐量，降低数据时延。仿真表明相较于ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ和ＥＳＭＡＣ协议，ＨＴＬＤＭＡＣ在太赫兹链路质量较差情况下具有更好的网络性能。关键词：太赫兹；无线个域网络；媒体接入控制协议；链路质量；高吞吐量中图分类号：ＴＰ３９３０４文献标志码：Ａ文章编号：１００１３６９５（２０１６）１０３１４３０４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１６．１０．０６０ＨｉｇｈｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｌｏｗｄｅｌａｙＭＡＣｐｒｏ

3、ｔｏｃｏｌｆｏｒｔｅｒａｈｅｒｔｚｗｉｒｅｌｅｓｓｐｅｒｓｏｎａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓＲｅｎＺｈｉ，ＣｈｅｎＣｏｎｇ，ＹｏｕＬｅｉ，ＬｉｕＷｅｎｐｅｎｇ，ＷａｎｇＭｉｎ（ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓ＆Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｅｒａｈｅｒｔｚｗｉｒｅｌｅｓｓｌｉｎｋｈａｓａｇｒｅａｔｅｒｓｉｇｎａｌａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｌａｔｅｄＭＡＣｐｒｏ

4、ｔｏｃｏｌｓｈａｖｅｎ’ｔｃｏｎｃｅｒｎｅｄｔｈｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｈｅｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇ，ｓｏｔｈｅｙｃａｎｎｏｔｗｏｒｋｓｔａｂｌｙａｎｄｈａｖｅａｐｏｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｔｈｅｔｅｒａｈｅｒｔｚｗｉｒｅｌｅｓｓｐｅｒｓｏｎａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＴＷＰＡＮｓ）ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｈｉｇｈｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｌｏｗｄｅｌａｙＭＡＣｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＨＴＬＤＭＡＣ）ｆｏｒＴＷＰＡＮｓ．Ｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｒｅｓｅｒｖｅｄｓｌｏｔｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｂ

5、ａｓｅｄｏｎｃｈａｎｎｅｌｑｕａｌｉｔｙａｎｄｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｌｙｄｙｎａｍｉｃａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ＨＴＬＤＭＡＣｃｏｕｌｄａｌｌｏｃａｔｅｔｈｅｓｌｏｔｒｅｓｏｕｒｃｅｒｅａｓｏｎａｂｌｙ，ｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｄａｔａｌａｔｅｎｃｙ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃａｎｄｔｈｅＥＳＭＡＣ，ＨＴＬＤＭＡＣｈａｓｂｅｔｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｐｏｏｒｔｅｒａｈｅｒｔｚｌｉｎｋｑｕ

6、ａｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｒａｈｅｒｔｚ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｅｒｓｏｎａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓ；ＭＡＣｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｌｉｎｋｑｕａｌｉｔｙ；ｈｉｇｈｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ析几种不同太赫兹用途模型的ＭＡＣ层需实现的功能，指出针０引言对不同的用途模型应采用不同的太赫兹ＭＡＣ解决方案，并建［１］议太赫兹无线个域网ＭＡＣ协议以ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ为基准，在无线个域网络是一种无需基础设施的自组织网络，适［４］其上修改形成新的协议。Ｐｅｎｇ等人对室内太赫兹通信的定用于近距离内多个成员之间高速率交换数据，在新时期有广泛向搜索进行了研究，太赫兹频段的高路径损耗导致定向搜索成的应用

7、前景。但传统的无线个域网络所能支持的最大数据传为一个很严重的问题，ＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ中天线校准方法不再适输速率仅为５．７７５Ｇｂｐｓ，已逐渐难以满足人们对数据速率的需［２］应于太赫兹频段，因此他们提出带外信令的方式，首先在低频求，因此人们开始寻求新的解决方案。太赫兹频段（０１～１０ＴＨｚ）具有极大的未被分配使用的带宽，能够承载Ｇｂｐｓ的段进行模糊搜索，然后在太赫兹频段进行精确搜索。Ｊｏｒｎｅｔ等［５］数据量，是未来无线通信的首要选择。太赫兹无线个