太赫兹高时隙利用率快速定向MAC协议

为解决移动场景下现有定向MAC协议存在冗余单节点扇区时段分配、波束赋形训练开销过大以及用时过长等问题,提出了一种太赫兹无线个域网高时隙利用率快速定向MAC协议(High Slot Utilization Rate and FastDirectional MAC Protocol, HUFD-MAC)。HUFD-MAC协议采用冗余单节点扇区传输下行数据以及基于时间信息减少发送波束训练帧数量的机制,有效提高时隙利用率,减少网络开销,降低波束赋形用时。仿真结果表明,相比于IEEE 802. 15. 3c和ACAP-MAC协议, HUFD-MAC的网络开销降低约3. 23%, MAC层吞吐量提升约8. 50%。     

高时隙利用率太赫兹无线个域网MAC协议

针对现有的IEEE802.15.3c及高效公平(High Efficient Fairness MAC protocol,HEF-MAC)等相关接入协议涉及的标准聚合帧机制及时隙申请方式应用到太赫兹无线个域网尚不完善的问题,提出了一种高时隙利用率太赫兹无线个域网MAC协议(HTSU-MAC)。HTSU-MAC通过采用帧聚合内容按需重传以及无确认时隙利用等新机制,使得信道时隙资源得以高效利用,网络吞吐量得以极大提升。理论分析验证了该协议的优越性,仿真结果表明,HTSU-MAC协议较其他协议具有更好的网络性能。     

太赫兹网络场景下节点移动感知的定向MAC协议

在太赫兹无线个域网中,通常会配备定向天线以延长网络设备数据传输距离,但在使用定向天线时存在节点发现困难、动态场景下节点位置难以预知等问题.针对太赫兹网络场景,基于IEEE802.15.3c高速网络MAC协议标准以及现有太赫兹定向MAC协议,提出一种节点移动感知的定向MAC(NMA-MAC)协议.通过微微网节点位置预知算法计算节点可能移动的位置,并将位置信息通过控制帧携带给其他节点,使节点之间能够更快传递彼此的位置信息.仿真结果表明,相比IEEE802.15.3c标准协议,NMA-MAC协议的吞吐量和传输成功率分别提高13.28％和4.58％,同时控制开销降低30.86％.     

太赫兹网络场景下节点移动感知的定向MAC协议

在太赫兹无线个域网中,通常会配备定向天线以延长网络设备数据传输距离,但在使用定向天线时存在节点发现困难、动态场景下节点位置难以预知等问题.针对太赫兹网络场景,基于IEEE802.15.3c高速网络MAC协议标准以及现有太赫兹定向MAC协议,提出一种节点移动感知的定向MAC(NMA-MAC)协议.通过微微网节点位置预知算法计算节点可能移动的位置,并将位置信息通过控制帧携带给其他节点,使节点之间能够更快传递彼此的位置信息.仿真结果表明,相比IEEE802.15.3c标准协议,NMA-MAC协议的吞吐量和传输成功率分别提高13.28％和4.58％,同时控制开销降低30.86％.     

高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议

针对现有太赫兹无线个域网MAC协议存在的基于动态均衡思想的网络不稳定、不合理的竞争窗口导致退避时间过长,以及所分配CTA长度大于节点的时隙请求量时会导致时隙剩余3个问题,提出了一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议——HTLL-MAC(High Throughput and Low Latency MAC protocol)。HTLL-MAC协议通过基于动态均衡思想的接入机制提高网络稳定性,引入动态更改重传竞争窗口方法缩短了退避所需时间,并且启用CTA剩余时隙机制充分利用剩余时隙,从而达到增加网络吞吐量、降低数据传输时延的效果。理论分析验证了HTLL-MAC协议的有效性。仿真结果表明,相较于IEEE 802.15.3c和HTLD-MAC的MAC层,吞吐量提高了6.15%,数据平均时延降低了32.53%。     

高效快速的太赫兹无线个域网双信道MAC协议

针对现有的太赫兹无线个域网络中太赫兹辅助波束赋形媒体访问控制（MAC）协议（TAB-MAC）存在数据传输时延较大以及信道利用率低问题,提出了一种高效快速的太赫兹无线个域网双信道MAC协议（EF-MAC）。通过目的节点向源节点发送测试帧机制来减少一个确认帧,从而减少控制开销和测试时延;采用自适应取消节点位置信息的收发机制,源或目的节点通过之前的请求发送帧/允许发送帧（RTS/CTS）帧交互过程已获得对方节点的位置信息且对方节点的位置没有发生改变,可以省去RTS或CTS中的位置信息,减少控制开销。理论分析与仿真结果表明,与TAB-MAC协议相比,所提协议能够有效减小数据传输时延,提高网络吞吐量。     

太赫兹无线个域网高时隙利用率跨PAN数据传输协议

针对现有跨PAN数据传输机制存在的业务量分布不均衡造成的时隙浪费、协调超帧开始时刻不明确、超帧统一机制所需控制开销较大等问题,提出了一种高时隙利用率太赫兹无线个域网跨PAN数据传输机制HTSU-PAN（high time slot utilization cross PAN data transmission protocol for Terahertz wireless personal area network）。该协议通过采用隐式TDMA时隙分配、基于无beacon的空闲时段启用以及基于网桥节点超帧统一这三种新机制,有效提高时隙利用率,降低数据传输时延从而提升网络吞吐量。     

一种快速高效的太赫兹无线个域网定向MAC协议

太赫兹无线个域网是一种新型的无需基础设施的中心式网络,支持10 Gb/s～1 Tb/s的数据传输速率,具有广泛的应用前景。针对现有太赫兹无线个域网MAC协议和高效的太赫兹无线个域网定向MAC协议ED-MAC(Efficient Directional MAC protocol)存在节点间波束赋形训练开销大、耗时长的问题,对无线个域网内设备处于静止状态下的场景,提出一种快速高效的太赫兹无线个域网定向MAC协议FE-MAC(Fast and Efficient MAC protocol)。通过仿真验证,将提出的FE-MAC协议与基于802.15.3c的太赫兹MAC协议和ED-MAC协议进行性能对比,能够有效降低节点间数据发送时延,提高网络吞吐量。     

高效快速融合的双LAN太赫兹无线局域网MAC协议

为了使两个独立运行的太赫兹无线局域网能快速完成协调融合以及提升融合后网络的性能,提出一种高效快速融合的双LAN太赫兹无线局域网MAC协议——EFC-MAC(efficient and fast convergence of MAC protocols)。首先,针对现有网桥节点选举机制不完善以及网络协调融合机制存在不足之处的问题,提出了在第一个网间节点进行申请入网时就开始进行网桥节点的选举,并将选举结果在下一超帧的BP时段进行通告的机制,并根据网络是否已经完成了协调融合而决定是否申请CTA以转发heartbeat消息的机制,使网络能高效快速完成融合;然后,针对网间节点申请公共时隙方式不够灵活的问题,提出根据P-CTAP所剩时隙量来动态申请CTA的机制,提升了网络的性能;最后,针对网桥节点切换机制尚不明确的问题,提出了采用一个CAP时段长度完成网桥节点切换的机制。仿真结果表明,所提协议有效提高了网络吞吐量,提升了时隙利用率以及降低了数据传输时延。     

新的太赫兹超高速无线网络媒体访问控制协议

针对现有无线网络媒体访问控制(MAC)协议难以在太赫兹（THz）载频条件下实现10Gbps级别超高速无线接入的问题,提出一种新的太赫兹超高速无线网络MAC协议——MAC-T。MAC-T设计了新的时分多路访问(TDMA)+载波侦听多路访问(CSMA)自适应混合MAC接入机制和一种新的超帧结构,并定义了对应于太赫兹通信的关键参数,从而使最大数据传输速率达到10Gbps以上。理论分析和仿真结果表明：MAC-T协议能够在太赫兹无线网络中正常运行,数据传输速率达到了18.3Gbps,是IEEE 802.15.3c标准定义的最大速率5.78Gbps的2.16倍,数据帧的平均接入时延约为0.0044s,性能相对于IEEE 802.15.3c标准提高了42.1%,从而在MAC协议方面为太赫兹超高速无线网络的研究和应用提供了有力支撑。     

降低控制开销的太赫兹无线个域网双信道MAC协议

针对现有的太赫兹无线个域网双信道媒体访问控制(Medium Access Control, MAC)协议在节点需要双向通信时采用半双工通信方式和对于已通信过的节点再次通信且位置未发生改变时信息控制开销较大而影响网络性能的问题,提出一种低控制开销的太赫兹无线个域网双信道MAC协议(Low Control Overhead dual-channel MAC protocol, LCO-MAC).LCO-MAC协议通过在通信双方节点同时有向对方发送数据的需求时,采用点对点全双工通信机制通过一次信息控制帧的交互完成信道预约和自适应省略允许发送帧/测试帧机制,降低信息交互过程的控制开销,提高吞吐量来提升网络性能.仿真结果表明,与TAB-MAC协议和EF-MAC协议相比,本文所提出的协议信息控制开销降低了至少12.6%、网络吞吐量和信道利用率提升分别不少于11.3%和12%.     

太赫兹科学技术的综述

太赫兹技术是一项极其重要的技术,其电磁波段的开发和利用具有重大的科学意义和潜在的应用价值.本文综述了太赫兹技术的研究和发展,介绍了太赫兹波的独特性质,太赫兹产生和检测的方法,概述了太赫兹技术在生物医学、反恐安检、无损探测、天文大气以及无线通信等领域的应用和进展.     

一种基于簇的无线传感器网MAC协议

MAC协议对无线传感网络的运行和性能具有重要的影响。为此,分析了基于簇的无线传感器网络的MAC协议,针对它们存在的缺陷,提出了一种新的基于簇的MAC协议(C-MAC)。该协议能够根据簇成员节点数目和通信负载动态地改变TDMA帧的长度,减少节点的空闲侦听时间,提高信道的利用率,从而延长网络的生命周期。模拟结果显示,该协议在数据包延迟、能量消耗和数据包接收率等性能上有很大提高。     

一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议

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(A High Throughput and Low Delay MAC protocol for terahertz wireless personal area networks)。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。     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

一种高可靠的多通道MAC协议

针对工业无线传感器网络的应用需求和射频环境特点,提出了一种高可靠的多通道MAC协议CHNP.协议中给出了一种基于协商模式通道切换机制的MAC架构,并基于该架构给出了一种通道切换模式选择算法和一种自适应传输机制.前者可以实现更高程度的并发传输,而后者可在动态变化的射频条件下自适应地选择高质量通道进行传输.仿真表明,与已有多通道协议相比,CHNP可大幅提高网络的吞吐量、分组到达率以及MAC层延迟性能,并具有更好的抗干扰能力.     

无线传感器网络MAC协议进展

MAC协议是无线传感器网络协议的重要组成部分,网络的性能（如吞吐量、容量、时延及功耗等）依赖于所采用的MAC协议,也是无线传感器网络设计研究的主要技术难点之一。该文指出了无线传感器网络MAC协议设计的主要问题．对几种典型的MAC协议进行了分析和研究,并分析研究了无线传感器网络MAC协议的研究与应用方向。     

无线传感器网络MAC协议进展

MAC协议是无线传感器网络协议的重要组成部分,网络的性能(如吞吐量、容量、时延及功耗等)依赖于所采用的MAC协议,也是无线传感器网络设计研究的主要技术难点之一。该文指出了无线传感器网络MAC协议设计的主要问题,对几种典型的MAC协议进行了分析和研究,并分析研究了无线传感器网络MAC协议的研究与应用方向。     

M-TDMA:基于TDMA协议的高效水下传感器网络MAC协议

TDMA是基于固定分配的MAC协议,网络中不需要控制信息就能避免节点间出现的数据碰撞问题,是一种简单而成熟的信道分配机制。由于水下传感器网络的高延时和网络传输的易干扰性,使得水下传感器网络信道的传输效率较低。文中提出一种新型的水下无线传感器网络数据发送传输协议(M-TDMA),解决传统TDMA协议水下信道利用率不高的问题。同时还对网络进行拓扑扩展,拓展了网络的实际应用范围,以及制定了可行的网络时钟同步机制。仿真实验表明,该协议能有效提高水下信道的利用率,具有更好的性能。     

太赫兹技术应用进展

近年来太赫兹技术的高速发展为太赫兹技术应用提供了基础。太赫兹以其高频率高穿透性以及低光子能量等优势,在多个领域受到了重点关注,并在多个具体的应用方向上实现了初步的探索。着重讨论用于高速率高带宽通信的太赫兹无线通信技术、用于生物化学物质检测研究以及用于医学领域的太赫兹光谱成像技术、用于无损探测系统的光谱成像以及谱分析技术、用于安全检查领域的太赫兹人体成像技术等太赫兹技术应用领域的进展,并对应用中存在的挑战进行了简要总结。