传统金属互联片上网络,因其固有的多跳传输特性,当网络规模扩大时,功耗和数据包延迟大幅增加。无线片上网络可以为片上长距离数据包传输提供单跳无线链路,被认为是替代传统金属互联片上网络的理想方案。其中,毫米波无线片上网络与当前互补金属氧化物半导体工艺完全兼容,且在能效、数据速率和传输距离方面有独特优势,已被广泛应用于最近的无线片上网络设计中。本文对毫米波无线片上网络中拒绝服务攻击的防御机制和多信道通信架构进行相关探索。论文主要工作如下:(1)本文提出了一种高效、轻量的拒绝服务攻击防御机制,通过对传统媒体访问控制机制进行改进,严格限制网络中所有无线接口的信道访问,以最小化拒绝服务攻击对网络性能造成的负面影响。与当前最先进的拒绝服务攻击防御机制相比,本文方案覆盖的Do S攻击情形更广,在大幅降低功耗和面积开销的同时,实现了更高效、准确的Do S攻击检测,为系统提供了更高的安全性。(2)本文将现有毫米波多信道无线收发器集成于无线片上网络中,并基于此,设计了一种高性能毫米波多信道无线片上网络架构,包括相关的拓扑、路由和媒体访问控制机制设计。此外,为了缓解网络中集线器节点处拥塞,本文还提出了一种拥塞感知自适应信道选择机制。仿真结果表明,相对于传统毫米波单信道无线片上网络,本文方案可以实现16%～98%的饱和吞吐率提升。通过引入拥塞感知自适应信道选择机制,网络的饱和吞吐率可进一步提高达17%。多信道架构中的平均数据包延迟也显著降低,而为此引入的面积和功耗开销完全在可以接受的范围之内。