软件影响1（2019）100004原始软件出版物TeraSim：用于模拟太赫兹波段通信网络的ns-3扩展Zahed Hossain，Qing XiaZhao，Josep Miquel Jornet美国纽约州立大学布法罗分校电气工程系，布法罗，纽约14260自动清洁装置保留字：太赫兹通信ns-3网络仿真工具A B标准太赫兹（THz）波段（0.1-10 THz）通信被设想为下一个十年的关键无线技术，能够在6 G系统中支持高达每秒数太比特的无线链路。与设计平行太赫兹设备，仿真工具，需要加快通信协议的开发量身定制太赫兹模式。TeraSim是NS-3的扩展，用于模拟太赫兹通信网络。TeraSim为THz信道、物理层和链路层定义并实现了单独的模块。它可以设计和测试协议栈的较高层，而无需深入研究较低层。层技术。代码元数据当前代码版本v1用于此代码版本的代码/存储库的永久链接https://github.com/SoftwareImpacts/SIMPAC-2019-9GNU通用公共许可证（GPL）使用git的代码版本控制系统使用C++的软件代码语言、工具和服务编译要求、操作环境依赖性如果可用，链接到开发人员文档/手册例如：https://github.com/UBnano-Terasim/Terasim-ns3/tree/master/thz/doc问题支持电子邮件zahedhos@buffalo.edu， qingxia@buffalo.edu，jmjornet@buffalo.edu1. 介绍在过去的十年中，由于当今社会创建、共享和消费信息的方式发生了变化，无线数据流量急剧增加。这种变化伴随着对随时随地更高速无线通信的日益增长的需求。按照这一趋势，无线每秒多千兆比特（Gbps）和每秒太比特（Tbps）链路预计将在未来五年内成为现实。商用5G网络目前在美国几乎没有运行，但这并没有阻止工程师和无线研究人员对6G的思考。2019年3月，FCC开放了95 GHz至3 THz频谱用于实验目的，为公司测试和销售5G后无线设备创造了合法途径。在这种情况下，太赫兹（THz）波段（0.1这个频段，*通讯作者。位于毫米波和远红外线之间，仍然是电磁（EM）频谱中探索最少的区域为了给网络研究提供一个起点，社区既为THz网络开发新的解决方案，又为仿真平台的开发做出我们提出了TeraSim [5]，第一个太赫兹通信网络的仿真平台，它捕获了太赫兹设备的能力和太赫兹信道的特性。TeraSim实现了最近提出的无线通信解决方案，适用于纳米级通信网络（平均传输范围通常低于一米）和宏观通信网络（更长的距离）。更具体地说，在信道方面，我们已经开发了一个公共信道模块，该模块实现了[6]中介绍的频率选择性信道模型。在PHY和MAC层，已经开发了用于纳米尺度和宏观尺度场景的两组并行模块[7，8]。在太赫兹设备的能力，我们已经实现了一个辅助能源电子邮件地址： zahedhos@buffalo.edu（Z. Hossain），qingxia@buffalo.edu（Q. Xia），jmjornet@buffalo.edu（J.M.Jornet）。https://doi.org/10.1016/j.simpa.2019.100004接收日期：2019年6月22日;接收日期：2019年7月12日;接受日期：2019年7月15日2665-9638/©2019作者。由Elsevier B. V.发布，这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表软件影响杂志首页：www.journals.elsevier.com/software-impactsZ. Hossain，Q.Xia和J.M.Jornet Software Impacts 1（2019）100004收获模型和THz定向天线模型。我们已经彻底验证了模型的功能，通过比较模拟输出的分析和数值结果在文献中。TeraSim是作为ns-3的扩展构建的，并在GNU通用公共许可证下向社区提供。更具体地说，TeraSim与ns-3中的现有模型兼容，包括网络层、传输层和应用层的协议以及流量和移动性模块，并且当构建在THz信道层、物理层和链路层之上时，它有助于分析更高层的现有协议的性能。2. 影响TeraSim是第一个针对太赫兹通信网络量身定制的综合网络仿真平台。因此，它捕捉了太赫兹波段信道的特性，即分子吸收对宽带信号传播的影响，以及太赫兹设备的能力，包括高速旋转定向天线以及太赫兹设备的能量收集系统TeraSim为愿意开发和测试THz网络新网络协议的研究人员提供了起点。 因此，参与标准化组的团队，即，IEEE 802.15 TAG THz，以及其他网络/协议库存设计组THz网络社区可以根据仿真结果向THz设备社区提供反馈或理想的功能列表，并影响支持硬件的开发，而不是等待硬件准备就绪，然后为其制定最佳协议。这应该会导致最佳解决方案。TeraSim使超宽带纳米通信和网络（UB Nano）小组能够开发、测试和改进THz通信网络的新媒体访问控制（MAC）和路由协议。更具体地说，TeraSim已经通过比较TeraSim模拟产生的不同输出值与分析模型产生的值进行了测试和验证[5]。这些包括基于CSMA/CA的 MAC协议和新的接收器发起的单向握手协议的路径损耗、信道行为、接收功率、定向天线增益和MAC协议性能[8]。通过设置客户定义的参数，例如，时隙持续时间、分组产生速率和节点分布密度，用户可以有效地获得系统性能，例如，吞吐量和数据包丢弃概率通过TeraSim模拟。这有助于用户轻松评估和改进其协议设计。除了链路层设计之外，TeraSim还用于为一些正在进行的项目开发和测试新的解决方案，例如加速邻居发现算法，多跳中继策略，定向THz通信网络的缓冲区限制路由协议等。TeraSim已被贡献给ns-3社区，并将很快提交给ns-3应用商店。通过将该平台分享给新生的THz网络社区，预计TeraSim可以帮助更多的团体完成他们的项目，从而以更快的速度加速该领域启用的出版物TeraSim包括[5，8]。竞合利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作致谢这项工作得到了美国国家科学基金会（NSF）的部分支持，资助号为CNS-1846268，美国空军研究实验室（AFRL）的部分支持，资助号为FA 8750 -19-1-0502。引用[1]费德里奇湖李文，太赫兹与亚太赫兹无线通信综述，北京大学学报，2001。Appl.Phys. 107（11）（2010）111101。[2] H.- J. 宋，T.太赫兹通信的现状和未来，IEEETrans. 太赫兹科学Technol. 1（1）（2011）256[3] I.F. Akyildiz，J.M.若内角Han，太赫兹波段：无线的下一个前沿通信，物理通信。 J. 12（2014）16-32.[4] T. Kurner，S.张文，张文，等，太赫兹通信的研究现状，红外技术与应用。太赫兹波35（1）（2014）53-62.[5] Z.Hossain ， Q.Xia ， J.M.Jornet ， TeraSim ： Anns-3extensiontosimulateterahertz-band communication networks ， Nano Commun. 网 络 J. 17（2018）36-44.[6] J.M. Jornet，I.F.Akyildiz，Electromag的通道建模和容量分析太 赫 兹 波 段 的 netic 无 线 纳 米 网 络 ， IEEE Trans. Wireless Commun. 10 （ 10 ）（2011）3211-3221。[7] J.M. Jornet，I.F. Akyildiz，纳米网络中太赫兹波段通信的基于飞秒长脉冲的调制，IEEE Trans.Commun。62（5）（2014）1742-1754。[8] Q. 夏，Z.侯赛因，M。Medley，J.M.Jornet，链路层同步和用于太赫兹频带通信网络的介质访问控制协议，在：2015 IEEE全球通信会议，GLOBECOM，San Diego，CA，2015，pp. 1-7号。2
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