高效快速的太赫茲無線個域網雙信道MAC協議

周 遜，周海東，任 智，鄒明芮，李光彬

(1．重慶郵電大學移動通信技術重慶市重點實驗室，重慶400065; 2．中國工程物理研究院激光聚變研究中心，四川綿陽621900)(*通信作者電子郵箱352202778@qq．com)

0 引言

太赫茲(Terahertz，THz)波［1－2］是位于毫米波和遠紅外光波之間的電磁波，其波長范圍為0．03～3 mm，相應頻率范圍為0．1～10 THz。太赫茲波處于宏觀經典理論向微觀量子理論的過渡區，它是人類最后一個尚未完全認知利用的頻段［3］。太赫茲的頻段較寬，且大部分尚未被分配使用，能夠承載數Gb/s的數據量，具有廣泛的應用前景;但是太赫茲波在空氣中傳播時衰減較大，并且當空氣中水分子較多時衰減尤其嚴重。太赫茲波的衰減特性決定了其在短距離超高速無線通信方面有巨大的應用潛力，尤其是室內短距離無線通信方面［4］，因此太赫茲可以很好地應用在無線個域網中。

太赫茲無線個域網［5］是一種短距離超高速無線通信網絡，該網絡采用太赫茲頻段作為載波進行無線通信，該頻段具有超大連續可用帶寬，能夠提供高達10 Gb/s及其以上的數據傳輸速率，可以滿足人們對日益增長的數據傳輸速率的需求。

接入方法工作在網絡中的MAC(Medium Access Control)層，主要承擔著信道的接入控制，在通信體系架構中起著重要的作用。近年來，人們對于太赫茲無線個域網雙信道接入方法的研究，已經取得了一定進展，相關的研究工作仍在繼續進行:Jornet等［6］較早在太赫茲無線個域網接入方法上進行研究，提出了一種基于物理層感知的、用于納米傳感網的太赫茲無線網絡接入方法(PHysical Layer Aware MAC protocol for Electromagnetic nanonetworks，PHLAME)，結合物理層脈沖通信的特點，可以使節點在任意時刻發送數據。由于采用重復編碼機制、低權重編碼機制和不同的符號速率機制，因此它可以有效減少數據幀發生碰撞，提高網絡吞吐量。Wang等［7］在現有技術的基礎上，提出一種能量和頻譜感知的接入方法(Dynamic Scheduling Scheme based on TDMA，DSS-TDMA)，其中網絡的節點由一般的納米傳感器節點和邏輯地位更高、具有無線個域網控制功能的控制器節點組成，DSS-TDMA是一種基于時分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)和隨機接入(Random Access，RA)的太赫茲無線個域網MAC協議，對以后研究和設計太赫茲無線個域網MAC協議提供了重要的指導思想;Lin等［8］提出了一種具備能量控制的脈沖級別波束切換的太赫茲微微網接入方法，他們認為太赫茲波段的MAC協議應該關注“傳輸調度”而不是“競爭接入”，主要原因是太赫茲波段能夠提供極大的傳輸帶寬。為了解決太赫茲波段的高路徑衰減問題，可以考慮使用波束賦形中的可控窄帶波束部分。

目前關于太赫茲無線個域網雙信道MAC協議研究較少:文獻［9］提出了一種利用帶外信令的增強型組網機制，通過在低頻段進行信道掃描及信令交互來確定節點間彼此的大致方位，在太赫茲頻段使用高增益天線進行精確掃描，掃描結束之后再進行太赫茲通信。文獻［10］也利用了這種帶外信令對太赫茲數據傳輸進行優化，在太赫茲信道進行持續數據傳輸，如果有數據發生了碰撞，則重傳在傳統的無線局域網信道進行，但重傳的數據如何在接收端進行重組有待去研究。文獻［11］在參考 IEEE802．11ac［12］的基礎上提出了一種太赫茲輔助波束賦形MAC協議(Assisted Beamforming MAC protocol for Terahertz communication network，TAB-MAC)，其基本思想是在WiFi(IEEE802．11系列協議)工作的頻段2．4 GHz信道(低頻段)用全向天線來交換控制信息，在太赫茲信道(高頻段)用定向天線進行真正的數據傳輸。該協議能夠解決太赫茲通信距離受限問題，但存在信道利用率不高、數據傳輸時延較大等問題。針對此問題，本文提出了一種高效快速的太赫茲無線個域網雙信道MAC協議(Efficient and Fast dualchannelMAC protocolforterahertzwirelesspersonalarea networks，EF-MAC)。

1 網絡模型與問題描述

1．1 網絡模型

TAB-MAC協議網絡中的節點由錨節點(Anchor Node，AN)和常規節點(Regular Node，RN)組成:錨節點用來幫助常規節點獲取自身節點的位置信息;常規節點用來發送數據。錨節點通過手動配置或者配備全球定位系統(Global Positioning System，GPS)定位模塊來獲取自己的位置信息;常規節點配備雙收發器，其中一臺收發器工作在Wifi信道交互控制信息，另一臺收發器工作在太赫茲信道進行數據傳輸。常規節點和錨節點在WiFi信道使用全向天線進行交互信息，常規節點之間在太赫茲信道使用定向天線進行數據傳輸。TAB-MAC協議的網絡模型如圖1所示。

TAB-MAC方法使用了請求發送(Request To Send，RTS)幀、允許發送(Clear To Send，CTS)幀和測試(Test To Send，TTS)幀三種幀，它們具有類似的幀結構，如圖2所示。為了兼容現有的MAC方法，幀的首部和尾部結構設計參照了802．11ac標準。RTS和CTS幀有著相同的幀體結構，其中包括3個2字節的位置字段，用來確定普通節點在三維空間中的位置信息，以及4字節的波束賦形天線信息(包含波束帶寬和指向);測試幀是一個短的數據幀，它的幀體是一個長度為4字節的數據字段。

圖1 網絡模型Fig．1 Network model

圖2 幀格式Fig．2 Frame format

TAB-MAC協議的交互過程如圖3所示。在WiFi信道:有數據發送需求的源節點用全向天線向目的節點發送一個請求發送(RTS)幀，RTS幀中包含源節點的位置信息;目的節點收到RTS幀之后，若信道空閑，等待一段時間短幀間間隔(Short Interframe Space，SIFS)之后，就向源節點回送一個允許發送(CTS)幀，CTS幀中包含目的節點的位置信息;源節點和目的節點根據彼此交換的信息，調整太赫茲波束成形天線，使用定向天線相互對準，然后切換到太赫茲信道。在太赫茲信道:源節點準備進行數據傳輸，首先源節點會向目的節點發送一個測試(TTS)幀(為了確保源節點和目的節點的定向天線相互對準)，目的節點收到TTS幀會向源節點回送一個確認幀(Acknowledgement，ACK)，源節點收到ACK之后才可以向目的節點發送數據幀。目的節點對收到的多個數據幀使用一個確認幀進行確認。

圖3 TAB-MAC協議Fig．3 TAB-MAC protocol

1．2 問題描述

綜上所述，人們對太赫茲無線個域網雙信道接入方法的研究已經開展了一段時間，在WiFi信道傳輸控制信息、太赫茲信道傳輸數據等方面取得了一定的進展，但深入研究發現，現有TAB-MAC協議存在如下問題:

問題1 在太赫茲信道上進行數據傳輸之前，為了保障可靠傳輸，源節點首先會在太赫茲信道上向目的節點發送一個測試幀，目的節點收到測試幀后會在太赫茲信道上向源節點回復一個ACK幀，源節點收到ACK幀之后才會向目的節點發送數據幀。這在一定程度上可以提高數據傳輸的可靠性，但也引入了冗余控制開銷和一定的數據傳輸延遲。

問題2 根據現有相關雙信道接入方法，在WiFi信道的RTS/CTS幀交互過程中，源節點發給目的節點的RTS幀裝有源節點的位置信息，目的節點發給源節點的CTS幀裝有目的節點的位置信息。如果源或目的節點通過之前的RTS/CTS幀交互過程已獲得對方節點的位置信息且對方節點的位置沒有發生改變，那么RTS或CTS幀中的位置信息就沒有必要進行傳送，在這種情況下，RTS或CTS幀會存在控制信息(即位置信息)的冗余。

2 EF-MAC協議

針對1．2節問題，提出一種高效快速的太赫茲無線個域網雙信道MAC協議——EF-MAC。該協議較好地解決了上述問題，從而能夠降低控制開銷，從整體上加快數據傳送，降低數據的平均延遲。

2．1 EF-MAC協議的新機制

2．1．1 目的節點向源節點發送測試幀

為了解決上述問題1，本文提出了“目的節點向源節點發送測試幀”新機制，該新機制的基本思路是:在通常和大多數情況下，人們把太赫茲無線個域網使用的太赫茲信道視為是對稱的，因此可以由目的節點在太赫茲信道上向源節點發送測試幀且該測試幀不用回復ACK幀，這樣做同樣能達到測試太赫茲信道能否正常通信的效果。于是便能夠少收發一個ACK幀，降低控制開銷，而且有利于減小數據傳輸延遲。

本文提出的“目的節點向源節點發送測試幀”新機制的主要操作如下:

1)如果一個節點的WiFi-MAC部分(本文所述的具有THz-WiFi雙信道通信能力的太赫茲無線個域網在節點的MAC層分為THz-MAC和WiFi-MAC兩部分)收到另一個節點發給它的RTS幀(當前節點地址=RTS幀“RA”字段值)且回復CTS幀之后，等待一段時間(等待時間的缺省值建議為RTT/4;往返時間(Round Trip Time，RTT)，可以通過公式“RTT=收到CTS的時間－發出RTS的時間計算”)，然后將源節點(發送RTS幀的節點)位置信息、從RTS幀中提取的天線信息和“發送測試幀”信息(一種在節點內部傳送的信息，供WiFi-MAC部分用于通知THz-MAC部分發送測試幀，建議缺省長度為1字節并用值代表信息類型)傳送給本節點的THz-MAC部分。

2)如果一個節點的THz-MAC部分收到了WiFi-MAC部分傳來的另一個節點位置信息、天線信息和“發送測試幀”信息，則先使用該位置信息和天線信息調整天線方向和狀態，使天線發射方向對準另一節點;然后，生成一個測試幀，將相關信息裝入其中，并用單播方式將該測試幀發送給另一個節點。

3)如果一個節點的WiFi-MAC部分在發送RTS幀后收到CTS幀，則將CTS幀發送節點的位置信息、CTS幀中的天線信息和“調節天線接收方向”信息(一種在節點內部傳送的信息，供WiFi-MAC部分用于通知THz-MAC部分調節天線接收方向，建議缺省長度為1字節并用值代表信息類型)傳送給THz-MAC部分。

4)如果一個節點的THz-MAC部分收到了WiFi-MAC部分傳來的另一個節點位置信息、天線信息和“調節天線接收方向”信息，則使用該位置信息和天線信息調整天線方向和狀態，使天線接收方向對準另一個節點。

5)如果一個節點的THz-MAC部分收到另一個節點在太赫茲信道上發來的測試幀，則在太赫茲信道上向該節點發送數據幀。

6)如果一個節點的THz-MAC部分發送測試幀之后，等待一段時間(等待時間為T1，可以根據公式T1=收到的第一個數據幀時間－發送測試幀的時間計算得到)沒有收到另一個節點發送的數據幀(包含測試幀丟包情況)，則重傳測試幀。

7)如果一個節點的THz-MAC部分重傳測試幀達到最大重傳次數M(M=5)還沒有收到另一個節點發送的數據幀，則將“重新進行RTS/CTS交互”信息(一種在節點內部傳送的信息，供THz-MAC部分用于通知WiFi-MAC部分重新進行RTS/CTS交互，建議缺省長度為1字節并用值代表信息類型)傳送給WiFi-MAC部分。

2．1．2 自適應取消節點位置信息的收發

為了解決上述問題2，本文提出了“自適應取消節點位置信息的收發”新機制，該新機制的基本思路是:在每個RTS/CTS幀交互過程中，每個節點都對“對方節點是否知道自己的位置”“對方節點知道的自己位置”這兩項信息進行記錄;在后續再次與對方節點進行RTS/CTS幀交互時，如果對方節點已知自己的位置且自己的位置未發生變化，便不再將自己的位置信息發送給對方，從而能夠在整體上減少位置信息的傳送，降低控制開銷。

本文提出的“自適應取消節點位置信息的收發”新機制的主要操作如下:

1)每個節點都在自己的MAC層的WiFi-MAC部分建立一張新類型的表——節點位置感知表，用以記錄其他節點是否知道自己的位置以及知道的是哪個位置;節點位置感知表每條表項有4個字段:節點地址(或節點ID)、節點位置(可以用XYZ坐標)、節點是否知道自己位置(建議用“1”表示知道、用“0”表示不知道;初始值和缺省值為“0”)、節點知道的自己位置;節點位置感知表表項的數量根據實際情況確定，可以變化。

2)如果一個節點在WiFi信道向另一個節點發送了RTS幀且收到了對方節點廣播的CTS幀，由于RTS幀包含當前節點的位置信息，因此當前節點便知道對方節點已獲知自己的位置信息，于是，在節點位置感知表中建立或更新(如果位置表丟失則進行重新建立位置感知表，如果未有對方節點的表項則進行建立，如果原來已有對方節點的表項則進行更新)對應于對方節點的表項:“節點地址”字段填入對方節點地址，“節點位置”字段填入對方節點位置(從CTS幀中獲得)，“節點是否知道自己位置”字段填“1”，“節點知道的自己位置”填入自己發出的RTS幀中的位置信息(如果RTS幀被簡化，未包含位置信息，則填入節點當前位置信息)。

3)如果一個節點在THz信道向另一個節點發送了測試幀后收到了對方節點發來的數據幀，則當前節點的THz-MAC部分便知道對方節點已獲知自己的位置信息;于是，當前節點的THz-MAC部分便發送一個長度為1字節(其值表示信息類型)的“對方已知自己位置”信息給WiFi-MAC部分。

4)如果一個節點的WiFi-MAC部分收到自己的THz-MAC部分傳來的“對方已知自己位置”信息，則在節點位置感知表中建立或更新(如果位置表丟失則進行重新建立位置感知表，如果未有對方節點的表項則進行建立，如果原來已有對方節點的表項則進行更新)對應于對方節點的表項:“節點地址”字段填入對方節點地址(從最近收到的RTS幀中“TA”字段獲得)，“節點是否知道自己位置”字段填“1”，“節點知道的自己位置”填入CTS幀中的位置信息(如果CTS幀被簡化，未包含位置信息，則填入節點當前位置信息)。

5)如果一個節點在WiFi信道收到了其他節點發送的RTS幀，則從RTS幀中提取出位置信息，然后在節點位置感知表中建立或更新(如果位置表丟失則進行重新建立位置感知表，如果未有對方節點的表項則進行建立，如果原來已有對方節點的表項則進行更新)對應于對方節點的表項:“節點位置”字段填入對方節點位置。

6)如果一個節點要向另一個節點發送RTS幀，它先查詢自己WiFi-MAC部分的節點位置感知表，判斷“有對方節點的表項”“對方節點表項中‘節點是否知道自己位置’字段的值為1”“對方節點表項中的位置信息和當前自己的位置信息相同”三個條件是否同時成立;如果是，則使用一種不帶節點位置信息的新類型 RTS幀——WL-RTS幀(Without Location Request To Send，通過幀類型字段的值與RTS幀相區別)，不廣播自己的位置信息;否則(包含位置感知表丟失)，使用常用的RTS幀類型，廣播自己的位置信息。

7)如果一個節點要向另一個節點發送CTS幀，它先查詢自己WiFi-MAC部分的節點位置感知表，判斷“有對方節點的表項”“對方節點表項中‘節點是否知道自己位置’字段的值為1”“對方節點表項中的位置信息和當前自己的位置信息相同”三個條件是否同時成立:如果是，則使用一種不帶節點位置信息的新類型 CTS幀——WL-CTS幀(Without Location Clear To Send，通過幀類型字段的值與CTS幀相區別)，不廣播自己的位置信息;否則(包含位置感知表丟失)，使用常用的CTS幀類型，廣播自己的位置信息。

8)如果一個節點的WiFi-MAC部分收到了發給自己的、不帶位置信息的WL-RTS或WL-CTS幀(通過幀類型字段的值來識別)，則只從中提取持續時間和波束賦形天線信息，不做提取位置信息的操作;然后，查詢自己節點位置感知表來獲得對方節點的位置信息，并將該信息傳送給本節點的THz-MAC部分。

“自適應取消節點位置信息的收發”新機制中WL-RTS和WL-CTS幀結構如圖4和圖5所示。

圖4 WL-RTS幀結構Fig．4 WL-RTS frame format

圖5 WL-CTS幀結構Fig．5 WL-CTS frame format

2．2 EF-MAC協議的基本操作

TAB-MAC協議主要是在WiFi信道傳輸控制信息，在太赫茲信道進行真正的數據傳輸，主要分為WiFi信道和太赫茲信道兩種模式，因此EF-MAC協議也是在這兩種模式下，具體步驟如下:

1)WiFi信道。本文提出的太赫茲無線個域網雙信道接入協議在WiFi信道的主要操作是廣播及接收信標消息，由錨節點和常規節點執行，具體步驟如下:

步驟1 錨節點周期性地廣播信標信號，常規節點根據收到的信標信號來獲取自己的位置信息。

步驟2 如果源或目的節點之前已經進行過RTS/CTS幀交互過程，則采用本文提出的“自適應取消節點位置信息的收發”機制;否則采用原協議。

步驟3 源和目的節點根據彼此交互的信息，使用定向天線對準，然后切換到太赫茲信道，準備數據傳輸。

2)太赫茲信道。太赫茲信道的核心操作是源節點和目的節點之間進行數據傳輸。源節點和目的節點執行如下操作步驟:

步驟1 源節點和目的節點切換到太赫茲信道，則采用本文提出的“目的節點向源節點發送測試幀”新機制，由目的節點向源節點發送測試幀。

步驟2 源節點收到目的節點發送的測試幀后，立即向目的節點發送數據幀，目的節點對收到的多個數據幀使用一個確認幀進行確認。

2．3 EF-MAC協議的性能分析

為確定EF-MAC協議的有效性，本文采用TAB-MAC協議作為對比對象，對其進行理論分析驗證。

引理1 與TAB-MAC協議相比，EF-MAC協議有更小的測試時延。

原TAB-MAC協議測試時延如下所示:

其中:Tswitch為切換時間，它代表從WiFi信道全向天線切換到太赫茲信道波束成形天線所用的時間;TTTS是發送一個TTS幀(測試幀)所用的時間;TACK是發送ACK幀所用的時間;Tsifs是短幀間間隔時間;Tprop是傳播時延。

“目的向源節點發送測試幀”新機制的測試時延如下:

根據式(1)和(2)可知，Ttest2＜Ttest1，則EF-MAC協議測試時延小于原協議。減少的測試時延用Tdecrease表示，如式(3)所示:根據式(3)可知EF-MAC協議的測試時延與TAB-MAC協議相比減少了發送ACK幀時間和一個傳播時延。

引理2 與TAB-MAC協議相比，EF-MAC協議能夠提升網絡平均吞吐量。

假設網絡中有N個源節點且發送數據幀的長度都為L，每個源節點發送K個數據幀，目的節點正確收到數據幀的概率為PS，定義網絡中的平均吞吐量為目的節點接收總的數據幀與節點之間平均端到端時延之比。目的節點收到數據幀的長度為L×K×PS，故網絡的平均吞吐量S如式(4)所示:

其中:T表示源節點在WiFi信道RTS/CTS交互過程所用的時間t1或t2、測試時延Ttest1或Ttest2與數據幀發送給目的節點所需要的傳輸時延的時間之和。EF-MAC協議采用自適應取消節點位置信息收發機制，與TAB-MAC協議相比減少了RTS/CTS幀交互過程所用的時間，由引理1可知，EF-MAC協議的測試時延Ttest2小于TAB-MAC協議的測試時延Ttest1，兩種協議的數據時延相等，因此可得EF-MAC協議的總時間開銷T相對較小，所以可得EF-MAC協議的吞吐量高于原協議的吞吐量。

3 仿真驗證

3．1 仿真統計量

1)信道利用率。信道利用率是指數據幀傳輸時間占信道總時間的比例，它體現出MAC協議的工作效率，其計算公式如下:

式中:Ti為第i個數據幀傳輸時延，T為網絡通信總的時長。數據幀傳輸時間所占比例越大，說明信道資源無效時隙浪費越少，MAC層工作效率越高。

2)數據平均時延。數據時延一般指數據開銷自產生到正確接收中間所用的時間。平均時延則是對所有的時延值取平均，計算公式如下:

式中:di為第i個數據時延，它包括層間處理、MAC層排隊、傳輸以及傳播耗時，一般不考慮目的節點處理時延，當數據出錯需要重傳時，重傳耗時也包含在內;而N為當前網絡中MAC層已正確接收的數據幀個數。

3)MAC層吞吐量。MAC層吞吐量是指MAC層單位時間內向上層提交數據的總量，單位取比特每秒(b/s)，計算公式如下:

式中:Drec為各節點MAC層正確接收的數據開銷大小，T為網絡通信總的時間，在仿真中即數據產生開始時刻到當前時刻。MAC層吞吐量不僅受物理層條件限制，還受MAC協議工作效率的影響。

4)緩存數據量。緩存數據量指的是節點緩存中數據的個數，在仿真中，為了避免統計過程中出現的隨機性，統計時采用的是多次統計取平均值的方法，計算公式如下:

式中:pj為第j次統計時節點緩存中數據個數，M為總的統計次數。

3．2 參數設置數學量

仿真中采用仿真工具OPNET14．5對所述算法進行仿真驗證，主要的仿真參數如表1所示。

表1 主要仿真參數Tab．1 Simulation main parameters

4 仿真結果及分析

4．1 信道利用率

如圖6所示，信道利用率隨節點數的增加而增大，然后會趨于平穩保持不變。當網絡達到飽和時，EF-MAC協議信道利用率與另兩種協議相比較高。信道利用率提高的主要原因為:1)EF-MAC協議由目的節點向源節點發送測試幀，減少了測試時延，從而增大傳輸數據幀占總的信道時間比例，提高信道利用率;2)“自適應取消節點位置信息的收發”機制如果源或目的節點通過之前的RTS/CTS幀交互過程已獲得對方節點的位置信息且對方節點的位置沒有發生改變，那么RTS或CTS幀中的位置信息就沒有必要進行傳送，減少控制幀占總的信道時間比例，提高信道利用率。

圖6 三種協議信道利用率對比Fig．6 Comparison of channel utilization among three protocols

4．2 數據平均時延

如圖7所示，數據平均時延隨著節點數的增加而增大。從整體上看EF-MAC協議數據平均時延較另兩種協議有所降低。時延降低的主要原因為:1)“目的節點向源節點發送測試幀”機制減少了一個傳播時延和一個發送確認幀時間，從而減少數據傳輸時延;2)“自適應取消節點位置信息的收發”機制中如果源或目的節點通過之前的RTS/CTS幀交互過程已獲得對方節點的位置信息且對方節點的位置沒有發生改變，可以省去RTS或CTS幀中的位置信息，從而減少冗余控制開銷，降低數據傳輸時延。

圖7 三種協議數據平均時延對比Fig．7 Comparison of data average delay among three protocols

4．3 MAC 層吞吐量

如圖8所示，從總體上看，隨著節點數的增加，MAC層吞吐量會逐漸增大然后趨于穩定(隨著節點數的增加，協議所支持的業務量達到上限)，隨后會有下降趨勢(隨著節點數的增多，發生碰撞的概率會變大)。EF-MAC協議在網絡飽和的情況下吞吐量明顯高于TAB-MAC協議，這主要原因在于:1)“目的節點向源節點發送測試幀”新機制中源節點收到測試幀后可以立即發送數據幀，減少控制開銷，可以減少測試時延，從而在相同的信道時間內可以發送更多的數據幀;2)“自適應取消節點位置信息的收發”機制中如果源或目的節點通過之前的RTS/CTS幀交互過程已獲得對方節點的位置信息且對方節點的位置沒有發生改變，可以省去RTS或CTS幀中的位置信息，從而減少冗余控制開銷，降低數據傳輸時延，提高網絡吞吐量。

圖8 三種協議MAC層吞吐量對比Fig．8 Comparison of MAC layer throughput among three protocols

4．4 緩存數據量

如圖9所示，EF-MAC協議緩存數據量較另兩種協議較低，緩存數據量降低的主要原因是:1)“目的節點向源節點發送測試幀”新機制中源節點收到測試幀后可以立即發送數據幀，減少控制開銷，數據能以最快的速度轉發出去，保證緩存中的數據量始終維持在較低的水平;2)“自適應取消節點位置信息的收發”機制中如果源或目的節點通過之前的RTS/CTS幀交互過程已獲得對方節點的位置信息且對方節點的位置沒有發生改變，可以省去RTS或CTS幀中的位置信息，能夠提高信道利用率，促進數據轉發，從而降低緩存數據量。

圖9 三種協議緩存數據量對比Fig．9 Comparison of cached data volume among three protocols

5 結語

本文主要針對太赫茲無線個域網中現有TAB-MAC協議在設計時存在數據傳輸時延較大、信道利用率較低問題，提出一種適用于太赫茲無線個域網的高效快速的雙信道接入協議——EF-MAC。EF-MAC協議通過采用目的節點向源節點發送測試幀機制，源節點收到測試幀后可以立即發送數據幀，可以有效減小數據傳輸時延;采用“自適應取消節點位置信息的收發”機制，如果源或目的節點通過之前的RTS/CTS幀交互過程已獲得對方節點的位置信息且對方節點的位置沒有發生改變，可以省去RTS或CTS幀中的位置信息。最后通過仿真驗證了EF-MAC協議的有效性。在以后的研究中，本文將進一步研究如何實現太赫茲無線個域網雙信道MAC協議的空分復用，實現多對節點并行傳輸。