太赫兹无线个域网跨PAN数据传输机制研究

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太赫兹无线个域网作为一种工作在太赫兹频段的无线自组织网络,可以克服传统无线个域网带宽容量较低、数据传输时延较大及可靠性不高等问题,满足人们对短距离超高速率无线通信日益增长的需求,因此近年来太赫兹通信技术成为各国学者研究的热点。但是由于太赫兹频段存在比较严重的大气衰减,导致信号的通信距离较短,从而限制网络的整体性能。单个无线个域网的通信范围非常有限,通常只有10m,因此越来越多的学者将研究重点放在如何扩展网络的通信范围的方向上,人们希望将几个同时运行的无线个域网相互连接进行跨PAN数据传输,位于重叠区域的节点作为网桥节点,不同网络节点间的业务通过该节点协调转发数据包来实现,从而使得整个网络的覆盖范围加以扩展。本文主要以跨PAN数据传输机制为核心,详细介绍了太赫兹无线通信技术的研究背景和优势以及跨PAN数据传输机制的研究现状和典型的跨PAN数据传输机制所采用的超帧结构。在此基础上提出两种新的太赫兹无线个域网跨PAN数据传输机制,主要解决了现有跨PAN数据传输机制存在的时隙浪费和多网间节点下的冗余开销问题,从而改善网络整体性能。论文主要工作包含以下两个方面:1.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、普通超帧结束时刻不一致存在空闲时段以及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(High Time Slot Utilization-PAN,HTSU-PAN)。HTSU-PAN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3种新机制,可以有效减少网络协调过程所需时间,提高信道时隙利用率从而提升网络吞吐量。2.针对重叠区域存在多个网间节点造成的网桥节点选取过程开销较大和网间节点归属不明确带来的时隙分配重复等问题,提出了一种多网间节点下的太赫兹无线个域网跨PAN数据传输机制(Multiple Inter-Network Nodes-PAN,MINN-PAN)。MINN-PAN通过采用基于能量有效的网桥节点选择和新入网间节点的时隙分配这2种新机制,可以有效解决多网间节点引起的碰撞和开销问题,节省开销从而降低数据传输时延,改善网络性能。最后,对全文进行总结,并指明太赫兹无线个域网跨PAN数据传输机制的进一步研究方向。
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