太赫兹超高速无线个域网MAC协议研究

发布时间：2017-10-27 12:35

  本文关键词：太赫兹超高速无线个域网MAC协议研究

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【摘要】：预测表明,到2020年左右人们对短距离无线数据速率的需求将达到数十Gbps,而现有无线技术除非在高效频谱利用上取得显著进展,否则无法满足这些需求。太赫兹频段具有巨大的带宽可提供超高速率无线通信,因此吸引了大量学者的关注。太赫兹超高速无线个域网是一种利用太赫兹频段进行数据高速传输的无线自组织网络,在小于10m的工作范围内可满足10~50Gbps的通信业务需求,具有广泛的应用前景。但由于物理层技术尚不完善,太赫兹超高速无线个域网MAC协议成果较少,当前研究主要在IEEE 802.15.3c基础上进行。本文在现有相关MAC协议(如IEEE 802.15.3c、HEF-MAC、HTLD-MAC等)的基础上,结合太赫兹超高速无线个域网通信业务特点,对CSMA/CA+TDMA混合接入方式深入研究并提出了两种新的MAC协议,主要内容包括以下两方面:1.针对现有可用于太赫兹超高速无线个域网的MAC协议存在的CAP时段无效浪费,节点时隙请求得不到完全满足而信道资源却存在剩余,以及子帧正确接收却因无法解析而需要重传等问题,提出一种高信道利用率MAC协议——HCU-MAC(A MAC protocol of High Channel Utilization)。通过自适应取消CAP时段,在现有时隙分配算法基础上设计一种更为完善的公平分配机制,以及在数据聚合时加入逆向聚合处理,提高信道利用率,降低重传开销和数据时延,确保节点接入公平性,更好地适用于太赫兹超高速无线个域网大业务量通信。2.针对动态均衡超帧结构下,现有相关MAC协议接入方案设计不完善,网络工作不稳定的问题;节点时隙请求帧进行重传时,退避窗口设置不合理,信道资源无法高效利用的问题;以及CTA存在剩余浪费等问题,本文提出一种高吞吐量低时延MAC协议——HTLL-MAC(High Throughput and Low Latency MAC protocol)。通过设计一种新的接入机制,触发PNC在适当时刻发送Beacon帧,并将该信息告知其余节点,降低Beacon帧碰撞概率,使网络高效稳定工作,动态均衡超帧结构的优势得到充分发挥;此外动态更改重传竞争窗口,对CTA剩余时隙充分利用,加快数据转发,减少数据时延。仿真结果表明,HTLL-MAC协议在各种不同的太赫兹超高速无线个域网应用场景下均有较好的网络性能。最后总结全文,指出太赫兹超高速无线个域网MAC协议接下来的研究方向。
【关键词】：太赫兹 超高速 无线个域网 MAC协议 混合接入
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN915.04
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 缩略语表12-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究现状14-17
• 1.3 本文研究内容及结构安排17-19
• 第2章 太赫兹超高速无线个域网及MAC协议概述19-35
• 2.1 太赫兹波及其特点19-20
• 2.2 太赫兹无线通信应用场景及MAC协议设计需求分析20-23
• 2.3 太赫兹超高速无线个域网结构、特点及面临的挑战23-26
• 2.3.1 太赫兹超高速无线个域网体系结构23-24
• 2.3.2 太赫兹超高速无线个域网特点24-25
• 2.3.3 太赫兹超高速无线个域网面临的挑战25-26
• 2.4 太赫兹超高速无线个域网MAC协议原理及问题分析26-34
• 2.4.1 太赫兹超高速无线个域网MAC协议设计26-27
• 2.4.2 太赫兹超高速无线个域网MAC协议超帧结构27-28
• 2.4.3 太赫兹超高速无线个域网MAC协议原理28-30
• 2.4.4 太赫兹超高速无线个域网MAC工作流程30-32
• 2.4.5 现有相关MAC协议问题分析32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 太赫兹超高速无线个域网高信道利用率MAC协议35-60
• 3.1 问题描述35-37
• 3.2 HCU-MAC协议新机制37-41
• 3.3 HCU-MAC协议操作流程41-42
• 3.4 性能分析42-43
• 3.5 OPNET仿真工具简介43-46
• 3.5.1 OPNET仿真工具特点44
• 3.5.2 OPNET仿真建模过程44-45
• 3.5.3 OPNET通信仿真机制45-46
• 3.6 仿真验证46-59
• 3.6.1 HCU-MAC协议仿真建模46-51
• 3.6.2 仿真统计量及参数设置51-54
• 3.6.3 仿真结果及分析54-59
• 3.7 本章小结59-60
• 第4章 太赫兹超高速无线个域网高吞吐量低时延MAC协议60-75
• 4.1 问题描述60-62
• 4.2 HTLL-MAC协议新机制62-68
• 4.3 HTLL-MAC协议操作流程68-69
• 4.4 仿真验证69-73
• 4.4.1 仿真统计量及参数设置69-70
• 4.4.2 仿真结果及分析70-73
• 4.5 本章小结73-75
• 第5章 结束语75-77
• 5.1 全文总结75-76
• 5.2 未来工作76-77
• 参考文献77-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：1103531