摘要：雙無線，雙處理器結(jié)點(diǎn)是一種新型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它除了能增強(qiáng)計(jì)算性能外還保證在能量較低時(shí)能正常運(yùn)行，而且為應(yīng)用提供通信帶寬。在此系統(tǒng)中，次級(jí)無線設(shè)備和處理器在功率極低的情況下也可以正常運(yùn)行，而主處理器和高帶寬的無線設(shè)備可直到有應(yīng)用程序來觸發(fā)它時(shí)才會(huì)被啟動(dòng)。除了合理的使用、管理能量效率的網(wǎng)絡(luò)外，通過利用主處理器和主無線設(shè)備也可以激活應(yīng)用程序。次級(jí)無線設(shè)備提供了一種不變的多級(jí)跳躍網(wǎng)絡(luò)。而在原始網(wǎng)絡(luò)的路徑中只是在需要的時(shí)候才存在。本論文描述了一種拓?fù)淇刂茩C(jī)制，該機(jī)制為了一個(gè)雙射頻結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)建立一條端到端的路徑，并使用次級(jí)無線電作為一種控制渠道，根據(jù)其路徑的需要，有選擇性地喚醒結(jié)點(diǎn)。通過使用與測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一樣的數(shù)值模型，我們可以看出，與其他可行的方案相比，我們的方案可以節(jié)省超過60%的能量，而其它方案不同程度地會(huì)產(chǎn)生延遲。
1. 引言
應(yīng)用需求的不斷增長，加之低功率硬件設(shè)計(jì)的進(jìn)步，人們已經(jīng)越來越多地使用更強(qiáng)大的傳感器結(jié)點(diǎn)。除了32位的CPU外，這些結(jié)點(diǎn)還包括精密的外圍設(shè)備、大容量的RAM和閃存和一個(gè)高帶寬的802.11無線設(shè)備。正像一排由低到高的建筑物一樣，32位結(jié)點(diǎn)被使用在一個(gè)類似的無線傳感網(wǎng)絡(luò)部署中，以便與基于微控制的WSN設(shè)備一起操作。
當(dāng)這些32位結(jié)點(diǎn)被使用在由低到高的建筑物中時(shí)，他們必須和基于微控制結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信（典型的有8位或者16位）。為此，新一代的32位結(jié)點(diǎn)，例如“跳”結(jié)點(diǎn)包括一個(gè)帶電的低功率微控制器和一個(gè)次級(jí)，低帶寬的無線電設(shè)備。因此，這些結(jié)點(diǎn)不但能進(jìn)行排列計(jì)算，而且還能排列無線網(wǎng)絡(luò)。如果當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多個(gè)帶有不同通信性和功率性能無線電時(shí)，那么問題就出現(xiàn)了：這樣一個(gè)多重的無線系統(tǒng)應(yīng)如何被應(yīng)用到最有效的能量和應(yīng)用需求上呢？根據(jù)每個(gè)bit位傳輸?shù)哪芰縼碚f（例如，802.11中的112nJ/bit正好和802.15.4中的979nJ/bit相反），這個(gè)結(jié)點(diǎn)在工作時(shí)相對(duì)低帶寬的無線設(shè)備具有比較高的能量利用率，這一點(diǎn)很重要。然而，更大的無線設(shè)備也有較高的傳輸成本和不必要的能量的消耗，甚至是低帶寬無線設(shè)備的10倍以上。因此，如果傳送的數(shù)據(jù)很少或者沒有的話，使用高帶寬的無線設(shè)備反而會(huì)產(chǎn)生相反的效果。那么為了降低能耗，應(yīng)該避免使用高帶寬的無線設(shè)備。僅當(dāng)有海量數(shù)據(jù)傳送時(shí)才激活它。另一方面，低帶寬的無線設(shè)備能量利用率較低，但同時(shí)耗能也低，同時(shí)能很快從休眠狀態(tài)切換到活躍，發(fā)送必要的數(shù)據(jù)，然后恢復(fù)到原來狀態(tài)。因此，傳輸少量的數(shù)據(jù)和一段時(shí)間內(nèi)一直保持“警醒”一樣，都是理想化的狀態(tài)，尤其是當(dāng)采用像低功率偵聽一樣的技術(shù)時(shí)。
Abstract
¡“Dual-radio,dual-processornodesareanemerging
classofWirelessSensorNetworkdevicesthatprovidebothlow-
energyoperationaswellassubstantiallyincreasedcomputational
performanceandcommunicationbandwidthforapplications.
Insuchsystems,thesecondaryradioandprocessoroperates
withsufcientlylowpowerthatitmayremainalwaysvigilant,
whilethethemainprocessorandprimary,high-bandwidthradio
remainoffuntiltriggeredbytheapplication.Byexploiting
thehighenergyefciencyofthemainprocessorandprimary
radioalongwithproperusage,netoperatingenergybenets
areenabledforapplications.Thesecondaryradioprovides
aconstantlyavailablemulti-hopnetwork,whilepathsinthe
primarynetworkexistonlywhenrequired.Thispaperdescribesa
topologycontrolmechanismforestablishinganend-to-endpath
inanetworkofdual-radionodesusingthesecondaryradios
asacontrolchannelto
selectively
wakeupnodesalongthe
requiredend-to-endpath.Usingnumericalmodelsaswellas
testbedexperimentation,weshowthatourproposedmechanism
providessignicantenergysavingsofmorethan
60%
compared
toalternativeapproaches,andthatitincursonlymoderately
greaterapplicationlatency.
I.I
NTRODUCTION