Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích kiểm soát lỗi kết hợp giữa lớp vật lý và lớp liên kết cho các mạng nano trong băng Terahertz
Tóm tắt
Các mạng nano bao gồm các thiết bị giao tiếp kích thước nano có khả năng thực hiện các tác vụ đơn giản ở quy mô nano. Khả năng hạn chế của từng máy nano và hành vi kênh băng Terahertz (THz) dẫn đến các liên kết không dây dễ bị lỗi. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một phân tích đa lớp về các chiến lược kiểm soát lỗi cho các mạng nano trong băng THz. Một khung toán học được phát triển và sử dụng để phân tích các thỏa hiệp giữa Tỷ lệ Lỗi Bit, Tỷ lệ Lỗi Gói, tiêu thụ năng lượng và độ trễ, cho năm chiến lược kiểm soát lỗi khác nhau, bao gồm Yêu cầu tự động lặp lại (ARQ), Sửa lỗi tiến (FEC), hai loại Mã ngăn ngừa lỗi (EPC) và một mã EPC lai. Các ảnh hưởng giữa lớp vật lý và lớp liên kết cũng như tác động của khả năng máy nano ở cả hai lớp đều được xem xét. Tại lớp vật lý, máy nano được coi là giao tiếp bằng cách tuân theo một phương pháp điều chế khóa bật tắt theo thời gian dựa trên việc truyền các xung dài femtosecond. Tại lớp liên kết, máy nano được coi là truy cập kênh theo cách không phối hợp, dựa vào khả năng xen kẽ các truyền tải dựa trên xung từ các nút khác nhau. Trong suốt quá trình phân tích, các mô hình suy hao đường truyền, tiếng ồn và nhiễu đa người dùng chính xác, được xác thực qua mô phỏng điện từ, được sử dụng. Ngoài ra, mức tiêu thụ năng lượng và độ trễ do việc triển khai phần cứng của mỗi kỹ thuật kiểm soát lỗi, cũng như các ràng buộc bổ sung do việc sử dụng cơ chế thu thập năng lượng để cung cấp năng lượng cho các máy nano, cũng được xem xét. Kết quả cho thấy, mặc dù đơn giản, các mã EPC vượt trội hơn các sơ đồ ARQ và FEC truyền thống về khả năng sửa lỗi, điều này dẫn đến việc tiết kiệm năng lượng nhiều hơn và giảm độ trễ.
Từ khóa
#mạng nano #kiểm soát lỗi #băng Terahertz #ARQ #FEC #mã ngăn ngừa lỗi #tiêu thụ năng lượng #độ trễTài liệu tham khảo
Abadal, S., Alarcon, E., Cabellos-Aparicio, A., Lemme, M., & Nemirovsky, M. (2013). Graphene-enabled wireless communication for massive multicore architectures. IEEE Communications Magazine, 51(11), 137–143.
Akyildiz, I. F., & Jornet, J. M. (2010). Electromagnetic wireless nanosensor networks. Nano Communication Networks (Elsevier) Journal, 1(1), 3–19.
Bai, P., Zhu, G., Liu, Y., Chen, J., Jing, Q., Yang, W., et al. (2013). Cylindrical rotating triboelectric nanogenerator. ACS Nano, 7(7), 6361–6366.
Cabellos-Aparicio, A., Llatser, I., Alarcon, E., Hsu, A., & Palacios, T. (2015). Use of thz photoconductive sources to characterize tunable graphene rf plasmonic antennas. IEEE Transactions on Nanotechnology, 14(2), 390–396.
Chi, K., Zhu, Y. H., Jiang, X., & Leung, V. (2014). Energy-efficient prefix-free codes for wireless nano-sensor networks using ook modulation. IEEE Transactions on Wireless Communications, 13(5), 2670–2682.
Chi, K., Zhu, Y. H., Jiang, X., & Tian, X. (2013). Optimal coding for transmission energy minimization in wireless nanosensor networks. Nano Communication Networks (Elsevier) Journal, 4(3), 120–130.
COMSOL Multiphysics Simulation Software: COMSOL. http://www.comsol.com/products/multiphysics/.
Domingo, M. C., & Vuran, M. C. (2012). Cross-layer analysis of error control in underwater wireless sensor networks. Computer Communications (Elsevier) Journal, 35(17), 2162–2172.
Jornet, J. M. (2014). Low-weight error-prevention codes for electromagnetic nanonetworks in the terahertz band. Nano Communication Networks (Elsevier) Journal, 5(1–2), 35–44.
Jornet, J. M., & Akyildiz, I. F. (2011). Channel modeling and capacity analysis of electromagnetic wireless nanonetworks in the terahertz band. IEEE Transactions on Wireless Communications, 10(10), 3211–3221.
Jornet, J. M., & Akyildiz, I. F. (2012). Joint energy harvesting and communication analysis for perpetual wireless nanosensor networks in the terahertz band. IEEE Transactions on Nanotechnology, 11(3), 570–580.
Jornet, J. M., & Akyildiz, I. F. (2013). Graphene-based plasmonic nano-antenna for terahertz band communication in nanonetworks. IEEE JSAC, Special Issue on Emerging Technologies for Communications, 12(12), 685–694.
Jornet, J. M., & Akyildiz, I. F. (2014). Femtosecond-long pulse-based modulation for terahertz band communication in nanonetworks. IEEE Transactions on Communications, 62(5), 1742–1754.
Jornet, J. M., Pujol, J. C., & Pareta, J. S. (2012). Phlame: A physical layer aware mac protocol for electromagnetic nanonetworks in the terahertz band. Nano Communication Networks (Elsevier) Journal, 3(1), 74–81.
Kocaoglu, M., & Akan, O. B. (2013). Minimum energy channel codes for nanoscale wireless communications. IEEE Transactions on Wireless Communications, 12(4), 1492–1500.
Lin, S., & Costello, D. J. (2004). Error control coding: Fundamentals and applications (Vol. 114). Englewood Cliffs: Pearson-Prentice Hall.
Priebe, S., & Kurner, T. (2013). Stochastic modeling of thz indoor radio channels. IEEE Transactions on Wireless Communications, 12(9), 4445–4455.
Tabor, J. (1990). Noise reduction using low weight and constant weight coding techniques. Tech. rep., MIT, Cambridge, MA.
Vuran, M. C., & Akyildiz, I. F. (2009). Error control in wireless sensor networks: A cross layer analysis. IEEE/ACM Transactions on Networking, 17(4), 1186–1199.
Wang, P., Jornet, J. M., Abbas Malik, M., Akkari, N., & Akyildiz, I. F. (2013). Energy and spectrum-aware mac protocol for perpetual wireless nanosensor networks in the terahertz band. Ad Hoc Networks (Elsevier) Journal, 11(8), 2541–2555.
Wang, Z. L. (2008). Towards self-powered nanosystems: From nanogenerators to nanopiezotronics. Advanced Functional Materials, 18(22), 3553–3567.