Modeling Interference from Millimeter Wave and Terahertz Bands Cross-links in Low Earth Orbit Satellite Networks for 6G and Beyond
针对6G及未来LEO卫星网络中mmWave/THz交叉链路干扰被忽视的问题，提出覆盖多场景几何结构的定向干扰数学建模框架，并通过数值研究与仿真验证其性能影响。
2024-02-07 cs.NI
The Impact of Traffic Characteristics on System and User Performance in 5G/6G Cellular Systems
本研究利用随机几何和排队论建模，揭示流量到达的相关性与变异性显著影响5G/6G毫米波/亚太赫兹系统性能，偏离泊松假设可致利用率下降10-20%、丢失概率倍增，强调流量与传播统计同等重要。
2024-11-07 cs.NI
5G NR-Light at Millimeter Waves: Design Guidelines for Mid-Market IoT Use Cases
第五代（5G）系统的设计考虑了三个主要目标：提高吞吐量，减少延迟，实现可靠的通信。为了满足这些（通常相互冲突的）限制，3GPP发布了一套5G NR规范，其中一项主要创新是支持毫米波（mmWave）频段的通信。然而，如何实现更低复杂度、更节能的中端市场物联网（IoT）应用仍然是一个持续的研究，目前由3GPP领导，该组织正在使用NR-Light规范扩展NR标准，以支持功能减少的设备（REDCAP）。虽然REDCAP设备也可以在毫米波下运行以提高网络性能，但与5G NR系统相比，需要简化硬件/软件以支持平衡和混合要求。在这方面，本文的贡献有三个方面。首先，我们提出了一些NR光用例，其中毫米波频段的支持是可取的。其次，我们描述了如何简化5G NR以实现NR-Light的要求和期望。最后，我们通过模拟评估了在工业物联网设置中以mmWave运行的NR-Light设备的性能，包括成本和复杂性、吞吐量和延迟。
2023-01-09 cs.NI eess.SP
Software-Defined Network Controlled Switching between Millimeter Wave and Terahertz Small Cells
小型基站是一种经济有效的方式，可以可靠地扩大网络覆盖范围，并为最终用户提供显着增加的容量。毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频率下的超高带宽可以有效地实现小型蜂窝中的短距离无线接入链路，从而实现无人驾驶汽车、数据回传和超高清信息娱乐服务等潜在用例。本文描述了一种新的软件定义网络（SDN）框架，用于配备能够在THz和mmWave频段之间动态切换的收发器的车辆。我们提出了一种新的SDN控制的准入政策，优先之间的毫米波和太赫兹小小区，容纳不对称的上行链路/下行链路流量，执行错误恢复和处理不同的链路状态，由于沿实际车辆路径的运动而产生的。然后，我们分析得出这样一个小小区网络的容量，通过占这两个频段，相对距离和给定的收发器对之间的接触时间的独特的信道特性。然后，我们制定的最佳程序调度多辆车在一个给定的基础设施塔，关于实际的道路拥堵情况。最优调度的搜索被证明是一个NP难问题。因此，我们设计了一个计算上可行的多项式时间调度算法，在SDN控制器上运行，并将其性能与最佳过程和随机接入进行比较。此外，我们提出了一个基于模拟的案例研究，在波士顿市的数据中心回程的用例，以展示我们的方法的好处。
2017-02-09 cs.NI
A Novel IoT Architecture based on 5G-IoT and Next Generation Technologies
物联网（IoT）是工业4.0的重要组成部分。由于客户需求的不断增长，当前的物联网架构对于下一代物联网应用和即将推出的服务来说将不再可靠和响应。本文提出了基于新技术的下一代物联网架构，其中解决了未来应用，服务和生成数据的需求。特别地，该架构由纳米芯片、毫米波（mmWave）、异构网络（HetNet）、设备到设备（D2 D）通信、5G-IoT、机器类型通信（MTC）、无线网络功能虚拟化（WNFV）、无线软件定义网络（WSDN）、高级频谱共享和干扰管理（Advanced Spectrum Sharing and Interference Management）组成。（高级SSIM）、移动边缘计算（MEC）、移动云计算（MCC）、数据分析和大数据。这种技术组合能够满足新应用的要求。提出的新架构具有模块化、高效、灵活、可扩展、简单等特点，能够满足大量数据和应用需求。
2018-07-09 cs.NI
Performance Analysis and Comparison of Non-ideal Wireless PBFT and RAFT Consensus Networks in 6G Communications
本文研究了非理想无线PBFT和RAFT共识网络在太赫兹与毫米波信号下的性能，考虑物理层信道衰落与路径损耗，通过五项指标评估并推导出共识机制的有效距离，为6G时代区块链共识网络的高频信号传输提供重要参考。
2023-08-02 cs.NI cs.PF eess.SP
Enabling Millimeter-Wave 5G Networks for Massive IoT Applications
物联网是第五代（5G）移动宽带系统中最有前途的技术之一。5G系统的数据驱动无线服务需要前所未有的容量和可用性。基于毫米波的无线通信技术预计将在未来的5G系统中发挥重要作用。在这篇文章中，我们描述了第五代服务的三大类，即，增强的移动宽带、超可靠和低延迟通信以及大规模机器类型通信。此外，我们还介绍了在统一的5G框架下消费类设备的潜在问题。我们提供了最先进的概述，重点是应用毫米波（mmWave）技术支持大规模物联网应用时面临的技术挑战。我们的讨论强调了挑战和解决方案，特别是在毫米波5G框架下消费设备的通信/计算需求。
2018-08-08 cs.NI
Caching-Aided Collaborative D2D Operation for Predictive Data Dissemination in Industrial IoT
工业自动化部署构成了具有挑战性的环境，移动的物联网机器可能会在测量和检查操作期间产生高清视频和其他大量传感器数据。将大量内容传输到边缘网络基础设施，然后最终传输到远程操作人员，需要由智能数据缓存和传输机制支持的可靠和高速率的无线电链路。在这项工作中，我们解决了内容传播的挑战，在特色工厂自动化的情况下，建议从事移动工业机器作为设备到设备（D2D）的缓存助手。为了提高高速率毫米波（mmWave）数据连接的可靠性，我们引入了替代内容传播模式，然后构建了一种新的移动性感知方法，该方法有助于根据预期的无线电链路条件制定预测模式选择策略。我们还对代表性的数据传播策略进行了全面的系统级评估，以确认在无线边缘采用支持D2D的协作缓存的预测解决方案的好处，以降低内容交付延迟并提高数据采集可靠性。
2018-02-19 cs.NI
Transport Capacity Optimization for Resource Allocation in Tera-IoT Networks
提出了一种新的自适应资源优化策略，该策略在多设备太赫兹（THz）频段物联网（Tera-IoT）网络中联合分配子窗口和发射功率。与以往的研究主要集中在最大化的总和距离，我们将速率和传输距离纳入我们的问题制定的目标函数与太赫兹波段的关键特征，包括扩展和分子吸收损耗。更具体地说，作为Tera-IoT网络的性能指标，我们采用传输容量（TC），它被定义为所有用户的速率距离乘积之和。该指标已在大规模自组织网络中广泛采用，也适用于评估各种Tera-IoT应用的性能。然后，我们制定了一个优化问题，旨在最大限度地提高TC。此外，由于太赫兹波段的高路径损耗，传输距离是非常有限的重要性，我们的优化问题扩展到分配子窗口，发射功率和传输距离的情况下。我们展示了如何通过一个有效的两阶段资源分配策略来解决我们的问题。我们通过对大规模Tera-IoT网络的各种环境设置进行密集的数值评估，证明了我们的自适应解决方案优于基准方法。
2022-01-29 cs.DC cs.IT cs.MA
An Evaluation Framework of End-to-End 5G Millimeter Wave Communication for Connected Vehicle Applications
物联网（IoT）环境将不同的智能设备连接在一起，并实现所连接的设备之间的无缝数据通信。互联车辆（CV）是物联网的主要示例之一，CV的高效、可靠和安全运行需要可靠的无线通信系统，该系统可以确保高吞吐量和低通信延迟。5G毫米波（5G mmWave）无线通信网络提供了这样的益处，其可以是CV应用的使能器，特别是对于具有大量CV的密集城市区域。在这项研究中，我们提出了一个基于仿真的端到端5G毫米波通信CV应用的评估框架。此外，我们还比较了5G毫米波与专用短程通信（DSRC）技术的CV应用。仿真框架是使用两个模拟器，网络模拟器和交通模拟器。为了开发本研究中的框架，我们使用了网络模拟器3（ns-3）和SUMO，一个开源的微观道路交通模拟器。我们使用端到端延迟、丢包和吞吐量作为性能评估指标。我们发现，对于密集的城市地区，与DSRC相比，5G mmWave可以实现更高的吞吐量，更低的延迟和更低的数据丢失。5G毫米波可以支持对下行数据流具有高吞吐量要求的CV应用。通过进一步调查，我们发现5G毫米波的性能受到CV的渗透水平，最大CV速度和CV应用要求的显著影响。
2020-08-14 cs.NI eess.SP
An Analytical Model for Efficient Indoor THz Access Point Deployment
预计用户设备（UE）和接入点（AP）的超密集化将对未来的频谱需求产生影响。诸如毫米波（$30$ - $300GHz$）和太赫兹频谱（$0.3$ - $10THz$）的较高频带可以用于满足超密集网络的高吞吐量需求。这些高频带具有大量的\textit{green-filed contiguous spectrum}，范围为数百个$GHz$。然而，这些频带，特别是THz频带，面临许多挑战，例如高扩展、吸收和穿透损耗。为了应对这些挑战，THz-AP需要配备有高发射功率、高天线增益（即，窄天线波束），或者将通信限制在短距离。由于技术或经济挑战，所有这些因素都是有限的，这将导致在决定THz-AP的部署策略时出现\textit{"distance-power dilemma"}。在本文中，我们提出了一个分析模型，部署THZ-AP在室内设置有效。我们进一步显示，通过广泛的数值分析，AP的最佳数量和最佳的房间长度为THz频谱的不同块。此外，这些THz-AP需要被有效地打包以避免由于干扰而导致的中断，这可能会给困境增加更多的复杂性。为了减轻包装问题，我们提出了两个解决方案的最佳解决方案：（a）半径增加，和（b）中继器援助，并提出了一个分析模型。
2020-01-30 cs.NI eess.SP
SHINE (Strategies for High-frequency INdoor Environments) with Efficient THz-AP Placement
超密集网络中对超高吞吐量的需求不断增长，可能会对5G容量造成影响。此外，随着物联网（IoT）和室内物联网应用的不断增长，有必要超越5G技术。一种这样的有前景的技术是在频率上移动到更高，例如THz（$300$ $GHz$ - $10$ $THz$）频谱。THz具有大量的绿地连续信道，范围从$10$ $GHz$到$200$ $GHz$（最佳情况），这在传统的射频（RF）或毫米波（mmWave）频带中不可用。虽然THz具有满足这些需求的巨大潜力，但它也面临着围绕硬件，链路预算，移动性，阻塞，调度和部署的众多挑战。太赫兹接入点（THz-AP）对部署敏感，并且可能严重影响系统\textquotesingle的动态（即，覆盖、吞吐量和效率）。在本文中，我们提出了高频室内环境或SHINE的策略，重点是在太赫兹频谱中有效部署AP，并从室内使用的方法中汲取动力，以改善照明条件。由于太赫兹\textquotesingle的有限覆盖区域只有几米，因此满足人口密集的房间所需的太赫兹接入点数量将高于目前的单个路由器/盒子/接入点模型。这种增加的THz-AP数量不仅会增加运营成本，而且（在某些情况下）会使系统效率低下。通过SHINE，我们探索了与部署相关的挑战，并提出了缓解这些挑战的策略。
2020-03-16 cs.NI eess.SP
Dynamic Spectrum Sharing in the Age of Millimeter Wave Spectrum Access
下一代无线网络正面临频谱短缺的挑战，主要原因包括预计将有大量物联网连接以及此类网络应该服务的新兴带宽需求应用。频谱是稀缺和昂贵的，因此，它是至关重要的，设计动态和灵活的频谱接入策略和技术，产生最佳使用这样一个宝贵的资源。最近被采用作为这种频谱稀缺挑战的关键解决方案的一个新趋势是利用更高的频带，即毫米波频带，这在几年前被认为是不切实际的，但现在由于电子技术的最新进步而变得可行。尽管幸运的是，频谱监管机构已经做出了回应，允许在毫米波频率中使用新频段，但仍需要做大量工作才能从这些新频谱中受益。在本文中，我们讨论了一些关键的频谱管理的挑战，涉及在毫米波频率的动态频谱接入，这需要克服，以促进在这些毫米波频段的动态频谱共享。我们还提出了新的技术，通过解决一些讨论的挑战，使有效的动态频谱共享在毫米波频段，并强调开放的研究挑战，仍然需要解决，以充分释放在毫米波频段的动态频谱共享的潜力。
2020-05-05 cs.NI eess.SP
Improving the Efficiency of MIMO Simulations in ns-3
本文针对ns-3中大规模MIMO系统级仿真效率低下的问题，通过优化3GPP TR 38.901实现代码及提出新的低复杂度信道模型，实现了最高16倍的仿真时间缩减。
2023-05-08 cs.NI
Enhancing Reliability in Federated mmWave Networks: A Practical and Scalable Solution using Radar-Aided Dynamic Blockage Recognition
University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Al Ain University（艾因大学）；Yarmouk University（雅尔穆克大学）；Khalifa University（哈利法大学）；Carleton University（卡尔顿大学）
针对动态室外mmWave/THz链路易被移动目标遮挡的问题，提出RaDaR联邦学习框架，利用雷达图训练双输出神经网络预测遮挡状态与时间，实现主动切换并将成功率提升至94%。
2023-06-22 cs.LG cs.NI
A Comprehensive Survey on 6G Networks:Applications, Core Services, Enabling Technologies, and Future Challenges
蜂窝物联网（IoT）被认为是改善通信和计算系统的事实上的范例。蜂窝物联网使用蜂窝网络将大量物理和虚拟对象连接到互联网。最新一代的蜂窝网络（例如，第五代（5G））使用演进和革命性的技术来显著提高无线网络的性能。然而，考虑到设想的新用例，例如，随着全息通信的发展以及物联网中大规模智能物理终端设备的不断部署，网络流量大大增加，因此，当前一代移动网络无法完全满足不断增长的需求。因此，可以预见，下一代第六代（6G）网络需要通过提供新的通信服务、网络容量和超低延迟通信（uRLLC）来发挥关键作用，以缓解物联网中的这些挑战。本文首先讨论了6G网络的需求。然后，介绍了潜在的6G需求和趋势，以及与6G相关的最新研究活动，例如，触觉互联网和太赫兹（THz）。此外，还介绍了6G网络的关键性能指标、应用、新业务以及潜在的关键使能技术。最后，提出了未来6G网络的几个潜在的未解决的挑战。
2021-06-13 cs.NI
Modeling and Simulation of Reconfigurable Intelligent Surfaces for Hybrid Aerial and Ground-based Vehicular Communications
随着自动驾驶水平的提高和智能交通系统（ITS）的未来应用，车辆通信的需求也在增长。除了对高容量无线电链路的需求不断增长之外，可靠性和延迟约束也对移动网络供应提出了挑战。虽然例如毫米波频谱和太赫兹频带提供了大量的无线电资源，但由于微妙的无线电信道条件和信号传播特性，它们的适用性受到限制。作为未来ITS基础设施的智能无线电环境（SRE）的一部分，可重构智能表面（RISs）通过有目的地培养无源反射来改善无线电链路质量。这样，被阻挡的毫米波或太赫兹波束可以通过RIS反射路径在障碍物周围被引导，以改善否则有限的覆盖范围。在这篇文章中，提出了RIS增强的车辆通信的应用用例。除了在建筑物的外墙上静态部署RIS之外，无人驾驶飞行器（UAV）可以根据需要提供反射能力，而未来的飞行器可以-在一个有远见的方法中-由超材料组成，允许在丰富的SRE中机会性地利用它们。基于我们的多尺度移动性和网络仿真模型的案例研究的结果清楚地突出了RIS部署混合车辆通信场景的潜力。路径损耗和中断百分比可以大大降低。
2021-08-29 cs.NI
SeBaSi system-level Integrated Access and Backhaul simulator for self-backhauling
本文提出了用于集成接入与回传（IAB）网络的系统级仿真器SeBaSi，通过在曼哈顿和帕多瓦的部署模拟，展示了其在评估自回传蜂窝网络性能和支持新技术扩展方面的实用性。
2023-09-11 cs.NI
White Paper on Radio Channel Modeling and Prediction to Support Future Environment-aware Wireless Communication Systems
本白皮书总结面向6G的无线信道测量与建模现状及挑战，并规划COST INTERACT WG1在mmWave/THz探测和RIS传播等方向至2025年10月的工作。
2023-09-29 cs.NI eess.SP
