Low latency and reliable information transfer are highly demanded in 5G and beyond 5G wireless communications. However, the conventional media access control (MAC) protocol for local wireless networks sometimes unexpectedly yields significant delays due to its stochastic arbitration mechanism, resulting in the incapability of limiting the maximum delay. In the meantime, the latest precise time synchronization technology, especially wireless two-way interferometry (Wi-Wi), paves a new way to overcome such fundamental difficulties. Indeed, Yamasaki et al. proposed a new delay-bounded wireless MAC protocol named Carrier Sense Multiple Access with Arbitration Point (CSMA/AP), exploiting precise time synchronization among all devices in the network. CSMA/AP enables collision-free and delay-bounded communications with a simple autonomous arbitration mechanism, unlike conventional methods such as CSMA/CA. The former study, however, was limited only to numerical examinations. Experimental demonstration and verification in wireless environments are one of the most critical steps. This paper experimentally demonstrates the fundamental principles of CSMA/AP by constructing a star-topology wireless network using software-defined radio terminals combined with precise time synchronization devices. We show that CSMA/AP is successfully operated, including the dynamic change of the spatial position of the terminal or the capability to accommodate mobility, thanks to the real-time adaption to the dynamically changing environment by Wi-Wi. We also experimentally confirm that the proposed CSMA/AP principle cannot be executed without Wi-Wi, which validates the impact of precise time synchronization. This study paves a way toward realizing delay-bounded wireless communications for future low-latency and highly reliable critical applications.


翻译:在5G和5G以外的无线通信中,高度需要低延迟和可靠的信息传输。然而,地方无线网络常规媒体出入控制协议(MAC)有时意外地由于它的随机仲裁机制而导致大量延误,造成无法限制最大延迟;与此同时,最新精确的时间同步技术,特别是无线双向干涉测量(Wi-Wi),为克服这种根本困难铺平了新的道路;事实上,Yamasaki等人提议了一个新的有延迟限制的无线MAC协议,名为Carrier Sensense 多重访问仲裁点(CSA/AP),利用网络中所有装置之间的精确时间同步作用。CSMA/AP使得一个简单的自主仲裁机制能够实现无碰撞和有延迟限制的通信,与CSMA/CA等常规方法不同。然而,前一项研究仅限于数字检查。无线环境中的实验性示范和核查是最重要的步骤之一。本文实验性地展示了CSMA/AP的可靠无线通信基本原则,它利用不固定的软件-时间应用来利用网络执行所有装置的精确时间同步应用。CSMA-SMA的准确的移动定位定位定位,我们显示未来的SMA的动态同步运行定位定位,这也感谢的SM-SM-S-S-S-S-S-SLLL-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-S-S-S-S-A-A-A-A-A-S-S-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-A-A-A-A-A-A-A-S-S-S-S-S-S

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