太赫茲無線組網：原理、現狀與挑戰

周天航，楊闖，劉子樂，彭木根，于麗

（1.北京郵電大學網絡與交換技術國家重點實驗室，北京 100876； 2.北京郵電大學信息光子學與光通信國家重點實驗室，北京 100876）

1 引言

隨著5G移動通信商業化進程加快，世界各國已逐漸開啟下一代移動通信技術研究，如AI使能6G智簡接入網技術和意圖驅動網絡技術[1]。在當前sub-6 GHz和5G毫米波頻段，這些技術僅能實現Gbit/s量級通信速率[2]，無法滿足6G速率需求。未來局域網和個域網速率將達到幾十Gbit/s；虛擬現實（virtual reality，VR）流暢運行的最低速率高達10 Gbit/s；高清視頻和3D視頻傳輸速率分別高達24 Gbit/s和100 Gbit/s。容量方面，未來6G網絡將支持萬億量級的設備連接，與5G相比提高10～1 000倍。為滿足6G通信速率和容量需求，擁有海量帶寬資源的太赫茲（0.1～10 THz）和可見光通信備受關注，均成為6G關鍵候選頻譜技術。目前，太赫茲大功率器件和大規模陣列等核心通信硬件尚存在缺陷，使得室內場景下可見光具備覆蓋范圍更廣的優勢。而相比可見光通信，太赫茲可實現點對多點覆蓋、穿透云霧和塵埃，且抗干擾能力強。因此太赫茲室內多點接入和室外通信技術成為國內外研究熱點。

2013年美國國防部高級研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DAPRA）在0.5 m范圍內實現了世界上最高速率太赫茲通信，載波頻率100 GHz，速率200 Gbit/s[3]；2017年中國工程物理研究院實現世界上最遠距離太赫茲通信，載波頻率140 GHz，距離21 km，速率5 Gbit/s[4]。但受制于太赫茲射頻器件發射功率低、大規模天線陣列增益低，這些研究無法支撐大規模多輸入多輸出（massive multiple-input multiple-output，Massive MIMO）通信[5]，使得面向太赫茲窄波束定向天線的新型無線組網技術成為當今研究熱點和難點。

本文首先介紹了太赫茲通信的應用場景及需求，包括室內組網和室外組網；然后面向場景需求，從拓撲結構、媒體接入控制（media access control，MAC）層協議和鄰居節點發現等窄波束通信關鍵技術角度綜述了太赫茲無線組網的研究現狀；最后分析討論了當前太赫茲無線組網面臨的問題與挑戰，描述了未來可能的研究方向。

2 太赫茲無線組網應用場景

太赫茲無線組網性能需求見表1，太赫茲無線組網分為室內和室外兩種場景。這些場景在覆蓋范圍、數據速率、時延、連接性和誤碼率（bit error rate, BER）方面均有差異。這些差異主要取決于6G網絡節點連接的深度：6G無線通信網絡面向全業務，針對不同組網場景確定更加開放的網絡架構，實現通信、感知、計算能力的融合。在此基礎上，萬物連接與交互性能構成了網絡節點的深度連接[6]。

表1 太赫茲無線組網性能需求

2.1 室內應用場景

室內太赫茲無線組網場景可根據覆蓋范圍大小分為太赫茲無線局域網（terahertz wireless local area network，TLAN）、太赫茲無線個域網（terahertz wireless personal area network，TPAN）和信息淋浴（information shower，IS）3類場景。

TLAN和TPAN場景如圖1所示[11]，覆蓋范圍需求分別為小于50 m和小于20 m，速率達100 Gbit/s。與傳統低頻WLAN相比，網絡接入節點（access point，AP）可使用子陣列天線結構（sub-array antenna structure）同時向不同方向的多用戶發送信息，實現不同的網絡接入設備（如個人計算機、手機終端與智能可穿戴設備）之間的高速率通信。IS指在小于5 m的覆蓋范圍內，滿足一定移動性的前提下實現短距離Tbit/s量級通信，主要針對文件和視頻流等數據的預提取[7]。

圖1 TLAN和TPAN場景[11]

太赫茲無線組網能夠為室內通信提供高速率和移動性保障，顯著提升室內高質量視頻的傳輸能力，例如高清全息視頻會議、超高分辨率視頻文件下載和VR技術應用等。然而節點移動性嚴重制約室內太赫茲通信鏈路的可靠性。

2.2 室外應用場景

室外太赫茲無線組網場景非常廣泛，包括超密集微小區、車聯網、軍事通信和空間通信等。

太赫茲蜂窩網覆蓋場景如圖2所示。太赫茲接入節點（THz access point，THz-AP）覆蓋密集微小區，覆蓋范圍達10～15 m，為諸如運動場、演唱會和旅游景點等熱點地區的移動用戶提供大規模高清直播、3D全息通信等業務。太赫茲定向鏈路可用于微小區超高速無線回傳，提高網絡吞吐量。可以預見，由于太赫茲路徑損耗大、熱點地區網絡節點密集且移動性高，太赫茲超密集微小區仍需使用大規模天線陣列或其他新型網絡設備支持網絡移動通信。為克服用戶移動和非視距傳輸帶來的問題，未來太赫茲蜂窩網發展方向有兩個：借助智能天線和反射器，將反射的太赫茲信號指向用戶密度高的地區；與低頻融合組網，利用宏基站實現低頻覆蓋、太赫茲定向鏈路實現高速率數據業務傳輸。

圖2 太赫茲蜂窩網場景

太赫茲車聯網通信場景如圖3所示，網絡覆蓋范圍需求大于100 m。作為面向6G的分布式網絡，除高速率和低時延需求外，太赫茲車聯網還需實現遠距離通信和車輛高速移動管理，亟須通過太赫茲組網提升網絡性能。車輛在駕駛過程中需處理龐雜的地圖和道路信息，因此太赫茲車聯網場景的突出特點之一是超短鏈路時延和龐大數據傳輸共存。太赫茲車聯網按業務類型可分為車－車（vehicle to vehicle，V2V）場景和車－設施（vehicle to infrastructure，V2I）場景。在V2V場景中，相鄰車輛之間可通過太赫茲鏈路實現感知信息共享[12]，車輛利用共享信息建立自身周邊交通情況的衛星視圖，顯示盲點區域的隱藏物體，從而避免與其他車輛和人員的碰撞。在V2I場景中，基礎設施單元能夠收集有關車輛和周邊交通的感應數據，其通信和回傳鏈路性能可通過太赫茲通信得到改善。谷歌自動駕駛汽車以750 Mbit/s的速率生成傳感器數據，并且在一次行程中生成約1 TB的數據量[13]，傳輸和處理這些數據量需要通過太赫茲組網實現超高速通信網絡，以提高通信效率并降低網絡時延。

圖3 太赫茲車聯網場景[12]

太赫茲軍事通信場景如圖4所示，覆蓋需求大于100 m，傳輸速率達10～100 Gbit/s。在現代戰爭中，無人機（unmanned aerial vehicle，UAV）在戰斗和偵察情況下代替人類飛行員進行一系列危險動作[14]，組建戰場指揮網絡。太赫茲高速率和大容量特性將支持無人機網絡將高清無損視頻實時傳輸至作戰指揮中心，協助作戰單位更好地分析戰場形勢。此外，在戰場和惡劣環境中，軍用車輛和飛行器需要傳輸大量保密數據，協助其他網絡設備執行攻擊或偵察，太赫茲窄波束特性可保證這些數據的安全性。

圖4 太赫茲軍事通信場景

空天地一體化組網場景如圖5所示[10]。空天地一體化作為6G“泛在覆蓋”通信網絡的核心場景，已被業內重點研究[15-16]。太赫茲能夠穿透大氣層、高速飛行器外部包裹的等離子體鞘層，適用于星間高速通信和星地間高速通信。相比毫米波，太赫茲具備更大的帶寬和更快的傳輸速率；相比激光，太赫茲空間鏈路衰減更小。未來太赫茲通信設備有望實現小型化、平面化，易于無人機和衛星等攜帶，推動空天地一體化組網通信。

圖5 空天地一體化組網場景[10]

3 太赫茲無線組網研究現狀

太赫茲無線組網主要聚焦3個關鍵技術：拓撲控制、MAC層協議設計和鄰居節點發現。太赫茲組網研究現狀見表2，根據拓撲結構，可分為集中式和分布式；根據接入方式，分為隨機多址接入、固定多址接入、混合多址接入。性能指標主要有速率、時延、吞吐量和丟包率等。

表2 太赫茲組網研究現狀

3.1 拓撲控制

3.1.1 集中式拓撲

集中式拓撲的優勢在于AP（如基站）能夠發揮集中處理優勢，高效分配網絡資源和實施多用戶調度，提升網絡的整體性能。參考文獻[18]提出了一種使用太赫茲鏈路的集中式拓撲。在該網絡中，AP使用定向天線進行節點發現掃描、初始化鏈路訪問和數據傳輸；用戶節點首先采用全向天線與AP建立高效關聯，然后切換為定向天線進行高速數據傳輸。接入方面，該文獻討論了一種波束交換接入技術，能夠在鏈路初始化接入和信息傳輸中周期性地進行波束對準，有效降低全向天線和定向天線切換所造成的時延。此外，該文獻還提出利用本地存儲，提高AP掃描效率，實現AP與用戶節點快速建立連接并調度節點間的數據傳輸。然而該網絡的問題在于天線切換增加了來自相鄰節點干擾和碰撞的概率，影響節點間的同步效果。為克服同步問題，參考文獻[8]提出設置一個微型網絡協調器（piconet coordinator，PNC）向附近的設備發送時間同步信息，集中進行調度和訪問控制。

這些研究表明，集中式太赫茲組網拓撲主要問題在于AP集中管理和頻繁節點切換帶來高控制開銷和高時延，亟須提出高效波束管理和節點接入方案。

3.1.2 分布式拓撲

分布式拓撲網絡結構具有靈活性高、自組織能力強等特點，是未來太赫茲無線組網的應用拓撲模型之一。在分布式太赫茲無線網絡場景下，網絡的時變性會造成網絡拓撲的頻繁變化，需要相應的控制協議進行管理。參考文獻[9]考慮基于軟件定義網絡（software defined network，SDN），根據距離切換通信頻率，為太赫茲無線組網提供了一種新型思路，即微波、毫米波、太赫茲波融合覆蓋和信道接入；參考文獻[19]提出了定向天線與全向天線協同使用的分布式拓撲，控制信號使用2.4 GHz鏈路而數據傳輸使用太赫茲通信鏈路。然而，這些多頻段通信方案會增大設備成本和切換時延。參考文獻[22]提出了一種具有高速率太赫茲通信鏈路的無線網絡，其網絡節點分布在10 m的圓形范圍內，通過接收端發起握手協議，降低網絡時延和丟包率；參考文獻[21]中針對不同的室內接入子網，提出了一種智能安全的頻譜控制策略，節點通過自適應選擇子頻率實現抗干擾。但這些拓撲面臨窄波束引起的接入耳聾問題。

這些研究表明，由于缺乏統一調度，且使用窄波束進行數據傳輸，分布式太赫茲網絡面臨耳聾問題、節點同步問題，亟須從高效MAC層設計角度實現突破。

3.2 MAC層協議設計

MAC層通過流量控制和多路復用，控制物理層硬件和無線傳輸介質之間的交互，其協議設計和標準化是太赫茲無線組網的重要組成部分。鑒于傳統IEEE 802.11協議無法解決太赫茲窄波束帶來的傳輸問題，適用于太赫茲MAC層的標準化協議一直是研究熱點。2008年，IEEE已開始對太赫茲通信展開標準化研究，并于2014年成立100 GHz無線任務組（TG100 GHz），提出首個太赫茲波段無線通信標準IEEE Std.802.15.3d-2017。該標準于2017年被正式批準使用，頻段覆蓋253～322 GHz，帶寬為IEEE 69 GHz。但與IEEE 802.11和其他WLAN協議不同，IEEE 802.15.3d僅支持點對點通信，無法滿足太赫茲組網中節點移動和多址接入的需求。

除了標準化協議以外，對于太赫茲網絡MAC層協議的研究可根據多址接入機制分為隨機多址、固定多址以及混合多址接入。

（1）隨機多址接入的優勢在于控制開銷低。參考文獻[20]基于CSMA考慮了太赫茲信道和定向天線對不同層級之間的跨層影響，研究了實現網絡最大吞吐量的中繼距離，但未充分考慮高網絡節點密度；參考文獻[22]針對太赫茲網絡提出了一種基于單向握手的載波監聽多址接入（carrier sense multiple access，CSMA）方案，使處于傳輸狀態的節點能夠偵聽來自其他節點的信息，但沒有考慮定向天線波束對準問題。

（2）固定多址接入主要應用頻、時分。參考文獻[21]提出使用頻時分址接入（frequency-time division multiple access，FTDMA）技術，在不同時隙中頻率被分為若干個子載波，且每個用戶所使用的子載波正交，未忽略太赫茲頻段的路徑損耗和噪聲影響。參考文獻[17]則使用了基于時分多址接入（time division multiple access，TDMA）的多址機制，并提出了一種用于太赫茲通信鏈路的定向MAC協議，應用脈沖級波束交換和能量控制，但開銷過大。此外，參考文獻[9]還討論了車載通信場景基于TDMA的信道接入方案，該方案使用SDN在毫米波和太赫茲波段之間進行切換，從而實現高寬帶的數據傳輸，同樣存在開銷過大的問題。

（3）在混合多址接入中，參考文獻[8]基于IEEE 802.15.3c協議使用沖突避免的載波偵聽的多址接入（carrier sense multiple access with collision avoid，CSMA/CA）和TDMA的混合接入方案。信息傳輸由多個超幀（Superframe）實現，每個超幀由信標（BP）、信道訪問幀（CAP）、信道時間分配幀（CTAP）組成。CAP時期依據CSMA/CA進行信道接入；CTAP時期則通過TDMA對網絡設備進行時隙分配。該方案能夠提高網絡吞吐量并減小數據時延，但仍面臨節點發現困難的問題。

3.3 鄰居節點發現

太赫茲組網場景中，網絡節點在進行定向數據傳輸前需確知鄰居節點位置以完成波束成形和對準。因此高效的網絡鄰居節點發現是太赫茲通信鏈路建立的前提。截至目前，主流方案有兩種。

（1）sub-6 GHz和太赫茲融合通信[19]

該方案分成兩個階段：首先使用sub-6 GHz全向天線進行數據廣播并獲取位置信息；然后通過位置信息利用太赫茲定向天線進行波束對準和數據傳輸。然而頻繁切換嚴重增加設備成本和控制開銷。

（2）基于窄波束定向天線的節點掃描和發現

傳統窮搜式的掃描方案會導致高時延，甚至造成通信中斷。參考文獻[23]利用啟發式算法，提出了一種適用于毫米波定向波束的快速掃描算法，利用先前的有效鏈路信息對可行扇區進行搜索，并自適應地增加扇區搜索空間來新建通信鏈路。相比窮搜掃描，減小了搜索空間，大幅降低鏈路建立時延。對太赫茲網絡節點發現具有良好的借鑒意義。參考文獻[24]則針對太赫茲組網提出了一種創新性的鄰居節點發現方式，利用天線發射的旁瓣信息加速鄰居節點的發現過程。在矩形室內空間測試表明，利用旁瓣信息輔助節點發現算法相比無旁瓣信息的發現方案，節點發現速率提高近100倍。然而無論是啟發式算法還是利用旁瓣信息的節點發現算法，都依賴于定向天線的高速旋轉，實施難度極大。

4 問題與挑戰

研究現狀表明，太赫茲傳輸特性是組網問題的根源（太赫茲傳輸特性、組網問題、技術挑戰關系如圖6所示）。本節從太赫茲傳輸特性出發，討論太赫茲無線組網面臨的問題及其技術挑戰，進一步從各層級協議和網絡策略的角度指出突破太赫茲組網瓶頸的技術發展方向。

圖6 太赫茲傳輸特性、組網問題、技術挑戰關系

4.1 面臨的問題

（1）鏈路初始化時延高

在太赫茲無線組網場景下，高度定向天線不僅帶來節點與信道感知問題，同時還給鏈路初始化建立帶來挑戰。參考文獻[25]利用TeraSimns-3太赫茲端到端網絡仿真工具對移動網絡場景下毫米波鏈路和太赫茲鏈路建立時間進行了仿真對比，證明太赫茲定向鏈路建立的高時延性（毫米波/太赫茲鏈路初始化建立時延如圖7所示）。該仿真場景中，毫米波鏈路和太赫茲鏈路使用相同的3GPP NR幀結構和時間等待模型，所設置的基站每Ts發送若干同步信號，使移動節點評估信道質量并確定最佳波束。結果表明，太赫茲鏈路基站每5 ms發送64個同步信號，鏈路建立時延仍高達32 s。因此初始化時間長是太赫茲無線組網面臨的主要問題之一。

圖7 毫米波/太赫茲鏈路初始化建立時延[25]

（2）鏈路重傳效果差、丟包率高

太赫茲緩沖隊列長度有限，在處理速率高達幾十甚至幾百吉比特每秒的速率時會被快速填滿，造成不可預測的阻塞，從而產生網絡丟包現象；且窄波束和太赫茲基站的頻繁更新會破壞發送端和接收端之間的確認流，從而導致數據包傳輸失敗。

（3）定向耳聾，網絡節點移動性感知差

在太赫茲移動網絡場景中，節點需具有環境感知能力，包括信息感知和位置感知。一方面，節點需要對傳輸的信息進行感知與確認。尤其在集中式拓撲場景中，基站或AP需感知信道占用情況以實現資源調配；另一方面，節點需要對其他網絡設備位置進行感知，以實現波束對準和數據傳輸。因此節點對信道占用情況感知、網絡設備位置感知是建立通信鏈路的前提。然而，傳統組網方案無法滿足太赫茲組網的感知需求。在傳統低頻蜂窩網絡和WLAN場景中，使用（準）全向天線進行信號廣播，且基站發送的同步信號能夠被覆蓋區域內的用戶同時接收。但在太赫茲組網場景下，窄波束的強方向性將會嚴重影響設備與設備間、設備與基站間的位置感知、信道偵聽和數據接收，從而產生耳聾問題。此外，為了獲得信號傳輸的最大增益，網絡節點之間需要將收/發波束進行對準，這會增大鏈路傳輸時延、限制頻譜利用率、損害移動場景下的通信可靠性。

（4）網絡部署密度大、覆蓋范圍小、能耗大

針對網絡覆蓋問題，參考文獻[25]構造了基于蒙特卡洛仿真的泊松點過程網絡隨機撒點模型，將太赫茲基站和毫米波基站部署密度與覆蓋率的關系進行了對比討論。不同頻段基站密度和覆蓋率關系如圖8所示，若采用理想的窄波束定向天線（1 024×256MIMO天線，增益54 dB）來增加鏈路預算和提高網絡覆蓋，0.43 THz基站需要部署100個/km2的基站才能達到95%的覆蓋率，平均小區半徑為56 m；而1.5 THz基站需部署600個/km2，平均小區半徑為23 m。相比之下，30 GHz毫米波基站僅需更小增益天線即可實現更高覆蓋率。因此在太赫茲無線組網場景下，低覆蓋范圍導致高密度部署，將帶來極高的能耗問題。

圖8 不同頻段基站密度和覆蓋率關系[25]

4.2 技術發展趨勢與挑戰

針對太赫茲組網所面臨的問題，亟須從網絡協議和策略設計角度展開研究，提升網絡吞吐量、覆蓋率、時延等性能，從而將太赫茲通信鏈路與現有網絡場景深度結合，實現網絡端到端的高效數據傳輸。本節將從協議設計角度出發，闡述太赫茲無線組網面臨的MAC層設計、網絡與傳輸層設計與其他網絡策略設計的發展趨勢與挑戰。

4.2.1 MAC層設計

根據前文的論述，傳統的MAC層網絡協議無法解決窄波束定向傳輸而導致的諸多問題，亟須提出面向場景的MAC層協議實現太赫茲無線網絡的有效信道訪問、控制信息交換、高效鏈路建立、高效移動性管理和有效數據重傳。太赫茲無線組網MAC層協議設計需重點研究如下方面。

（1）幀結構設計

數據幀長度和持續時間對網絡性能至關重要。對于太赫茲無線組網場景，當前3GPP NR幀結構存在鏈路建立時間過長問題，需要對幀結構長度進行重新設計以實現更好的網絡性能。幀結構設計難點在于平衡鏈路建立時延和數據傳輸可靠性：短導頻能在不影響控制開銷的情況下發送更多的同步信號，使多用戶的跟蹤信號在不同頻率上復用，進而降低鏈路建立的等待時延；但也會降低信道估計性能，使得恢復數據載波的頻率響應變得更加困難，從而降低網絡容量和有效覆蓋。在數據幀持續時間方面，太赫茲相比微波和毫米波網絡更短，使得相同持續時間內太赫茲無線網絡能夠服務更多用戶。但幀結構性能的實現必須考慮窄波束快速切換和轉向的影響，才具備實際的應用價值。

（2）波束管理協議設計

基于太赫茲窄波束的特性，在波束控制和波束管理方面，除了對天線結構予以突破外，還需從MAC層角度考慮高效的波束控制方案。在毫米波領域，已經提出了一些優于窮搜掃描的波束管理替代方案，這些方案對太赫茲窄波束管理有一定的借鑒意義。但太赫茲組網波束管理方案設計仍面臨挑戰。首先，波束管理協議設計需要考慮鏈路預算和節點感知間的平衡，更窄的波束能夠集中功率、提高鏈路預算、增大覆蓋范圍，但會提升波束掃描和節點發現難度。其次，對于多頻段融合的復雜組網場景，需要提出多階段的波束管理方案，在不同的鏈路需求和組網需求的場景中使用不同寬度的波束來實現用戶追蹤和信道檢測。最后，太赫茲組網可能需要支持多頻段的MAC層協議完成不同的網絡任務，使用低頻的全向天線進行節點感知；使用太赫茲定向波束進行數據傳輸。因此，亟須能夠實現全向天線和定向天線之間靈活切換的波束管理協議。

（3）多址接入技術

目前對太赫茲組網的多址技術研究主要集中在以CSMA/CA為代表的隨機多址方案和以TDMA為代表的固定多址方案上，兩種方案在太赫茲組網場景中各有優劣。對于固定多址方案，其優勢在于避免沖突能力強、頻譜效率高、可實現鏈路的自適應跟蹤。但需考慮太赫茲通信鏈路高路徑損耗，并且控制平面需適應定向天線，固定多址面臨保持網絡節點之間連通性的挑戰。對于隨機多址方案，其優勢在于系統靈活性高、復雜度低、并發數據之間的干擾沖突小。但數據傳輸過程中需要收/發端波束對準，如何設計鏈路建立前的快速節點掃描和高精度同步是隨機多址接入的挑戰。

（4）重傳協議設計

根據前文討論，太赫茲無線組網存在鏈路重傳困難、硬件層面難以突破等問題，需要設計更加簡潔有效的重傳協議。除傳統的重傳協議外，高效的網絡編碼技術能夠簡化重傳過程、降低復雜度。網絡編碼技術不需要對特定數據包進行重傳，而是接收端解碼一批數據包的隨機組合。該技術為太赫茲鏈路重傳提供了發展方向，但重傳問題依然是MAC層設計亟須解決的挑戰之一。

4.2.2 網絡與傳輸層設計

除MAC層協議設計外，網絡層與傳輸層設計是太赫茲無線組網在維護網絡結構、實現層級之間的高效數據傳輸的關鍵技術。包括如下方面。

（1）拓撲控制

第3.1節已討論太赫茲無線組網的集中式和分布式拓撲，均需考慮定向鏈路連通性的保持問題。主要存在兩方面挑戰：太赫茲網絡節點波束更新快，天線方向會周期性打開和關閉。尤其在移動性場景下，網絡節點難以保持實時連接；太赫茲無線組網部署密度大，基于節能考慮，網絡節點或將采取周期性休眠機制，從而影響網絡的最佳路由拓撲。

（2）控制平面設計

在全面考慮太赫茲路徑損耗、基站和能量消耗成本后，完全獨立的太赫茲組網在短期內難以實現，需將太赫茲通信鏈路與現有網絡協同融合。這將利用新型太赫茲相控陣列、納米反射材料等網絡元素改善鏈路預算、增強太赫茲基站的覆蓋范圍，從而降低基站部署密度，實現網絡能耗優化。這些新型網絡元素與固定基礎設施的集成需要設計專用的控制平面協議，以管理連接不同反射設備的用戶間切換并實現高速移動場景下的用戶追蹤。

（3）用戶平面設計

在實現太赫茲組網過程中，除了太赫茲頻段外，還需要融合毫米波和6 GHz以下的低頻頻段。因此網絡基站和移動性設備都需要靈活使用最佳性能的頻段以達到頻譜的最優化利用。太赫茲無線組網場景下的用戶平面設計需考慮到用戶接口間的多連接性這一難點。例如，近距離通信時用戶與太赫茲無線接口連接，實現高速率傳輸；當傳輸距離較遠時，用戶及時切換至毫米波鏈路、低頻段通信鏈路等方式。

4.2.3 其他網絡策略設計

（1）鄰居節點發現方案設計

多址接入均需以節點發現和鏈路建立為前提，太赫茲組網中窄波束定向天線和用戶的高移動性給節點的掃描與定位追蹤、鏈路的建立與保持造成困難。為此，在鄰居節點發現方面亟須提出高效的天線掃描策略和高度同步機制。

（2）干擾管理方案設計

在太赫茲無線組網場景下，大帶寬和高度定向降低了干擾沖突。但在節點波束交叉且發生長時間數據傳輸情況下依然會發生嚴重的干擾問題。此外，超密集網絡節點和用戶移動性也加劇了干擾的影響，亟須建立新型干擾模型，能夠捕捉太赫茲頻帶特征，并對干擾源進行跟蹤預測。

5 結束語

太赫茲無線組網適用于無線局域網/個域網、信息淋浴、熱點蜂窩覆蓋、車聯網、軍事通信和空間通信等場景，可克服當前頻譜資源不足難題，滿足6G高速率和巨容量需求。面向場景的網絡拓撲控制、MAC層協議設計和鄰居節點發現研究成果已推動了太赫茲通信的發展。但在硬件設備制約下，太赫茲無線組網仍面臨鏈路時延高、重傳效率低、定向耳聾、節點密度過大等挑戰，亟須進一步面向場景研究MAC層、網絡和傳輸層協議棧，發展幀結構、波束管理、多址、重傳協議、節點發現策略、干擾管理等技術。這些研究將決定未來太赫茲無線組網的設計與部署，為6G網絡提供關鍵技術支撐。