雷竞技网页版研究和评论——国际期刊雷竞技苹果下载

国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

菜单

ISSN在线(2278 - 8875)打印(2320 - 3765)

所有提交的电磁系统将被重定向到在线手稿提交系统。作者请直接提交文章在线手稿提交系统各自的杂志。

高效的无线传感器网络的能量消耗

Vijayan T
Asst.教授,我的部门,Bharath大学印度钦奈- 600073
相关文章Pubmed,谷歌学者

访问更多的相关文章国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

文摘

能源效率是无线传感器网络的主要问题之一,因为它影响网络寿命。在本文中,我们研究传感器网络性能之间的关系,尤其是它的生命周期,和活动报告的数量节点N利用分析和模拟方法。我们首先证明报告节点数量的增加减少的数量报告需要发送到水槽以达到所需的信息可靠性对检测到的事件。一方面,我们表明,减少的数量报告节点减少碰撞发生的概率。基于这些结果,作为第一个主要贡献,我们推导出最优数量的报告节点Nopt能量最小化能量消耗报告可靠地一个事件的发生。换句话说,我们证明限制检测到事件的报告任务的一个小子集(即传感器节点。Nopt能源),而不是使用所有的传感器节点事件区域,使重大节能。此外,关于延迟属性,我们表明,可靠的报告事件所需的平均时间是一个凸函数的数量报告节点,在给定Nopt延迟Nopt获得最低能量。因此第二个主要贡献,我们证明可靠的最快方法报告事件并不对应于网络能量消耗稀缺的最佳方式。这两个需求之间的平衡是特定于应用程序的传感器,根据这一个特定需要的服务质量。我们所知,我们是第一个解决能源效率问题,从这个角度看,考虑到energy-reliability-latency权衡。

关键字
无线传感器网络、节能的报告数量节点,信息可靠性、性能分析

介绍
如今,有一个巨大的增加的处理设备。笔记本电脑、手机和pda把日常生活中的一个重要的地方。因此,现在的挑战是让所有这些设备在一起以建立一个网络通信。显然,这种网络是无线。事实上,无线拓扑允许灵活性和机动性。在这种背景下,特设网络开发的想法。我们的建议是限制检测到的事件的报道任务的一小部分传感器节点为了节省能源消耗,同时尊重延迟和可靠性约束。事实上,通过减少访问节点的数量,可以实现显著的能量增益,由于三个促成因素:首先,这种方法缓解能源消耗量减少碰撞。。其次,我们也减少冗余传输数据包的数量,因此,更多的能量是守恒的。最后,额外的节点(即。, the no selected nodes to report the detected event) undergo the sleep state, which reduces the idle listening. We note that idle listening represents the major source of energy inefficiency, we will show how we can derive the optimal number of reporting nodes that achieve minimal energy consumption while respecting the latency and reliability constraints. Such an algorithm runs at the sink level, and it determines dynamically, according to the current network state, the optimal setting parameters (i.e., the number of active reporting nodes N and the associated required number of reports to achieve the desired reliability RðNÞ). This information concerning the number of reporting nodes to be activated is then to be broadcast to all the sensor nodes, which must be able to make use of it in order to regulate their access. This is typically the role of the MAC protocol. Following this philosophy, the CC-MAC protocol exploits the information about correlation, sent by the sink node, to select only a small subset of sensor nodes among all the potential ones to report the detected event.
在这种情况下,目的是抑制被注入网络的冗余信息。选择过程是实现基于相关性Rcorr半径,计算在水槽节点和表示允许选择代表节点之间的平均距离。请注意,在我们的研究中,一组新的报告节点当选为每个事件发生,即使同样的事件发生在同一地区。因此,报告节点角色旋转在活动区域内的传感器节点,它允许我们平衡整个网络的能耗。CC-MAC协议的操作可以描述如下:一开始,所有的传感器节点事件区域争夺中访问根据基本IEEE 802.11 DCF协议,一旦一个传感器节点访问介质通过发送正确RTS框架,Rcorr半径内的所有其他节点停止传输尝试并接受睡眠模式。然后,剩下的活跃节点再次尝试访问介质,再次选择过程执行,直到所有的节点当选的代表。
正如之前提到的,通信在当前部署的传感器网络通常使用基本IEEE 802.11 DCF协议,其可选的RTS / CTS机制。具体地说,一旦检测到一个事件时,N活跃报告节点访问公共数据信道竞争报告事件到水槽。IEEE 802.11 DCF访问方法是基于CSMA / CA技术。因此,许多希望传输帧的第一感官通道活动,直到空闲时间等于一个分布式国米框架空间(dif)检测。然后,车站等待一个随机后退区间在传输之前。后退时间计数器递减的时段,只要感觉到自由频道。计数器是暂停一旦检测到信道传输。它与旧的简历保持后退区间当通道再次感觉到闲置dif。车站传输帧当后退时间变成了零。在这种情况下,主机启动过程通过发送一个RTS框架。 If the frame is correctly received, the receiving host sends a CTS frame after a Short Inter frame Space (SIFS). Once the CTS frame is received, the sending host transmits its data frame. If the sending host does not receive the CTS frame, a collision is assumed to have occurred. In this case, the sending host attempts to send the RTS frame again when the channel is free for a DIFS period augmented by the new backoff.

传感器节点
一个传感器节点,也称为“尘埃”(主要在北美),是无线传感器网络中的一个节点,能够执行一些处理,收集感官信息和沟通与其他网络中连接节点。传感器节点的典型架构图所示。
图像
一个传感器节点的组件
一个传感器节点的主要组件从图是单片机,收发器,外部内存、电源和一个或多个传感器。

单片机
单片机执行任务,过程数据和控制传感器节点中的其他组件的功能。其他方法可以用作控制器是:通用桌面处理器,数字信号处理器,现场可编程门阵列和专用集成电路。传感器节点的微控制器是最合适的选择。四种选择都有自己的优点和缺点。微控制器的嵌入式系统是最好的选择。因为他们的灵活地连接到其他设备,可编程,能耗少,这些设备可以去睡眠状态和控制器的一部分可以活跃。通用微处理器的功耗比单片机;因此这不是一个合适的传感器节点的选择。数字信号处理器是适合宽带无线通信。但在无线传感器网络,无线通信应该适度。, simpler, easier to process modulation and signal processing tasks of actual sensing of data is less complicated. Therefore the advantages of DSP’s are not that much of importance to wireless sensor node. Field Programmable Gate Arrays can be reprogrammed and reconfigured according to requirements, but it takes time and energy. Therefore FPGA's is not advisable. Application Specific Integrated Circuits are specialized processors designed for a given application. ASIC's provided the functionality in the form of hardware, but microcontrollers provide it through software.

收发器
传感器节点利用ISM波段提供免费广播,巨大的频谱分配和全球的可用性。各种射频无线传输媒体的选择,光通信(激光)和红外线。激光需要更少的能量,但也需要视距通信和敏感的大气条件。红外激光一样,不需要天线但在广播能力是有限的。基于射频(RF)通信是最相关的,适合大多数的传感器网络应用程序。传感器网络的使用之间的通信频率433兆赫和2.4 GHz。发射机和接收机的功能结合成一个单一的设备称为收发器被用于传感器节点。收发器缺乏惟一标识符。操作状态发送、接收、空闲和睡眠。
当前这代收音机有一个内置的状态机,自动执行该操作。无线电收发器中使用操作在四种不同的模式:发送、接收、空闲和睡眠。收音机在空闲模式导致功耗,几乎等于力量消耗在接收模式。因此最好是完全关闭收音机而非空闲模式时不发送或接收。还有大量的功率消耗当开关从睡眠模式传输一个数据包传输模式。外部存储器
从能源的角度来看,最相关的内存是单片机的片上内存和闪存,片外RAM几乎从不使用。使用闪存由于其成本和存储容量。内存需求非常依赖应用程序。两类记忆的基于存储的目的)用户相关的内存用于存储应用程序或个人数据。b)程序内存用于编程设备。这个内存还包含识别数据的设备。

电源
在传感器节点功耗传感、通信和数据处理。需要更多的能源数据通信的传感器节点。能量消耗更少的传感和数据处理。传送1 Kb的能源成本大约100米的距离是一样的,1亿指令每秒执行300万条指令的处理器/ W。权力是存储在电池或电容。电池的主要来源为传感器节点供电。即两种类型的电池是收费和一次性使用。他们也分类根据电化学电极材料用于镍镉等(镍镉),NiZn(镍锌),镍氢电池(镍氢)和锂离子。电流传感器是开发能够更新他们的能源来自太阳能、热发生器,或振动能量。两个主要的节能政策使用动态电源管理(DPM)和动态电压缩放。 DPM takes care of shutting down parts of sensor node which are not currently used or active. DVS scheme varies the power levels depending on the non-deterministic workload. By varying the voltage along with the frequency, it is possible to obtain quadratic reduction in power consumption.

传感器
传感器硬件设备产生可衡量的反应物理条件如温度和压力的变化。传感器感要监视或测量的物理数据区域。连续的模拟信号传感器感知是数字化的模拟-数字转换器和发送给控制器进行进一步处理。传感器节点的特点及要求应体积小,能耗极低,在高体积密度、自治和无人值守操作,对环境的适应性。随着无线传感器节点是微电子传感器设备,只能配备电源有限的小于0.5啊,1.2 V。传感器分为三类。
•被动的、全方位的传感器:被动传感器的数据没有实际操作环境,积极探索。他们是自我驱动的我。e能量只需要放大模拟信号。没有参与这些测量“方向”的概念。
•被动、窄射线传感器:这些传感器都是被动但他们有明确的方向测量的概念。典型的例子是“相机”。
•活跃传感器:这组传感器主动探测环境,例如,声纳和雷达传感器或某种类型的地震传感器,产生冲击波由小型爆炸。
整体理论工作基础上的考虑被动,全方位的传感器。每个传感器节点都有一个特定区域的覆盖率可以可靠地、准确地报告特定数量的观察。一些传感器的功耗来源)信号采样和物理信号转换成电信号,信号调节,模拟数字转换和c)。空间密度传感器节点在该领域可能高达20节点/ m3。

协议实现
传感器节点为了节省能源消耗,同时尊重延迟和可靠性约束。事实上,通过减少访问节点的数量,可以实现显著的能量增益,由于三个促成因素:首先,这种方法缓解能源消耗量减少碰撞。。其次,我们也减少冗余传输数据包的数量,因此,更多的能量是守恒的。最后,额外的节点(即。,the non selected nodes to report the detected event) undergo the sleep state, which reduces the idle listening. We note that idle listening represents the major source of energy inefficiency; we will show how we can derive the optimal number of reporting nodes that achieve minimal energy consumption while respecting the latency and reliability constraints. Such an algorithm runs at the sink level, and it determines dynamically, according to the current network state, the optimal setting parameters (i.e., the number of active reporting nodes N and the associated required number of reports to achieve the desired reliability RðNÞ).
这些信息关于报告的数量节点被激活然后广播给所有的传感器节点,必须能够利用它来调节他们的访问。这是典型的MAC协议的作用。这种哲学后,CC-MAC协议利用相关信息,发送的水槽节点,选择只有一小部分传感器节点在所有潜在的报告检测到的事件。
在这种情况下,目的是抑制被注入网络的冗余信息。选择过程是实现基于相关性Rcorr半径,计算在水槽节点和表示允许选择代表节点之间的平均距离。请注意,在我们的研究中,一组新的报告节点当选为每个事件发生,即使同样的事件发生在同一地区。因此,报告节点角色旋转在活动区域内的传感器节点,它允许我们平衡整个网络的能耗。CC-MAC协议的操作可以描述如下:一开始,所有的传感器节点事件区域争夺中访问根据基本IEEE 802.11 DCF协议,一旦一个传感器节点访问介质通过发送正确RTS框架,Rcorr半径内的所有其他节点停止传输尝试并接受睡眠模式。然后,剩下的活跃节点再次尝试访问介质,再次选择过程执行,直到所有的节点当选的代表。
正如之前提到的,通信在当前部署的传感器网络通常使用基本IEEE 802.11 DCF协议,其可选的RTS / CTS机制。具体地说,一旦检测到一个事件时,N活跃报告节点访问公共数据信道竞争报告事件到水槽。
IEEE 802.11 DCF访问方法是基于CSMA / CA技术。因此,许多希望传输帧的第一感官通道活动,直到空闲时间等于一个分布式国米框架空间(dif)检测。然后,车站等待一个随机补偿间隔传输之前。补偿时间计数器递减的时段,只要感觉到自由频道。计数器是暂停一旦检测到信道传输。它与旧的简历剩余倒扣间隔当通道再次感觉到闲置dif。车站时传输帧补偿时间变成了零。在这种情况下,主机启动过程通过发送一个RTS框架。如果正确地收到帧,接收主机发送一个CTS帧经过短暂的国米帧空间(sif)。一旦收到CTS帧,发送主机传输数据帧。 If the sending host does not receive the CTS frame, a collision is assumed to have occurred. In this case, the sending host attempts to send the RTS frame again when the channel is free for a DIFS period augmented by the new backoff, Successful transmission from the first attempt. We propose the spatial Correlation-based Collaborative MAC (CC-MAC) protocol that aims to collaboratively regulate sensor node transmissions. It follows from our earlier discussion in Section III that the distortion constraint can be achieved even though the number of nodes sending information about an event is decreased. Furthermore, by intelligently selecting the locations of representative nodes, the distortion DE(M) can be further reduced.
图像
为了驻留在水槽,决定了相关半径,rcorr失真约束,距离,第四部分中解释)。这些信息然后广播到每个传感器节点在网络设置。CC-MAC协议,实现在每个传感器节点,然后执行MAC分配地。CC-MAC利用空间相关性在MAC层通过使用相关半径,rcorr,抑制被注入网络的冗余信息。我们现在CC-MAC原则协议的细节。当一个特定的源节点、镍、传送水槽的事件记录,相关邻国都有冗余信息的失真约束,距离。这种冗余信息,如果发送,增加整体延迟和争用在相关地区,以及浪费WSN能源稀缺的资源。我们建议的空间Correlation-based协作MAC (CC-MAC)协议旨在防止这些冗余信息的传播和此外,优先考虑水池过滤数据的转发。在传感器网络中,传感器节点具有双重功能的路由器数据发起者和数据。因此,媒介执行访问,有两个原因:
•源功能:与事件信息执行介质访问源节点传输的数据包。
•路由器功能:传感器节点执行介质访问为了从其他节点接收到的数据包转发到下一个目的地在种路径。
为了解决这两种不同论点的尝试在网络,我们的空间Correlation-based协作MAC (CCMAC)协议包含两个组件对应于源和路由器功能。事件MAC (E-MAC)、过滤器的相关记录和网络MAC (N-MAC)确保route-thru数据包的优先级。更具体地说,一个节点执行E-MAC当它想要传输的传感器读数,同时执行N-MAC当一个节点接收到数据包,并试图将其转发给下一跳。一个典型的WSN与E-MAC N-MAC应用领域所示
图像
集中的介质访问不是首选WSN以来,我们使用一个分布式协议确定代表节点。E-MAC和N-MAC使用基于CSMA / CA的介质访问控制和适当的修改和改进。相关信息形成嵌入RTS / CTS /数据/ ACK包。每个节点是了解相关信息节点使用这些包。因此,不需要额外的信号我们CC-MAC协议。我们的包结构和原理解释E-MAC和N-MAC下面的小节。
一个。事件MAC (E-MAC)
事件的MAC (E-MAC)协议的目的是过滤掉相关的事件信息,形成相关地区基于相关半径,rcorr,每个相关区域;一个代表传感器节点传输数据为一个特定的时间,当所有其他节点停止传输。每次传输时间选择一个新的代表节点的竞争协议。所有传感器节点争夺中,首次代表节点选择的帮助spatialreuse无线信道的特性。这个初始阶段称为第一竞争阶段和解释如下。
B。网络MAC (N-MAC)
作为一个节点记录一个事件及其使用E-MAC数据包传输,这些数据包转发通过网络通过中间节点路由器执行的功能。此外,节点部署在大型传感器领域可能需要处理多个并发事件。因此,当一个数据包路由到水槽,它可能遍历节点对应于其他并发事件。然而,由于使用E-MAC相关性已经被过滤掉,route-thru包必须优先于另一个并发事件生成的数据包。这就是为什么我们需要一个网络MAC (N-MAC)组件。当一个中间节点接收到数据包时,它执行N-MAC进一步,数据包转发到下一跳。在两个阶段给出route-thru数据包优先级。当一个相关性的邻居接收一个RTS关于route-thru SSS的数据包随机听期间,从瑞士接受开关状态和接收数据包。在传输期间,代表节点推迟其传输和接收route-thru包相关的邻居。为了进一步利用routethru包的更高的优先级,我们使用优先配屋计划类似于IEEE 802.11点坐标函数(PCF)。
图像
相关地区中的一个节点route-thru包听PCF国米框架空间的通道进行通信)时间单位,小于DCF国米框架空间执行E-MAC (dif)使用的节点。路由器节点,集其倒扣窗口大小之间的一个随机数[0,CWmax−1], CW马克斯是一个值小于实际CWmax代表所使用的节点。这样一个原则的概率增加路由器节点捕获通道由于路由器节点开始倒扣在相关地区的代表节点之前。因此,route-thru数据包优先级。自补偿过程仍在使用,多个route-thru数据包之间的碰撞可能在同一相关地区预防。另一方面,如果代表节点接收routethru包,它只是使优先route-thru包生成的数据包,并将route-thru数据包转发。
c . AOMDV协议
当一个源数据传输到一个未知的目的地,它广播一个路由请求(RREQ)的目的地。在每一个中间节点,当收到RREQ源创建的路线。如果接收节点没有收到这个RREQ,没有目的地,没有当前路由到目的地,RREQ重播。如果接收节点是目的地或当前路由到目的地,它生成一个路由应答(RREP)。RREP是单播hop-byhop的方式。随着RREP传播,每个中间节点创建一个路由到目的地。当源接收RREP,它记录去目的地的路线,可以开始发送数据。如果接收到多个RREPs来源,选择最短跳数的路由。作为数据_ows从源到目的地,沿途每个节点更新计时器与源和目的地的路线,维护路由表中的路由。
图像
图在NS2 AOMDV

实现环境
网络模拟器2作为仿真工具在这个项目。NS被选为模拟器部分是因为它提供的各种特性,部分是由于它有一个开源的代码,可以修改和扩展。有不同版本的NS和最新版本是NS - 2.1 - b9a而NS - 2.1 - b10正在发展中。
网络Imulator (Ns)
网络模拟器(NS)是一种面向对象的离散事件仿真器对网络研究。TCP NS仿真提供了大量的支持,通过有线和无线网络路由和多播协议。模拟器是一个持续不断的努力研究和开发的结果。尽管有相当大的信心,NS,它不是一个抛光产品,漏洞不断被发现和纠正。
NS是用c++编写的,用一个OTcl1翻译作为命令和配置接口。c++的部分,这是快速运行但变化缓慢,用于详细的协议实现。OTcl部分,另一方面,运行慢得多,但可以改变非常快,用于模拟配置。这个split-language程序方法的优点之一是,它允许快速代的大场景。简单地使用模拟器,它足以知道OTcl。另一方面,一个缺点是,修改和扩展模拟器需要在两种语言编程和调试。
NS可以模拟如下:
1。拓扑结构:有线、无线
2。日程安排算法:红色,把尾巴,
3所示。传输协议:TCP, UDP
4所示。路由:静态和动态路由
5。应用范围:FTP、Telnet、交通发电机。

结论
空间Correlation-based协作MAC (CCMAC)协议提出了工作是为分布式实现和设计有两个组件:事件MAC (E-MAC)过滤掉源的相关记录和网络MAC (N-MAC)重视route-thru数据包的传输比其他包。Routethru数据包代表整个相关地区,因此在水槽的优先级更高。使用模拟,CC-MAC协议的性能研究和显著的性能收益在能源消费方面,延迟和丢包率。我们的工作表明,利用空间相关性,冗余节点的传输可以控制。此外,控制传感器节点的传输也被调查了在应用程序层的拓扑控制这些协议关注网络的连通性和交通属性生成的交通,CC-MAC提供局部控制基于空间相关性的物理现象。

引用