تيراهيرتز الإنترنت اللاسلكي فائق السرعة هو عبارة عن شبكة لاسلكية جديدة، مختلفة من الشبكة اللاسلكية التقليدية، وأنها تعمل في نطاق تيراهيرتز التي يمكن أن تدعم معدل نقل البيانات 10 جيجابت / ثانية ~ 1 تيرابايت / ثانية من. الأبحاث الحالية على تيراهيرتز شبكات المناطق الشخصية اللاسلكية تنظر في الغالب وضع جهاز شبكة احادي نقل هوائي ، وتيراهيرتز لاسلكية شبكة شخصية، في نطاق السلطة معين، تيراهيرتز احادي مجموعة نقل أقل من 1 م؛ تحيل نهاية عن طريق انتقال الاتجاه، والمتلقي يتلقى وضع جميع الاتجاهات، ومجموعة الاتصالات فقط 2 م؛ اتجاهي الإرسال نهاية الإرسال، وتلقي نهاية وضع الاستقبال الاتجاه، يمكن أن المسافة الاتصالات تصل أكثر من عشرة أمتار . من أجل زيادة المسافة الاتصالات من العقدة، تحتاج تيراهيرتز أجهزة الشبكة جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكية منطقة الشخصية لاستخدام تكوين الشعاع الهوائيات.
التقليدية سرعة فائقة المعايير اللاسلكية بروتوكول MAC، بروتوكولات عالية التردد الناقل IEEE 802.15.3 وIEEE 802.11.ad، والتي تستخدم كما تردد الناقل من 60 غيغاهرتز الاتصالات اللاسلكية. PRIEBE S في تيراهيرتز الاتصالات اللاسلكية التكنولوجيا طبقة MAC أشارت الدراسات المكثفة صغيرة نسبيا 802.15.3c IEEE النفقات العامة، أكثر ملاءمة لتيراهيرتز الاتصالات اللاسلكية. IEEE معيار 802.15.3c اقترح تكوين الشعاع codebook بناء على طريقة تكوين الشعاع ينقسم إلى ثلاث مراحل، ثلاث مراحل من الربح الاتجاه يزيد تدريجيا، والتغطية يقلل تدريجيا. منذ خصائص أضيق موجة تيراهيرتز شعاع ، وتيراهيرتز اللاسلكية الشخصية جهاز الإرسال والاستقبال شبكة المستوى فقط من المسح الحزم، تكوين الشعاع فترة طويلة يمثل مشكلة خطيرة.
وتيراهيرتز الحالي لاسلكي شبكة شخصية بروتوكول MAC في أكثر السيناريوهات ديناميكية معدات الشبكات في الاعتبار، ومع ذلك، لجهاز الشبكة الداخلية هو مشاهد ثابتة، مثل بين نقل البيانات بين خوادم كبيرة داخل غرفة الخادم، معدات المسرح المنزلي ونقل البيانات، لا تزال تستخدم بروتوكول MAC في المشاهد حيوية ليس مناسبا. وبروتوكول MAC ظل تطبيق المشاهد حيوية في مشهد ثابت يؤدي إلى السيطرة المفرطة فوق، حل هذه المشاكل، نقترح مشهد ثابت مناسبة لتيراهيرتز بروتوكول MAC.
1 نموذج الشبكة وصفا للمشكلة
1.1 شبكة نموذج
يتكون تيراهيرتز شبكة شخصية لاسلكية عادة من جهاز منسق ال Piconet (منسق ال Piconet، PNC) وعدد وافر من الأجهزة الشائعة (جهاز، DEV) التكوين. ونتيجة لDEV الوطني الفلسطيني خاصة، مسؤولة عن مزامنة الشبكة بالكامل، بحيث DEV شبكة النفاذ، DEV المقرر لنقل البيانات.
ناقشنا هنا بنية superframe هو مبين في الشكل (1)، وهو نفس superframe وهيكل superframe بروتوكول 802.15.3cMAC المستخدمة. ينقسم الكلي superframe بأكمله إلى ثلاثة أجزاء: منارة (منارة) فترة وفترة وصول الخلاف (تزاحم فترة الوصول، CAP) الفترة، فترة قناة الفترة تخصيص فتحة (القناة الوقت تخصيص الفترة، CTAP)، حيث تعدد قنوات CTAP فتحة (القناة الوقت التخصيص، CTA) التكوين. في الفترة بيكون، المجلس الوطني الفلسطيني ينقل بالتتابع إلى تعدد القطاعات تقسيم منارة الإطار، DEV يتلقى إطار بيكون، يتم استخراج المعلومات المهمة فتحة، فتحة الوقت لنقل البيانات. وتنقسم فترة CAP في شبه جمعية فترة وصول الخلاف (رابطة S-CAP) وصول الخلاف الفرعي الفترة التقليدية (العادية S-CAP)، على التوالي ربط الوصول وDEV لطلب فتحات الوطني الفلسطيني. تخصيص فترة CTAP لتكوين الشعاع ونقل البيانات إلى DEV.
1.2 وصف المشكلة
(1) مشكلة: تيراهيرتز لاسلكية شبكة شخصية، وDEV المصدر والمقصد DEV تكوين الشعاع، ومصدر DEV اجتياز القطاع والقطاعات تقسيم للعثور على أفضل قطاع النقل والاستقبال الذي اجتياز بطريقة تشكل مشكلة تكوين الشعاع فترة طويلة، مما أدى إلى تأخير نقل البيانات الكبيرة، وشبكة الإنتاجية وخفض.
(2) المشكلة الثانية: في تيراهيرتز لاسلكية شبكة شخصية، وفترة بيكون، المجلس الوطني الفلسطيني قد نقل عدد وافر من الإطارات لإبلاغ كل DEV منارة معلومات تعيين فتحة في كل قطاع، وإطار منارة يحتوي على كافة المعلومات DEV تخصيص فتحة ومع ذلك، يتلقى كل DEV إطار بيكون، وإلا المعلومات المستخرجة فتحة تتصل به، وبالتالي زيادة تكلفة السيطرة لا لزوم لها.
بروتوكول 2 FE-MAC
2.1 آلية تكوين الشعاع سريعة
للاسئلة مقترحة "آلية تكوين الشعاع السريعة"، يتم تشغيل آلية أساسا في الفترة CAP وفترة CTAP، والفكرة الرئيسية هي: بيكون وفترة CAP، PNC كاملة مع تكوين الشعاع كل DEV وتحديد موقف DEV مختلف، عندما DEV1 عندما ضرورة DEV2 لنقل البيانات، إلى فتحة تطبيق PNC DEV1، وذلك باستخدام معلومات موقف كل DEV PNC تحسب بالنسبة الموضعية النسبية بين DEV1 وDEV2، ومن ثم إبلاغ DEV1، DEV1 قبل إرسال البيانات استنادا إلى معلومات الموقع النسبي لأداء تكوين الشعاع DEV2 الشكل.
برامج محددة هي كما يلي:
(1) الفترة رابطة S-CAP والقطاعات نقل DEV الأمثل، وعدد وافر من نقل طلب معلومات الشبكة، والمستمع يتحول حالة PNC المعلومات الواردة في كل قطاع، عندما يتلقى DEV معلومات التطبيق تنتقل عن طريق اختبار حساب الطبقة المادية، يمكن للPNC تحديد يقع منها عدد قطاع DEV، وزاوية إشارة وصوله، والمسافة، لإنشاء جدول معلومات الموقع، ورقم DEV، ويقع عددا القطاع، زاوية إشارة وصوله، وبعد تخزينها في الداخل.
(2) DEV فترة منتظم S-CAP، ونقل البيانات يجب أن تطبق فتحة الوطني الفلسطيني، الوطني الفلسطيني من خلال المعلومات موقف كل جدول معلومات موقف DEV، DEV بحساب العلاقة الموضعية النسبية للاثنين.
وتحسب على النحو التالي:
كما هو موضح، عندما يتم إرسال البيانات إلى DEV1 DEV2، DEV1، المجلس الوطني الفلسطيني، DEV22 قد تشكل مثلث، على افتراض [ألفا] هو زاوية DEV1 وصوله، DEV2 هي زاوية الوصول بيتا]، ويمكن الحصول على وDEV1 العلاقة الهندسي، المجلس الوطني الفلسطيني، زاوية شكلت هي DEV2 | - |.
DEV1 يفترض أن المسافة من المجلس الوطني الفلسطيني هو، DEV2 مع المجلس الوطني هو ب، من قانون جيب التمام ويمكن الحصول على إيجابي:
ويمكن حساب زاوية الانبعاثات PNC على أساس زاوية الوصول DEV1 DEV1: إذا في النطاق من 0 < 180 درجة مئوية، ثم = + 180 ؛ [ألفا] إذا كان نطاق 180 درجة < 360 درجة مئوية، ثم = 180 درجة.
تحليل الوضع النسبي PNC DEV2 DEV1 من خلال خط اتصال التمديد. عبر خطوط وخطوط تمديد قررت DEV2 حيث الخط الذي يربط بين اليسار أو اليمين، من أجل اتخاذ قرار في اتجاه عقارب الساعة أو عكس العملية الحسابية على زاوية الانبعاثات DEV1.
يقع يمكن استخلاصها DEV1 DEV2 في الربع بالقيم المجلس الوطني الفلسطيني . نقاط DEV1، المجلس الوطني الفلسطيني، DEV2 ثلاثة على خط واحد وغير خط واحد التي تمت مناقشتها، إذا DEV1، المجلس الوطني الفلسطيني، DEV2 ثلاثة غير خط واحد، إلى قيمة يحدد الربع من DEV1 DEV2 تقع، وإذا DEV1، المجلس الوطني الفلسطيني وعلى خط واحد DEV2 الثلاث، تعتبر DEV1، ويقع DEV2 في نفس الجانب من المجلس الوطني الفلسطيني.
إذا كان على نفس الجانب، وكذلك تحديد المسافة المعلومات الحاجة DEV1 وDEV2، إذا كان > ب الوصف DEV1 بعيدا عن المجلس الوطني الفلسطيني، يمكن أن تؤخذ المعلومات رباعي من قيمة ، وإذا كان < ب الوصف DEV من قيادة وثيق الوطني الفلسطيني، و الربع متناظرة الأرباع. يمكن اتخاذها للقضية حيث 0 درجة و 90 درجة مئوية، 180 درجة، 270 درجة، والأرباع اثنين من زاوية رباعي اتخذت يقع.
(3) PNC DEV1 الرد طلب بيانات الإطار، فإن المعلومات رباعي في طلب احتفظت في إطار الرد على حقل الظهر DEV1.
بعد المكتسب (4) DEV1 الربع المعلومات، والحكم، وإذا كانت المعلومات رباعي يحتوي على رباعي واحد فقط، والربع من بداية هذا القطاع لDEV2 تكوين الشعاع، وإذا كان يحتوي على اثنين من الأرباع المعلومات رباعي ، ثم تأخذ اثنين من الأجزاء المتوسطة تكوين الشعاع رباعي.
آلية بالمقارنة مع بروتوكول MAC تيراهيرتز التقليدية من خلال كل طريقة تكوين الشعاع القطاع، وتحسب على الوضع النسبي للعقد المجلس الوطني في الشبكة باستخدام الوضع النسبي للDEV مصدر خفضت تكوين الشعاع المعلومات لأغراض DEV مجموعة، وأثر لا يؤثر على شبكة تكوين الشعاع ولا إضافية علوية تحكم الفرضية، الحد من سيطرة النفقات العامة للتكوين الشعاع، ويقلل من تأخير نقل البيانات.
إطار 2.2 التكيف بيكون
لمدة الأسئلة التي طرحت "إطار التكيف بيكون" آلية، آلية التشغيل ومنارة الفترة فترة CAP، والفكرة الرئيسية هي: في الفترة CAP من superframe، قد PNC تحديد توزيع DEV داخل القطاع، عندما المجلس الوطني الفلسطيني عند إرسال إطار منارة في هذا القطاع، في الوقت معلومات فتحة في مجال تخصيص منارة المعلومات فتحة الإطار في القطاع تشارك DEV.
برامج محددة هي كما يلي:
(1) في الفترة رابطة S-CAP، المجلس الوطني الفلسطيني جمعية الاستماع المعلومات طلب في كل قطاع، وتحديد توزيع DEV في كل قطاع، وإنشاء الجدول معلومات الموقع، وطاولة لتخزين ID جود DEV كل قطاع العدد.
(2) الفترة منتظم S-CAP، فتحة قناة PNC تنتقل عن طريق إطار قيادة طلب DEV قد تحدد الحاجة إلى DEV مصدر نقل البيانات وDEV جهة، ووضع جدول نقل البيانات، وDEV المصدر والمقصد DEV رقم الهوية، وعندما معلومات تخصيص فتحة المخزنة في ذلك.
(3) في منارة فترة superframe المقبلة، وينقل المجلس الوطني الفلسطيني الى الجبهة من كل قطاع باستخدام الجدول المعلومات موقف إطار منارة لتحديد ما إذا كان هناك في DEV القطاع، DEV إذا لم يكن موجودا، تتم إزالة فتحة المجال الإعلامي تخصيص إطار منارة. إذا كان الأمر كذلك، ونقل البيانات باستخدام تحديد الجدول DEV داخل القطاع أو ما إذا كانت هناك DEV مصدر الكائن DEV. اذا قامت جهة أو مصدر DEV DEV تكن موجودة، وإزالة إطار منارة تخصيص فتحة مجال المعلومات؛ إذا كان موجودا، والإطار منارة تخصيص فتحة المجال الإعلامي في فتحات هذه المشاركة DEV.
تستخدم آلية بطريقة تكيفية لضبط إطار بيكون، وإضافة معلومات مهمة فتحة وفقا لDEV توزيع بتكيف في كل قطاع، بالمقارنة مع بروتوكول MAC التقليدية تيراهيرتز كل قطاع من انتقال كاملة إطار منارة طريقة للحد من سيطرة النفقات العامة وتحسين العام معدل نقل الشبكة.
تحليل أداء 3
نظرية 1: تيراهيرتز 802.15.3c بروتوكول MAC على أساس نسبة النسبية، بروتوكول التحكم FE-MAC صغير في سماء المنطقة.
دليل: لنفترض أن هناك شبكة من ن الوطني الفلسطيني وDEV (ن > 1)، كل التواصل مع DEV DEV بقية، كل عقدة القطاعات م، تكوين الشعاع طول التدريب الاطار هو 224 بت، 802.15.3c طول إطار منارة بروتوكول L1، FE-MAC هو إطار بيكون طول L2 .
اتفاق 802.15.3cMAC إجمالي C1 مراقبة النفقات العامة على النحو التالي:
بواسطة الصيغة (4) يمكن أن ينظر إليه، لأن L1 > L2، ن 1 > 0، C1 > C2، وهو المطلوب.
نظرية 2: شبكة بروتوكول FE-MAC إنتاجية أعلى من بروتوكول MAC على أساس 802.15.3c تيراهيرتز.
البرهان: افترض في نفس الوقت السوبر الإطار، وCTAP متساوون، فإن معدل نقل البيانات المقدمة Data_rate.
802.15.3c MAC الوقت بروتوكول تيراهيرتز تكوين الشعاع TB1، وقت نقل البيانات TD1، كمية نقل البيانات غير Amount1:
لأن استخدام آلية تكوين الشعاع سريع، وتقليل الوقت لتكوين الشعاع، لذلك TB1 > TB2، TD1 < TD2، Amount1 < AMOUNT2، وهو المطلوب.
4 المحاكاة
4.1 محاكاة المعلمات
الأداة التجربة OPNET المحاكاة، وبروتوكول تيراهيرتز تستند 802.15.3c MAC، بروتوكول FE-MAC، ومحاكاة بروتوكول خط ED-MAC، محاكاة نفس الحركة من كل عقدة، بشكل رئيسي على عدد من التغييرات لكل عقدة تأثير الأداء، المعلمات محاكاة محددة كما هو مبين في الجدول 1.
4.2 تحليل نتائج المحاكاة
3 يبين الشكل أنه بالمقارنة مع بروتوكول FE-MAC MAC بروتوكول 802.15.3c تيراهيرتز بعض الزيادة نحو 6.53 في المئة، بالمقارنة مع زيادة بروتوكول ED-MAC في الإنتاجية نحو 3.12، وذلك لأن آلية "تكوين الشعاع السريع" تقليل الوقت تكوين الشعاع، لدينا نفس CTAP في أكثر فترات زمنية لموارد نقل البيانات. بروتوكول 802.15.3cMAC ED-MAC وبروتوكول باستخدام إطار منارة كاملة، بروتوكول ED-MAC باستخدام إطار بيكون على التكيف، ويتم تقليل النفقات السيطرة، والاستفادة الشاملة لتحسين معدل انتقال الشبكة.
4 يظهر هذا الرقم مقارنة تيراهيرتز 802.15.3c بروتوكول MAC القائم، FE-MAC حركة البيانات بروتوكول في التشبع هو انخفاض متوسط التأخير بنحو 6.41، مقارنة بمتوسط تأخير ED-MAC بيانات بروتوكول حفظ قليلا عن 2.12. وذلك لأن "تكوين الشعاع السريع" آلية تقصير عملية تكوين الشعاع يستغرق وقتا طويلا، ومراقبة للحد من التكلفة الإجمالية، والمساعدة تقصير الإطار البيانات تأخير انتقال العدوى.
ويبين الشكل (5) التي، مقارنة مع اثنين من البروتوكولات الأخرى، بروتوكول نقل FE-MAC لديها معدل نجاح أعلى، لأن "بسرعة تكوين الشعاع" آلية لتحسين كفاءة البرامج الزمنية لنقل البيانات، مع الموارد فتحة أكثر انتقال من الإطار البيانات، بحيث نسبة نجاح انتقال الإطار البيانات قد تحسنت.
ويبين الشكل 6 FE-MAC بروتوكول خفضت بشكل كبير من حيث التكلفة من البروتوكولات تكوين الشعاع الأخريين، لأن بروتوكول يستخدم اثنين من العبور الآخرين كل تكوين الشعاع نحو القطاع، بروتوكول FE-MAC "تكوين الشعاع السريع شكل "آلية، والحد من نطاق تكوين الشعاع، والحد من عدد البتات بين العقد تكوين الشعاع، مع أقل النفقات العامة لتكوين الشعاع.
5 الخاتمة
تيراهيرتز رقة تكوين الشعاع MAC بروتوكول النفقات العامة هو كبير جدا، وتأخير كبير الإرسال، منارة مشكلة إطار التكرار، وآلية لآلية تكوين الشعاع سريعة وقابلة للتكيف منارة إطار تحت مشهد ثابت، عن طريق تضييق شعاع مجموعة تشكيل، التكيف إطار بيكون، والحد من النفقات العامة لتكوين الشعاع، ويقلل من تأخير نقل ويحسن الإنتاجية الشبكة. وبروتوكول بحوث تيراهيرتز MAC في المستقبل سيكون مشهد ديناميكي.
مراجع
SMULDERS P.The الطريق إلى 100 جيجابايت / ثانية اللاسلكية وبعده: القضايا الأساسية والاتجاهات الرئيسية .Communications Magazine.IEEE، 2013،51 (12): 86-91.
تساو Jianling، تسوى Pingfu، ليو Wenpeng، وآخرون al.High بروتوكول MAC المنخفضة للتأخير سرعة نقل تيراهيرتز الشبكات اللاسلكية بيانات معدل فائقة عالية هندسة .Systems والكترونيات، 2016،38 (3): 679-684.
رن تشى تشن تسونغ، أنت لي، وآخرون al.High بروتوكول الإنتاجية وتأخير منخفض MAC لتيراهيرتز شبكات المناطق الشخصية اللاسلكية البحث .Application الحاسبات، 2016،33 (10): 3143-3146.
PETROV V، PYATTAEV A، D MOLTCHANOV، وآخرون al.Terahertz الفرقة الاتصالات: التطبيقات، التحديات البحثية وأنشطة التقييس الكونغرس .International على الاتصالات فائقة الحديثة وانظمة التحكم وWorkshops.IEEE، 2016: 183-190.
مفاهيم طبقة PRIEBE S.MAC للاتصالات THz لل (2013/03/17) .https: //mentor.ieee.org/802.15/dcn/13/15-13-0119-00-0thz-mac-layer-concepts-for- THZ-communications.pdf.
هوانغ Kaocheng وانغ Zhaocheng.Terahertz الاتصالات terabitwireless مجلة ميكروويف .IEEE، 2011،12 (4): 108-116.
الكاتب المعلومات:
تشيو تشونغ وى، أي الحكمة، جيلي جيا
(كلية هندسة الاتصالات والمعلومات، جامعة تشونغتشينغ للبريد والاتصالات وتشونغتشينغ 400065، الصين)
