AbstractWe present a novel Delay-En

Abstract
We present a novel Delay-Energy Aware Routing Protocol ( DEAP) for f or heterogeneous sensor and actor networks. DEAP enable a wide range of tradoff between delay and energy consumption. The two major components of
DEAP are:
(a) an adaptive energy management scheme that controls the wake up cycle of sensors based on the experienced packet delay;
(b) and (b) a loose geographic routing protocol that in each hop distributes the load among a group of neighboring nodes.
The primary result of DEAP is that it enables a flexible range of t radeoffs between the packet delay and the energy use. Therefore, DEAP supports delay sensitive applications of heterogeneous sensor and actor networks. DEAP is scalable to the change in network size, node type, node density and topology. DEAP accommodates seamlessly s uch network changes, including the presence of actors in heterogeneous sensor networks. In deed DEAP takes advantage of actor nodes, and uses their resources when possible, thus reducing t he energy consumption of s ensor nodes. The performance of DEAP remains very good even in large networks, and it scales with density. Through analysis and simulation evaluations, we show that DEAP improves the packet delay and system lifetime compared to other protocols.
1. Introduction
Heterogenous Wireless sensor and actor networks (WSAN), s upported by r ecent technological advances in low power wireless communications along with silicon i ntegration of various functionalities s uch as s ensing, communications, intelligence and actuations are emerging as a critically important disruptive computer class based on a new platform, networking structure and interface that enable novel, low cost, high volume applications [6, 5 , 14, 17] s uch as nuclear, biological and chemical attack detection and protection, home automation, battlefield surveillance and environmental monitoring [ 6 , 12 , 2 7 ] .Sensor nodes i n general are extremely small, low-cost, low energy t hat possess sensing, signal processing and wireless communication capabilities. Sensors usually gather information about the physical world. Actor nodes are nodes capable taking decisions and t hen perform appropriate actions . An example of actor nodes are robots able of s ensing, communicating and performing actions. Actor nodes in general are equipped with larger energy sources than sensors. Heterogeneous ad-hoc wireless networks of large numbers of such inexpensive but less reliable and accurate sensors combined with few actors can be used in a wide variety of commercial and military applications such as target tracking, security, environmental monitoring and system control. In wireless sensor networks, it is critically important to save energy. Current research on routing in wireless sensor networks mostly focused on protocols that are energy aware to maximize t he lifetime of the network, are scalable to accommodate a l arge number of sensor nodes, and are tolerant to sensor damage and battery exhaustion [7, 8, 19, 30, 31, 33]. Since s uch energy consideration has dominated most of the research in sensor networks, t he concepts of delay was not primary concern in most of the published work on sensor networks. However in WSANs, depending on the application, there may be a need to rapidly respond to sensor input. Moreover, to provide right actions, sensor data must still be valid at the time of acting. Therefore, t he issue of real-time communication is very important in WSANs since actions are performed on the environment after the sensing occurs. Since packet queuing delay dominates its propagation delay, the goal of delay sensitive solutions would be t o control and optimize queuing time per hop as well as number of hops. It is expected that reducing delay would require sacrifices on energy efficiency [34].The design of a good delay s ensitive power management protocol for heterogeneous WSANs should allow a flexible tradeoff between packet delay and the corresponding energy consumption. Power management s chemes should take advantage of actor nodes, and use their resources when possible. Another i mportant attribute is the scalability to change in network size, node type, node density and topology. Recent papers propose MAC, r outing, and t opology maintenance schemes that try to save energy based on aggressive power- off s trategies. In fact, it has been recognized that the only way a node can save substantial energy is to power off the radio, since transmitting, receiving and listening to an idle channel are functions that require roughly the same amount of power. In [23] we have introduced (Random Asynchronous Wakeup (RAW)), an energy management scheme explicitly designed f or wireless sensor networks. While reducing energy consumption was the primary goal i n our design, our protocol achieves good scalability. In this paper we present DEAP that enables l ower packet delays and flexible tradeoff s between delay and energy consumption. DEAP is an extension of our previously presented Random Asynchronous Wakeup (RAW ). DEAP distributes the load among the nodes i n t he forwarding set proportionally to their awake period, that is adapted to the queue produced by packets and the r emaining energy. DEAP handles seamlessly t he presence of actors, by using their resources at the advantage of other nodes with less energy. The final result of DEAP i slower packet delay and better, more flexible tradeoffs between delay and energy consumption. We present simulation of delay and delivery rate versus consumed energy by sensors. The r est of the paper is organized as follows. Section 2 reviews t he related work. Section 3 presents DEAP for s ensor and actor networks. Section 4 describes our simulation model and discusses the simulation results. Section 5 concludes the paper.
2. Related work
Current research on sensor networking mostly is focused on solutions that try to maximize t he lifetime of the network and are scalable to large networks. Therefore, other metrics s uch as delay, t hroughput, jitter were not primary concern of most of r esearch work. However, with the i ntroduction of actors [ 5] and t he consequent increase i nterest i n real-time s ensitive communications, new challenges have been posed. W hile being able t o control t he use of energy remains a paramount design goal, it is becoming also important how to better trade it for l ower delays.
The main s ources of energy wastage are collisions, idle listening, overhearing and control packet overhead. All MAC [ 3],[33],[13],[29],[20] protocols contention based (like CSMA) or scheduled protocols ( like TDMA) t ry to avoid collisions. The next major energy wastage s ource is idle listening, which occurs when the receiver i s listening to the channel t o r eceive possible data. Also sending, receiving and listening for control packets consume energy, which r educes the eff ective throughput. One approach to prevent energy wastage due to above sources is to control t he node receiver by s etting it to sleep mode when no data is expected and t o wake up mode when communication i s expected (wakeup s chemes) [ 32]. Wakeup schemes can be classified as s ynchronous and asynchronous. Synchronous wakeup approach is used by the IEEE 802.11 [3] ad hoc power s ave ( PS) mode. An asynchronous wakeup scheme for mobile ad hoc networks by Zheng et al [ 36], builds on t he block design problem in combinatorics.The energy s avings and wakeup delay can be improved by an additional wakeup or s ignaling r adio. The PAMAS (Power Aware Multi-Access) protocol [24] is an adaptation of the basic mechanisms of IEEE 802.11 to a two-radio architecture. Since t he power consumption of t he wakeup radio is significantly lower t han t hat of the radio transmission, it can be awake for the entire period, consuming little energy. STEM (Sparse Topology and Energy Management) [ 25] also uses two r adios, one is used as a wakeup r adio and other i s used f or data transmission.S-MAC [ 33] is a protocol developed t o address t he energy issue i n t he sensor networks, building on contentionbased protocols like I EEE 802.11. S-MAC follows a simple scheduling scheme that allows neighbors to sleep for long periods and t o s ynchronize wakeups. S-MAC uses a fixed sleep interval regardless of traffic load. T-MAC [29] extends S-MAC by adjusting t he length of time s ensors are awake between sleep intervals based on communication of neighbors. Thus, l ess energy i s wasted due to idle listening when traffic is light. While many energy-aware MAC and r outing protocols have been proposed for sensor networks, such the ones above mentioned, very little research has been done to combine r eal-time r equirements and energy-awareness. Recently in [11] it was proposed an implicit prioritized access protocol fors ensor networks t hat utilizes Earliest Deadline First s cheduling algorithm to guarantee the delay for r ealtime t raffic. RAP [ 21], another protocol uses a real-time scheduling policy f or sensor networks. The scheduling is based on t he prioritization on t he traffic requirements and closeness t o t he gateway. Sequential Assignment Routing ( SAR) protocol includes QoS requirements i n routing decisions [6, 26]. SAR creates multiple paths between sensor and sink, by considering energy resources and QoS metrics. Among these paths only one will be used and t he rest as backup. While SAR enables better energy use than the minimum-energy metric algorithm, it suffers from overhead of maintaining i nformation at each sensor. Akkaya and Younis [ 4] have proposed a QoS aware routing protocol for sensor networks as an extension of [ 35]. SPEED, a QoS r outing protocol f or sensor networks that provides soft real-time end-to-end guarantees is proposed in [16]. The protocol uses geographic f orwarding and allow applications to estimate t he end-to-end delay,moreover SPEED can provide congestion avoidance when the network is overload

Kết quả (Việt) 1:

Tóm tắtChúng tôi trình bày một cuốn tiểu thuyết năng lượng chậm trễ nhận thức định tuyến giao thức (DEAP) cho f hoặc không đồng nhất các mạng lưới bộ cảm biến và diễn viên. DEAP cho phép một loạt các tradoff giữa sự chậm trễ và năng lượng tiêu thụ. Hai thành phần chính củaDEAP là: (a) một chương trình quản lý năng lượng thích nghi điều khiển dậy chu kỳ của các bộ cảm biến dựa trên sự chậm trễ kinh nghiệm gói; (b) và (b) một giao thức định tuyến địa lý lỏng lẻo mà trong mỗi hop phân phối tải trong một nhóm các nút lân cận. Kết quả chính của DEAP là nó cho phép một phạm vi linh hoạt của t radeoffs giữa sự chậm trễ gói và việc sử dụng năng lượng. Vì vậy, DEAP hỗ trợ sự chậm trễ các ứng dụng nhạy cảm của mạng cảm biến và diễn viên không đồng nhất. DEAP là khả năng mở rộng sự thay đổi trong kích thước mạng, nút loại, mật độ nút và tô pô. DEAP thích ứng liên tục thay đổi mạng s uch, bao gồm sự hiện diện của các diễn viên trong các cảm biến không đồng nhất mạng. Trong chứng thư DEAP mất lợi thế của diễn viên nút, và sử dụng nguồn lực của họ khi có thể, do đó làm giảm t ông tiêu thụ năng lượng của s ensor nút. Hiệu suất của DEAP vẫn còn rất tốt ngay cả trong các mạng lớn, và nó quy mô với mật độ. Thông qua phân tích và mô phỏng đánh giá, chúng tôi hiển thị DEAP cải thiện gói sự chậm trễ và hệ thống đời so với các giao thức khác.1. giới thiệuHeterogenous mạng không dây cảm biến và diễn viên (WSAN), s upported bởi r ecent công nghệ tiến bộ trong điện năng thấp truyền thông không dây cùng với silic tôi ntegration của các chức năng s uch như s ensing, truyền thông, trí tuệ và actuations đang nổi lên như một lớp học máy tính gây rối cực kỳ quan trọng dựa trên một nền tảng mới, mạng cấu trúc và giao diện sử tiểu thuyết, chi phí thấp, số lượng lớn các ứng dụng [65, 14, 17] s uch như tấn công hạt nhân, sinh học và hóa học phát hiện và bảo vệ, tự động hóa nhà, chiến trường giám sát và giám sát môi trường [6, 12, 2 7].Cảm biến nút tôi n nói chung là rất nhỏ, chi phí thấp, thấp năng lượng t mũ có cảm biến, tín hiệu xử lý và không dây khả năng giao tiếp. Bộ cảm biến thường thu thập thông tin về thế giới vật lý. Diễn viên nút là nút có khả năng lấy quyết định và t hen thực hiện hành động thích hợp. Một ví dụ của diễn viên nút là robot có thể của s ensing, giao tiếp và thực hiện hành động. Diễn viên nút nói chung được trang bị với nguồn năng lượng lớn hơn so với bộ cảm biến. Không đồng nhất quảng cáo-hoc mạng không dây của số lượng lớn của các cảm biến không tốn kém nhưng ít đáng tin cậy và chính xác kết hợp với các diễn viên vài có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng thương mại và quân sự như theo dõi mục tiêu, an ninh, giám sát môi trường và hệ thống kiểm soát. Trong các mạng không dây cảm biến, nó là cực kỳ quan trọng để tiết kiệm năng lượng. Các nghiên cứu hiện tại về định tuyến không dây cảm biến mạng chủ yếu tập trung vào giao thức được năng lượng nhận thức để tối đa hóa t ông đời của mạng, là khả năng mở rộng để chứa một số arge l của nút bộ cảm biến và được khoan dung cảm biến thiệt hại và pin kiệt sức [7, 8, 19, 30, 31, 33]. Kể từ khi s uch năng lượng xem xét đã thống trị hầu hết các nghiên cứu trong các cảm biến mạng, t ông khái niệm của sự chậm trễ đã không chủ đề chính trong hầu hết các công việc được công bố trên mạng cảm biến. Tuy nhiên trong WSANs, tùy thuộc vào ứng dụng, có thể có một nhu cầu đáp ứng nhanh chóng cảm biến đầu vào. Hơn nữa, để cung cấp hành động đúng, dữ liệu cảm biến phải vẫn có hiệu lực tại thời điểm diễn xuất. Do đó, t ông vấn đề giao tiếp thời gian thực là rất quan trọng trong WSANs kể từ khi hành động được thực hiện trên môi trường sau khi các cảm biến xảy ra. Kể từ khi gói xếp hàng chậm trễ chi phối của nó trễ truyền, mục tiêu của sự chậm trễ giải pháp nhạy cảm nào là t o kiểm soát và tối ưu hóa thời gian xếp hàng cho mỗi hop cũng như số lượng các bước nhảy. Chúng tôi hy vọng rằng việc giảm sự chậm trễ nào đòi hỏi phải hy sinh trên hiệu quả năng lượng [34].Thiết kế của một sự chậm trễ tốt s ensitive quyền lực quản lý giao thức cho WSANs không đồng nhất nên cho phép một sự cân bằng linh hoạt giữa gói chậm trễ và mức tiêu thụ năng lượng tương ứng. Quyền lực quản lý s chemes nên tận dụng lợi thế của diễn viên nút, và sử dụng nguồn lực của họ khi có thể. Khác tôi mportant thuộc tính là khả năng mở rộng để thay đổi kích thước mạng, nút loại, mật độ nút và tô pô. Tại khoa học đề nghị MAC, r chuyến đi chơi và t opology duy trì chương trình cố gắng để tiết kiệm năng lượng dựa trên tích cực quyền lực-ra s trategies. Trong thực tế, nó đã được công nhận rằng cách duy nhất một nút có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể là để tắt radio, nguồn kể từ khi truyền, tiếp nhận và nghe một kênh nhàn rỗi là chức năng yêu cầu khoảng cùng một lượng năng lượng. [23] chúng tôi đã giới thiệu (ngẫu nhiên không đồng bộ khi thức dậy (RAW)), một quản lý năng lượng đề án rõ ràng thiết kế f hoặc mạng không dây cảm biến. Trong khi làm giảm tiêu thụ năng lượng đã là các mục tiêu chính tôi n thiết kế của chúng tôi, giao thức của chúng tôi đạt được khả năng mở rộng tốt. Trong bài này chúng tôi trình bày DEAP cho phép l ower gói sự chậm trễ và s linh hoạt cân bằng giữa sự chậm trễ và năng lượng tiêu thụ. DEAP là một phần mở rộng của chúng tôi trình bày trước đây ngẫu nhiên không đồng bộ khi thức dậy (nguyên). DEAP phân phối tải trọng trong số các nút tôi n t ông chuyển tiếp các thiết lập tương ứng để thời gian tỉnh táo của họ, đó là thích nghi với hàng đợi sản xuất bởi gói dữ liệu và năng lượng emaining r. DEAP xử lý hoàn toàn phù t ông hiện diện của diễn viên, bằng cách sử dụng các nguồn lực lợi thế của các nút khác với năng lượng ít hơn. Kết quả cuối cùng của DEAP tôi chậm hơn gói chậm trễ và tốt hơn, linh hoạt hơn cân bằng giữa sự chậm trễ và năng lượng tiêu thụ. Chúng tôi trình bày các mô phỏng của sự chậm trễ và cung cấp tỷ lệ so với năng lượng tiêu thụ bởi cảm biến. R est của giấy được tổ chức như sau. Phần 2 giá t ông liên quan đến công việc. Phần 3 trình bày DEAP cho s ensor và diễn viên mạng. Phần 4 mô tả mô hình mô phỏng của chúng tôi và thảo luận về kết quả mô phỏng. Phần 5 kết luận giấy.2. liên quan đến công việcCác nghiên cứu hiện nay trên cảm biến mạng chủ yếu là tập trung vào giải pháp cố gắng tối đa hóa t ông đời của mạng và có khả năng mở rộng mạng lưới lớn. Vì vậy, số liệu s uch như sự chậm trễ, t hroughput, jitter đã không mối quan tâm chính của phần lớn r esearch tác phẩm. Tuy nhiên, với i ntroduction của diễn viên [5] và t ông kết quả là sự tăng cho tôi nterest tôi n thời gian thực s ensitive truyền thông, những thách thức mới đã được đặt ra. W hile là thể t o kiểm soát t ông sử dụng năng lượng vẫn là một mục tiêu tối thượng thiết kế, nó trở nên cũng quan trọng làm thế nào để tốt hơn thương mại nó cho sự chậm trễ ower l.Ources s chính của lãng phí năng lượng là va chạm, nhàn rỗi nghe, nghe và kiểm soát gói trên không. Tất cả MAC [3], [33], [13], [29], [20] giao thức ganh đua dựa (như CSMA) hoặc dự kiến sẽ giao thức (như TDMA) t ry để tránh va chạm. Tiếp theo lớn năng lượng lãng phí s ource là nhàn rỗi nghe, mà xảy ra khi người nhận tôi s nghe các kênh t o r eceive có thể dữ liệu. Cũng gửi, nhận và nghe cho gói dữ liệu kiểm soát tiêu thụ năng lượng, mà r educes thông qua ective eff. Một cách tiếp cận để ngăn chặn lãng phí năng lượng do trên nguồn là để kiểm soát t ông nút nhận bởi s etting nó để chế độ nghỉ khi không có dữ liệu dự kiến và t o đánh thức chế độ khi giao tiếp tôi s dự kiến (wakeup s chemes) [32]. Wakeup chương trình có thể được phân loại như s ynchronous và không đồng bộ. Cách tiếp cận đồng bộ wakeup được sử dụng bởi IEEE 802.11, chế độ [3] Phi thể thức điện s ave (PS). Một chương trình không đồng bộ wakeup cho điện thoại di động mạng ad hoc bởi Zheng et al [36], xây dựng trên t ông chặn vấn đề thiết kế trong tổ hợp.Năng lượng s avings và khi thức dậy trễ có thể được cải thiện bởi một bổ sung wakeup hoặc s ignaling r adio. Giao thức PAMAS (quyền lực nhận thức truy cập đa) [24] là một sự thích nghi của các cơ chế cơ bản của IEEE 802.11 cho một kiến trúc 2-đài phát thanh. Kể từ khi t ông năng lượng tiêu thụ của t ông wakeup radio là thấp hơn đáng kể t han t mũ của đài phát thanh truyền, nó có thể được tỉnh táo cho toàn bộ thời gian, tiêu thụ năng lượng ít. GỐC (thưa thớt cấu trúc liên kết và quản lý năng lượng) [25] cũng sử dụng hai r adios, một được sử dụng như là một wakeup r adio và i khác s sử dụng f hoặc dữ liệu truyền.S-MAC [33] là một giao thức phát triển t o địa chỉ t ông năng lượng phát hành tôi n t ông cảm biến mạng, xây dựng trên contentionbased giao thức như tôi EEE 802.11. S-MAC sau một chương trình lập lịch trình đơn giản cho phép người hàng xóm để ngủ cho thời gian dài và t o s ynchronize wakeups. S-MAC sử dụng một khoảng thời gian cố định ngủ bất kể lưu lượng truy cập tải. T-MAC [29] kéo dài S-MAC bằng cách điều chỉnh t ông chiều dài của thời gian ensors được tỉnh táo giữa giấc ngủ khoảng dựa trên thông tin liên lạc của người hàng xóm. Vì vậy, năng lượng ess l tôi s lãng phí do nhàn rỗi nghe khi lưu lượng truy cập là ánh sáng. Trong khi nhiều năng lượng, nhận thức MAC và r chuyến đi chơi giao thức đã được đề xuất cho mạng lưới cảm biến, như những người ở trên đã đề cập, rất ít nghiên cứu đã được thực hiện để kết hợp r đó thời gian r yêu và nâng cao nhận thức năng lượng. Mới trong [11], nó đã được đề xuất một tiềm ẩn truy cập ưu tiên giao thức fors ensor mạng t mũ sử dụng sớm nhất thời hạn đầu tiên s cheduling thuật toán để đảm bảo sự chậm trễ cho r ealtime t raffic. RAP [21], một giao thức sử dụng một thời gian thực lập kế hoạch chính sách f hoặc cảm biến mạng. Các lịch trình được dựa trên t ông ưu tiên trên t ông giao thông yêu cầu và gần gũi t o t ông cổng. Giao thức định tuyến chuyển nhượng (SAR) tuần tự bao gồm QoS yêu cầu tôi n định tuyến quyết định [6, 26]. SAR tạo ra nhiều đường dẫn giữa các cảm biến và chìm, bởi xem xét nguồn năng lượng và QoS số liệu. Trong số những con đường duy nhất sẽ được sử dụng và t ông nghỉ ngơi như sao lưu. Trong khi SAR cho phép sử dụng năng lượng tốt hơn so với các thuật toán số liệu năng lượng tối thiểu, nó bị từ các chi phí của việc duy trì tôi nformation tại mỗi cảm biến. Akkaya và Younis [4] đã đề xuất một giao thức định tuyến nhận thức QoS cho các cảm biến mạng như một phần mở rộng [35]. Tốc độ, một r QoS chuyến đi chơi giao thức f hoặc cảm biến mạng cung cấp mềm thời gian thực end-to-end đảm bảo được đề xuất trong [16]. Giao thức sử dụng địa lý f orwarding và cho phép các ứng dụng để ước tính t ông kết thúc để kết thúc sự chậm trễ, hơn nữa tốc độ có thể cung cấp tắc nghẽn tránh khi mạng là quá tải

Kết quả (Việt) 2:

Tóm tắt
Chúng tôi trình bày một cuốn tiểu thuyết Delay-Energy Aware Routing Protocol (DEAP) cho các mạng cảm biến và diễn viên f hoặc không đồng nhất. DEAP cho phép một loạt các tradoff giữa sự chậm trễ và tiêu thụ năng lượng. Hai thành phần chính của
DEAP là:
(a) một chương trình quản lý năng lượng thích ứng để điều khiển chu kỳ thức dậy cảm biến dựa trên sự chậm trễ gói tin có kinh nghiệm;
(b) và (b) một giao thức định tuyến địa lý lỏng lẻo rằng trong mỗi hop phân phối tải giữa một nhóm các nút lân cận.
Các kết quả chính của DEAP là nó cho phép một cách linh động của radeoffs t giữa sự chậm trễ gói tin và việc sử dụng năng lượng. Vì vậy, hỗ trợ các ứng dụng nhạy cảm DEAP trì hoãn các mạng cảm biến và diễn viên không đồng nhất. DEAP là khả năng mở rộng với sự thay đổi về quy mô mạng lưới, loại nút, mật độ và nút topology. DEAP chứa liên tục là những thay đổi mạng uch, trong đó có sự hiện diện của các diễn viên trong các mạng cảm biến không đồng nhất. Trong hành động DEAP tận dụng các nút diễn viên, và sử dụng các nguồn lực của mình khi có thể, do đó làm giảm t ông tiêu thụ năng lượng của các nút s Ensor. Hiệu suất của DEAP vẫn rất tốt, ngay cả trong các mạng lớn, và nó tỉ lệ với mật độ. Thông qua phân tích và mô phỏng đánh giá, chúng tôi cho thấy rằng DEAP cải thiện sự chậm trễ gói tin và hệ thống đời so với các giao thức khác.
1. Giới thiệu
heterogenous không dây cảm biến và diễn viên mạng (WSAN), s upported bởi r ecent tiến bộ công nghệ trong truyền thông không dây công suất thấp cùng với silicon i ntegration các chức năng khác nhau của uch như s ensing, thông tin liên lạc, tình báo và actuations đang nổi lên như một máy tính đột phá quan trọng lớp học dựa trên một nền tảng mới, cấu trúc và giao diện cho phép mới, chi phí thấp, ứng dụng âm lượng cao mạng [6, 5, 14, 17] s uch như hạt nhân, phát hiện tấn công sinh học và hóa học và bảo vệ, tự động hóa nhà, giám sát chiến trường và môi trường giám sát [6, 12, 2 7] .Sensor nút nói chung là rất nhỏ, chi phí thấp, năng lượng thấp t hat sở hữu cảm biến, xử lý tín hiệu và khả năng giao tiếp không dây. Cảm biến thường thu thập thông tin về thế giới vật chất. Hạch diễn viên là các nút quyết định lấy năng lực và t hen thực hiện hành động thích hợp. Một ví dụ về các nút diễn viên là những robot có khả năng của s ensing, giao tiếp và thực hiện hành động. Hạch diễn viên nói chung được trang bị nguồn năng lượng lớn hơn so với cảm biến. Mạng không dây ad-hoc không đồng nhất của số lượng lớn các cảm biến rẻ tiền nhưng ít đáng tin cậy và chính xác như vậy kết hợp với vài diễn viên có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng thương mại và quân sự như theo dõi mục tiêu, an ninh, giám sát môi trường và kiểm soát hệ thống. Trong các mạng cảm biến không dây, nó là quan trọng để tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu hiện hành về định tuyến trong mạng cảm biến không dây chủ yếu tập trung vào các giao thức đó là năng lượng nhận thức để tối đa hóa t ông suốt đời của mạng, là khả năng mở rộng để chứa al số thấm mục tiêu của các nút cảm biến, và có tính chống chịu với cảm biến và thiệt hại pin kiệt sức [7, 8, 19, 30, 31, 33]. Kể từ khi xem xét năng lượng của uch đã thống trị hầu hết các nghiên cứu trong các mạng cảm biến, t ông quan niệm về sự chậm trễ không phải mối quan tâm chính trong hầu hết các công việc xuất bản trên mạng cảm biến. Tuy nhiên trong WSANs, tùy thuộc vào ứng dụng, có thể có một nhu cầu để nhanh chóng đáp ứng với cảm biến đầu vào. Hơn nữa, để cung cấp cho hành động đúng, dữ liệu cảm biến phải còn tại thời điểm diễn xuất. Vì vậy, vấn đề của t ông giao tiếp thời gian là rất quan trọng trong WSANs từ các hành động được thực hiện trên môi trường sau khi cảm biến xảy ra. Kể từ gói xếp hàng chậm trễ phối chậm trễ tuyên truyền của nó, mục đích của việc chậm trễ giải pháp nhạy cảm sẽ được kiểm soát và tối ưu hóa thời gian xếp hàng mỗi hop cũng như số lượng hoa bia. Dự kiến giảm chậm trễ sẽ đòi hỏi sự hy sinh về hiệu quả năng lượng [34] .Các thiết kế của ensitive giao thức quản lý điện năng một sự chậm trễ tốt s cho WSANs không đồng nhất nên cho phép một sự đánh đổi linh hoạt giữa sự chậm trễ gói và tiêu thụ năng lượng tương ứng. Chemes quản lý điện năng s nên tận dụng lợi thế của các nút diễn viên, và sử dụng các nguồn lực của họ khi có thể. Một thuộc tính mportant i là khả năng mở rộng để thay đổi kích thước mạng, loại nút, mật độ và nút topology. Giấy tờ gần đây đề xuất phương án MAC, r đi chơi, và bảo trì t opology mà cố gắng để tiết kiệm năng lượng dựa trên hung hăng power- tắt s trategies. Trong thực tế, nó đã được công nhận rằng cách duy nhất một nút có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể là tắt điện radio, kể từ khi truyền, nhận và nghe một kênh rỗi được các chức năng đòi hỏi khoảng cùng một lượng điện năng. Trong [23], chúng tôi đã giới thiệu (Random Asynchronous Wakeup (RAW)), một chương trình quản lý năng lượng được thiết kế một cách rõ ràng các mạng cảm biến không dây hoặc f. Đồng thời giảm tiêu thụ năng lượng là mục tiêu chính trong thiết kế của chúng tôi, chúng tôi đạt được khả năng mở rộng giao thức tốt. Trong bài báo này chúng tôi trình bày DEAP cho phép chậm trễ gói l ower và linh hoạt cân bằng s giữa sự chậm trễ và tiêu thụ năng lượng. DEAP là một phần mở rộng của chúng tôi đã trình bày ngẫu nhiên không đồng bộ Wakeup (RAW). DEAP phân phối tải giữa các nút int ông chuyển tiếp thiết lập tương ứng với khoảng thời gian tỉnh táo của mình, đó là phù hợp với các hàng đợi được sản xuất bởi các gói tin và r emaining năng lượng. DEAP handle tục t ông có mặt của các diễn viên, bằng cách sử dụng các nguồn lực của họ tại các lợi thế của các nút khác với ít năng lượng hơn. Kết quả cuối cùng của DEAP i chậm trễ gói tin chậm hơn và tốt hơn, cân bằng linh hoạt hơn giữa sự chậm trễ và tiêu thụ năng lượng. Chúng tôi trình bày mô phỏng của sự chậm trễ và tỷ lệ giao hàng so với năng lượng tiêu thụ bởi các cảm biến. Các r est của bài báo được tổ chức như sau. Phần 2 xem t ông có liên quan làm việc. Phần 3 trình bày DEAP cho mạng s Ensor và diễn viên. Phần 4 mô tả mô hình mô phỏng của chúng tôi và thảo luận về các kết quả mô phỏng. Phần 5 kết luận bài báo.
2. Liên quan công việc
nghiên cứu hiện nay trên mạng cảm biến chủ yếu là tập trung vào các giải pháp mà cố gắng tối đa hóa t ông suốt đời của mạng và được mở rộng đến các mạng lớn. Do đó, số liệu khác của uch như chậm trễ, t hroughput, jitter không quan tâm chính của hầu hết các công việc r esearch. Tuy nhiên, với tôi ntroduction của diễn viên [5] và t ông quả tăng i nterest trong truyền thông thời gian thực ensitive s, thách thức mới đã được đặt ra. Hile W có thể kiểm soát t ông sử dụng năng lượng vẫn là mục tiêu thiết kế tối quan trọng, nó đang trở thành cũng quan trọng như thế nào đối với thương mại tốt hơn nó cho sự chậm trễ l ower.
ources Các chính s về lãng phí năng lượng là va chạm, nghe nhàn rỗi, nghe lỏm và overhead gói điều khiển . Tất cả [3] MAC, [33], [13], [29], [20] giao thức tranh dựa (như CSMA) hoặc các giao thức theo lịch trình (như TDMA) t ry để tránh va chạm. Tiếp theo chính lãng phí năng lượng của ource là nghe nhàn rỗi, mà xảy ra khi người nhận là lắng nghe các kênh dữ liệu tor eceive có thể. Ngoài việc gửi, nhận và lắng nghe các gói tin kiểm soát tiêu thụ năng lượng, trong đó r educes các ective thông eff. Một cách tiếp cận để tránh lãng phí năng lượng do các nguồn trên là để kiểm soát t ông node nhận bởi s Etting nó để chế độ ngủ khi không có dữ liệu dự kiến và thức dậy chế độ khi truyền thông dự kiến (chemes wakeup s) [32]. Đề án Wakeup có thể được phân loại như là ynchronous và không đồng bộ. Cách tiếp cận wakeup đồng bộ được sử dụng bởi IEEE 802.11 [3] ave điện quảng cáo hoc s (PS) chế độ. Một kế hoạch wakeup không đồng bộ cho các mạng di động quảng cáo hoc bởi Zheng et al [36], được xây dựng trên t ông chặn vấn đề thiết kế trong avings và wakeup chậm trễ combinatorics.The năng lượng s có thể được cải thiện bằng một wakeup bổ sung hoặc s ignaling r adio. Các PAMAS (Power Aware Multi-Access) giao thức [24] là một sự thích nghi của cơ chế cơ bản của IEEE 802.11 cho một kiến trúc hai đài phát thanh. Kể từ t ông tiêu thụ điện năng của t ông wakeup radio là thấp hơn đáng kể t han t mũ của các đài phát thanh truyền, nó có thể được tỉnh táo cho toàn bộ thời gian, tốn ít năng lượng. STEM (Topology thưa thớt và Quản lý năng lượng) [25] cũng sử dụng hai Adios r, một được sử dụng như một adio wakeup r và khác được sử dụng e hoặc transmission.S-MAC dữ liệu [33] là một giao thức được phát triển để giải quyết vấn đề năng lượng t ông int ông cảm biến mạng, xây dựng trên giao thức contentionbased như tôi EEE 802.11. S-MAC sau một chương trình lập lịch trình đơn giản cho phép người hàng xóm để ngủ trong thời gian dài và tos ynchronize wakeups. S-MAC sử dụng một khoảng thời gian ngủ cố định bất kể tải trọng giao thông. T-MAC [29] mở rộng S-MAC bằng cách điều chỉnh độ dài của t ông ensors thời gian s đang thức giữa khoảng thời gian ngủ dựa vào thông tin liên lạc của các nước láng giềng. Như vậy, năng lượng l ess là lãng phí do nhàn rỗi nghe khi giao thông là ánh sáng. Trong khi nhiều giao thức năng lượng nhận thức MAC và r chuyến đi chơi đã được đề xuất cho các mạng cảm biến, như những người ở trên đã đề cập, rất ít nghiên cứu đã được thực hiện để kết hợp r Eal thời gian r equirements và năng lượng nhận thức. Gần đây, trong [11] nó đã được đề xuất một ưu tiên ngầm giao thức truy cập mạng fors Ensor t hat sử dụng Hạn sớm thuật toán tiên s cheduling để đảm bảo sự chậm trễ cho r ealtime t raffic. RAP [21], một giao thức khác sử dụng một thời gian thực f chính sách lập lịch trình hoặc cảm biến mạng. Việc lập kế hoạch dựa trên t ông ưu tiên trên t ông yêu cầu giao thông và gần gũi tot ông gateway. Phân tuần tự Routing (SAR) giao thức bao gồm các yêu cầu QoS trong các quyết định định tuyến [6, 26]. SAR tạo ra nhiều đường đi giữa cảm biến và bồn rửa, bằng cách xem xét các nguồn tài nguyên năng lượng và các số liệu QoS. Trong số những con đường chỉ có một sẽ được sử dụng và t ông nghỉ ngơi như sao lưu. Trong khi SAR cho phép sử dụng năng lượng tốt hơn so với thuật toán metric tối thiểu năng lượng, nó bị chi phí của việc duy trì i thông tin chảy ở mỗi bộ cảm biến. Akkaya và Younis [4] đã đề xuất một giao thức định tuyến QoS nhận thức cho các mạng cảm biến như một phần mở rộng của [35]. SPEED, một giao thức QoS r outing f hoặc các mạng cảm biến cung cấp các phần mềm thời gian thực end-to-end đảm bảo được đề xuất trong [16]. Các giao thức sử dụng địa lý f orwarding và cho phép các ứng dụng để ước tính t ông end-to-end chậm trễ, hơn nữa TỐC có thể cung cấp tắc nghẽn tránh khi mạng quá tải