It is widely acknowledged that comm

It is widely acknowledged that communication is the greatest
consumer of energy in many wireless sensor network
(WSN) applications. A large body of work has been produced
on increasing energy efficiency of Medium Access Control
(MAC) protocols to prolong the life time of sensor network
nodes operating on limited available energy. MAC protocols
can be loosely classified into two categories: asynchronous[1]
and synchronous protocols[2]. Other hybrid protocols[3] combine
elements of synchronous protocols to improve performance
in some areas whilst also supporting asynchronous
communications. Synchronous channel access can result in
lower power consumption than asynchronous protocols as it
tends to a TDMA schedule with sufficient synchronisation.
A common feature of all such MAC protocols is increased
latency caused by periods of lengthy inactivity to conserve
energy.
In this paper we propose an alternative method of wake up to
reduce latency introduced by low duty cycle MAC protocols.
We introduce a second lower power communication channel
using Vertical Cavity Surface Emmitting Lasers (VCSELs)
based Free Space Optics (FSO).
The design of a transceiver for FSO with an active receive
power consumption of less than 100μWis presented in Section
II. Section III analyses the performance of the transceiver and
the communication link. We discuss the practical considerations
of deploying optical sensor networks in Section IV.
In Section V we show how multi-hop communication is
performed using the dual channel mechanism and compare
the proposed system with example radio MAC protocols.
A. Application Scenarios
Traditional sensor applications such as environment monitoring
where data is generated by sensor nodes and routed to
sinks can work most efficiently with a synchronous protocol
as communication patterns are deterministic and latency can
be tolerated.
There are a number of applications to whichWireless Sensor
Network technology can be applied in built environments.
Nodes are deployed in fixed positions and require fully
connected networks, communication patterns are dynamic
and non-deterministic[4][5][6]. Such applications also require
much lower latency in communications as they may provide
services such as route finding to human users within a bounded
time. In the case of [4] and [5] the network may be inactive
for a very long period (measurable in years) but is required
to wake up instantly on discovery of a hazardous event. Both
classes of application require arbitrary paths of nodes (either
human navigable or paths of network connectivity) or for the
entire network to be woken up and to start communication in
a minimal time to react to an event.
As these applications are designed for use on a wireless sensor
network the standard consideration of power consumption
also applies. Therefore it is impractical to enable a standard
radio receiver at all times and use a simple CSMA protocol,
instead an energy conserving MAC protocol must be used.
If an asynchronous duty cycled, Low Power Listen (LPL),
protocol such as [1] is used, the average latency per hop is
half of the sleep period. Very low duty cycles (< 1%) will
result in intolerable latency along a path. If a synchronised
protocol such as [2] is used the average latency will also be
half of the sleep period (which may be longer to reduce power
consumption).
To eliminate the latency incurred through duty cycled MACs
and maintain the facility for asynchronous transmission we
require a receiver with sufficiently low power consumption
that it can be continuously maintained in active operation.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

มันเป็นยอมรับอย่างกว้างขวางว่า การสื่อสารเป็นที่สุดผู้บริโภคพลังงานในเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายมากมายการใช้งาน (WSN) ร่างกายขนาดใหญ่ของงานผลิตในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานควบคุมการเข้าถึงสื่อโพรโทคอล (MAC) เพื่อยืดอายุการใช้งานของเครือข่ายเซ็นเซอร์โหนใช้พลังงานที่มีอยู่จำกัด โพรโทคอล MACอาจผิดปกติแบ่งได้เป็นสองประเภท: แบบอะซิงโครนัส [1]และแบบซิงโครนัสโปรโตคอ [2] รวมโพรโทคอลอื่น ๆ ไฮบริด [3]องค์ประกอบของซิงโครนัสโปรโตคอลที่การปรับปรุงประสิทธิภาพในบางพื้นที่ในขณะที่ยัง สนับสนุนแบบอะซิงโครนัสสื่อสาร สามารถทำการเข้าถึงช่องสัญญาณแบบซิงโครนัสการใช้พลังงานต่ำกว่าแบบอะซิงโครนัสโปรโตคอลเป็นมีแนวโน้มที่กำหนดการตัวอย่างเช่นด้วยการซิงค์เพียงพอลักษณะทั่วไปของโพรโทคอ MAC ดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นเวลาแฝงที่เกิดจากการไม่ได้ใช้นานประหยัดพลังงานในเอกสารนี้ เราเสนอวิธีการอื่นของปลุกถึงลดเวลาแฝงการโพรโทคอล MAC รอบภาษีต่ำเราแนะนำช่องสื่อสารพลังงานต่ำสองใช้แนวโพรงผิวเลเซอร์ Emmitting (VCSELs)ใช้เลนส์พื้นที่ฟรี (FSO)การออกแบบของตัวรับส่งสัญญาณสำหรับ FSO กับรับการใช้งานใช้พลังงานน้อยกว่าในส่วน 100μWisII. III ส่วนวิเคราะห์ประสิทธิภาพของตัวรับส่งสัญญาณ และการเชื่อมโยงสื่อสาร เรากล่าวถึงข้อควรพิจารณาปฏิบัติการใช้งานเครือข่ายเซ็นเซอร์ออปติคัลในมาตรา IVส่วน V ที่เราแสดงวิธีมัลติฮอพสื่อสารเป็นดำเนินการโดยใช้กลไกสองช่องและเปรียบเทียบระบบนำเสนอ ด้วยโปรโตคอล MAC วิทยุตัวอย่างA. สถานการณ์การประยุกต์เซนเซอร์แบบประยุกต์เช่นการตรวจสอบสภาพแวดล้อมซึ่งข้อมูลถูกสร้างขึ้น โดยโหนเซ็นเซอร์ และส่งไปอ่างสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดกับโพรโทคอลแบบซิงโครนัสเป็นการสื่อสาร รูปแบบ deterministic และเวลาแฝงโกลบอลมีจำนวนของโปรแกรมประยุกต์ whichWireless เซนเซอร์สามารถใช้เทคโนโลยีเครือข่ายในสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้นโหนดจัดวางในตำแหน่งที่คงที่ และต้องเต็มเครือข่ายเชื่อมต่อ รูปแบบการสื่อสารเป็นแบบไดนามิกและไม่ใช่ deterministic [4] [5] [6] โปรแกรมประยุกต์เช่นต้องใช้เวลาแฝงที่มากต่ำกว่าในการสื่อสารที่พวกเขาอาจให้บริการเช่นการหาเส้นทางมนุษย์ผู้ใช้ภายในที่ยามครั้ง ในกรณีของ [4] และ [5] เครือข่ายอาจไม่ทำงานสำหรับรอบระยะเวลาที่นานมาก (วัดใน) แต่จำเป็นการปลุกทันทีการค้นพบของเหตุการณ์อันตราย ทั้งสองเรียนของโปรแกรมต้องกำหนดเส้นทางของโหน(พื้นที่มากกว่ามนุษย์หรือเส้นทางการเชื่อมต่อเครือข่าย) หรือการเครือข่ายทั้งหมด เพื่อจะตื่นขึ้น และเริ่มต้นการสื่อสารในเวลาที่น้อยที่สุดเพื่อตอบสนองต่อเหตุการณ์เป็นโปรแกรมประยุกต์เหล่านี้ถูกออกแบบมาสำหรับใช้กับเซนเซอร์ไร้สายเครือข่ายในการพิจารณามาตรฐานการใช้พลังงานยัง ใช้ ดังนั้น จึงไม่ได้เปิดใช้งานมาตรฐานเครื่องรับวิทยุทุกครั้ง และใช้โพรโทคอ CSMA ง่ายแต่ ต้องใช้พลังงานประหยัดจากโพรโทคอล MACถ้าขี่จักรยานหน้าที่การแบบอะซิงโครนัส ต่ำพลังงานฟัง (LPL),ใช้โพรโทคอลเช่น [1] เวลาแฝงเฉลี่ยต่อโลดครึ่งหนึ่งของระยะเวลานอนหลับ จะรอบภาษีต่ำมาก (< 1%)ทำให้เวลาแฝงแน่ไปตามทาง หากการซิงค์ใช้โพรโทคอลเช่น [2] เวลาแฝงเฉลี่ยจะครึ่งหนึ่งของระยะเวลานอนหลับ (ซึ่งอาจเป็นการลดพลังงานปริมาณการใช้)การกำจัดเวลาแฝงที่เกิดขึ้นผ่านหน้าที่ขี่จักรยานเครื่อง Macและบำรุงรักษาสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการส่งแบบอะซิงโครนัสเราต้องมีตัวรับกับการใช้พลังงานต่ำเพียงพอว่า มันต่อเนื่องได๎ในการดำเนินงาน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าการสื่อสารเป็นที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
ของผู้บริโภคของพลังงานในเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายจำนวนมาก
(WSN) การใช้งาน ร่างใหญ่ของการทำงานได้รับการผลิต
ในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของกลาง Access Control
(MAC) โปรโตคอลการยืดเวลาชีวิตของเครือข่ายเซ็นเซอร์
โหนดดำเนินงานเกี่ยวกับพลังงานที่มีอยู่ จำกัด โปรโตคอล MAC
สามารถแบ่งได้อย่างอิสระเป็นสองประเภทไม่ตรงกัน [1]
และโปรโตคอลซิงโคร [2] ไฮบริดโปรโตคอลอื่น ๆ [3] รวม
องค์ประกอบของโปรโตคอลซิงโครเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ
ในบางพื้นที่ในขณะที่ยังสนับสนุนตรงกัน
สื่อสาร การเข้าถึงช่องทางซิงโครจะส่งผลให้
การใช้พลังงานต่ำกว่าโปรโตคอลตรงกันในขณะที่มัน
มีแนวโน้มที่จะกำหนดการ TDMA มีการประสานเพียงพอ.
คุณสมบัติทั่วไปของโปรโตคอล MAC ทั้งหมดดังกล่าวจะเพิ่มขึ้น
ความล่าช้าเกิดจากระยะเวลาของการใช้งานยาวเพื่อการอนุรักษ์
พลังงาน.
ในบทความนี้เรานำเสนอ วิธีการทางเลือกของการตื่นขึ้นมาเพื่อ
ลดความล่าช้าการแนะนำโดยรอบการทำงานต่ำโปรโตคอล MAC.
เราแนะนำสองช่องทางการสื่อสารพลังงานต่ำ
โดยใช้แนวตั้งโพรงพื้นผิว Emmitting เลเซอร์ (VCSELs)
ตามเลนส์พื้นที่ว่าง (FSO).
การออกแบบของตัวรับส่งสัญญาณสำหรับ FSO กับ ที่ใช้งานได้รับ
การใช้พลังงานน้อยกว่า100μWisนำเสนอในส่วน
ที่สอง ส่วนที่สามการวิเคราะห์ผลการดำเนินงานของการส่งสัญญาณและ
เชื่อมโยงการสื่อสาร เราหารือเกี่ยวกับการพิจารณาการปฏิบัติ
ของการปรับใช้เครือข่ายเซ็นเซอร์แสงในมาตรา IV.
ในมาตรา V เราจะแสดงวิธีการสื่อสารแบบ multi-Hop จะ
ดำเนินการโดยใช้กลไกแบบ Dual Channel และเปรียบเทียบ
ระบบที่นำเสนอกับโปรโตคอล MAC ตัวอย่างเช่นวิทยุ.
เอ แอพลิเคชันสถานการณ์
การใช้งานเซ็นเซอร์แบบดั้งเดิมเช่นสภาพแวดล้อมการตรวจสอบ
ข้อมูลที่ถูกสร้างขึ้นโดยโหนดเซ็นเซอร์และส่งไปยัง
อ่างล้างมือสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดกับโปรโตคอลซิงโคร
เป็นรูปแบบการสื่อสารที่มีกำหนดขึ้นและแฝงสามารถ
ได้รับการยอมรับ.
มีจำนวนของการประยุกต์ใช้เพื่อ whichWireless เซนเซอร์เป็น
เทคโนโลยีเครือข่าย สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้น.
โหนดจะนำไปใช้ในตำแหน่งที่ได้รับการแก้ไขอย่างเต็มที่และต้อง
เชื่อมต่อเครือข่ายรูปแบบการสื่อสารเป็นแบบไดนามิก
และไม่กำหนด [4] [5] [6] โปรแกรมดังกล่าวยังต้อง
แฝงที่ต่ำกว่ามากในการสื่อสารเช่นที่พวกเขาอาจจะให้
บริการดังกล่าวเป็นเส้นทางการค้นพบมนุษย์กับผู้ใช้งานภายในขอบเขต
เวลา ในกรณีของ [4] และ [5] เครือข่ายอาจจะไม่ได้ใช้งาน
เป็นเวลานานมาก (วัดได้ในปีที่ผ่านมา) แต่เป็นสิ่งจำเป็น
ที่จะตื่นขึ้นทันทีในการค้นพบของเหตุการณ์ที่เป็นอันตราย ทั้ง
ชั้นเรียนของแอพลิเคชันต้องใช้เส้นทางโดยพลการของโหนด (อย่างใดอย่างหนึ่ง
ของมนุษย์นำร่องหรือเส้นทางของการเชื่อมต่อระบบเครือข่าย) หรือสำหรับ
เครือข่ายทั้งหมดที่จะตื่นขึ้นมาและเริ่มต้นการสื่อสารใน
เวลาที่น้อยที่สุดเพื่อตอบสนองต่อเหตุการณ์.
ในฐานะที่เป็นโปรแกรมเหล่านี้ถูกออกแบบมาสำหรับการใช้งานบน เซ็นเซอร์ไร้สาย
เครือข่ายการพิจารณามาตรฐานของการใช้พลังงาน
ยังนำไปใช้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเปิดใช้งานมาตรฐาน
เครื่องรับวิทยุตลอดเวลาและใช้โปรโตคอล CSMA ง่าย
แทนพลังงานอนุรักษ์โปรโตคอล MAC ต้องใช้.
หากมีการปฏิบัติหน้าที่ไม่ตรงกันกรณืพลังงานต่ำฟัง (LPL)
โปรโตคอลเช่น [1] คือ มือสองที่แฝงเฉลี่ยต่อปฮอปเป็น
ครึ่งหนึ่งของระยะเวลาการนอนหลับ รอบหน้าที่ที่ต่ำมาก (<1%) จะ
ส่งผลให้เกิดความล่าช้ามากเกินไปตามเส้นทาง หากมีการทำข้อมูลให้ตรงกัน
โปรโตคอลเช่น [2] จะใช้ศักยภาพเฉลี่ยยังจะเป็น
ครึ่งหนึ่งของระยะเวลาการนอนหลับ (ซึ่งอาจจะนานกว่าที่จะลดการใช้พลังงาน
สิ้นเปลือง).
เพื่อขจัดความล่าช้าที่เกิดขึ้นผ่านการปฏิบัติหน้าที่กรณืแม็ค
และรักษาสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการส่งไม่ตรงกันเรา
จำเป็นต้องรับกับการบริโภคพลังงานที่ต่ำพอ
ว่ามันสามารถรักษาได้อย่างต่อเนื่องในการดำเนินงานที่ใช้งาน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

มันเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางว่ามีการสื่อสารที่ยิ่งใหญ่ที่สุดผู้บริโภคพลังงานในเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายหลาย( WSN ) โปรแกรม ตัวใหญ่ของงานได้ถูกผลิตในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของสื่อการควบคุมการเข้าถึง( Mac ) โปรโตคอลที่จะยืดอายุเวลาของเครือข่ายเซ็นเซอร์โหนดใช้พลังงานที่มีอยู่จำกัด Mac :สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท : แบบหลวม ๆ [ 1 ]ซิงโครนัสและโปรโตคอล [ 2 ] อื่น ๆโปรโตคอลลูกผสม [ 3 ] รวมองค์ประกอบของโปรโตคอลแบบซิงโครนัสเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในบางพื้นที่ในขณะที่ยังสนับสนุนแบบอะซิงโครนัสการสื่อสาร การเข้าถึงช่องซิงโครสามารถผลลดการใช้พลังงานมากกว่าโปรโตคอลแบบอะซิงโครนัส เป็นมีแนวโน้มที่จะ ตารางเวลา TDMA ที่มีการเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันที่เพียงพอคุณลักษณะทั่วไปของทั้งหมดเช่น Mac โปรแกรมเพิ่มขึ้นความล่าช้าที่เกิดจากช่วงยาวที่ไม่มีการใช้งานเพื่อการอนุรักษ์พลังงานในกระดาษนี้เราเสนอวิธีการทางเลือกของการตื่นลดเวลานำโดยโปรโตคอล MAC รอบหน้าที่ต่ำเราแนะนำช่องทางการสื่อสารลดพลังที่สองใช้ช่องแนวตั้งพื้นผิว emmitting เลเซอร์ ( vcsels )ใช้เลนส์พื้นที่ฟรี ( FSO )การออกแบบของเครื่องสำหรับ FSO กับงานรับการใช้พลังงานน้อยกว่า 100 μ WIS นำเสนอในส่วน2 . ส่วนที่ 3 การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่อง และการเชื่อมโยงการสื่อสาร เราจะหารือการพิจารณาการปฏิบัติของการใช้เซ็นเซอร์แสงเครือข่ายในส่วน IVในส่วน V เราแสดงวิธีการหลายการสื่อสาร Hop คือการใช้กลไกช่องคู่และเปรียบเทียบระบบที่มีโปรโตคอลวิทยุ Mac เช่น1 . การใช้สถานการณ์การประยุกต์ใช้เซนเซอร์แบบดั้งเดิมเช่นการตรวจสอบสิ่งแวดล้อมที่เป็นข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยเซ็นเซอร์โหนดและส่งต่อไปยังอ่างล้างมือสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดด้วยโปรโตคอลแบบซิงโครนัสเป็นรูปแบบการสื่อสารที่เป็น deterministic และศักยภาพ สามารถทนมีจำนวนของโปรแกรมที่จะ whichwireless เซ็นเซอร์เทคโนโลยีเครือข่ายที่สามารถใช้ในการสร้างสภาพแวดล้อมโหนดสำหรับตำแหน่งถาวรและต้องครบเชื่อมต่อเครือข่าย , รูปแบบการสื่อสารเป็นแบบไดนามิกและไม่ใช่ deterministic [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] โปรแกรมดังกล่าวยังต้องการที่ต่ำกว่าศักยภาพในการสื่อสารที่พวกเขาจะให้บริการ เช่น การหาเส้นทางให้ผู้ใช้มนุษย์ภายในล้อมรอบเวลา ในกรณีของ [ 4 ] และ [ 5 ] เครือข่ายอาจจะหายไปสำหรับรอบระยะเวลาที่ยาวมาก ( วัดในปี ) แต่จะต้องตื่นได้ทันทีในการค้นพบของเหตุการณ์อันตราย ทั้งประเภทของโปรแกรมต้องใช้โดยพลการเส้นทางของโหนด ( ทั้งมนุษย์หรือเส้นทางเดินเรือเชื่อมต่อเครือข่าย ) หรือสำหรับเครือข่ายทั้งหมดจะตื่นขึ้นและเริ่มต้นการสื่อสารในเวลาที่น้อยที่สุดที่จะตอบสนองต่อเหตุการณ์เป็นโปรแกรมเหล่านี้ถูกออกแบบมาสำหรับการใช้งานบนเซ็นเซอร์ไร้สายเครือข่ายการพิจารณามาตรฐานของการใช้พลังงานยังใช้ ดังนั้นจึงไม่เหมาะสมที่จะใช้เป็นมาตรฐานรับสัญญาณวิทยุได้ตลอดเวลา และใช้โปรโตคอล CSMA อย่างง่ายแทนการประหยัดพลังงาน ( Mac จะต้องใช้ถ้าเป็นแบบอะซิงโครนัสทำหน้าที่ปล่อย พลังต่ำฟัง ( lpl )โปรโตคอล เช่น [ 1 ] ใช้เฉลี่ยต่อโลด ( คือครึ่งหนึ่งของระยะเวลานอนหลับ รอบหน้าที่น้อยมาก ( < 1 % ) จะผลจริงแฝงไปตามเส้นทาง ถ้าตรงกับโปรโตคอลเช่น [ 2 ] ที่ใช้ ( เฉลี่ยจะครึ่งหนึ่งของระยะเวลาการนอน ( ซึ่งอาจจะยาว เพื่อลดการใช้พลังงานการบริโภค )เพื่อขจัดความล่าช้าที่เกิดจากหน้าที่ปล่อยแม็คและรักษาสถานที่ สำหรับการส่งแบบเราต้องรับด้วยการใช้พลังงานต่ำเพียงพอมันสามารถรักษาอย่างต่อเนื่องในงานปฏิบัติการ