Improvements of Energy-Efficient Techniques in WSNs: A MAC-Protocol Approach
Cargando...
Fecha
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
IEEE
IEEE
IEEE
Resumen
La presencia de las redes de sensores inalámbricos (Wireless Sensor Networks, WSNs) en diferentes aplicaciones continúa aumentando debido a su versatilidad, aunque el consumo de energía representa una importante limitación para este tipo de redes. Por ello, es fundamental incorporar fuentes de energía consistentes y confiables. Los nodos móviles requieren fuentes de energía independientes, generalmente compuestas por una batería junto con uno o más dispositivos de recolección de energía (Energy Harvesting Devices, EHDs). La necesidad de mejorar la eficiencia energética es un efecto colateral del crecimiento de las WSNs. Se han propuesto diferentes métodos para incrementar la eficiencia energética de estos sistemas. Este artículo se centra en las técnicas de eficiencia energética desarrolladas en la capa de control de acceso al medio (Medium Access Control, MAC). La solución propuesta incorpora EHDs e información analítica, como la estimación del tiempo de vida de la red, con el fin de lograr un sistema energéticamente eficiente y potencialmente autosostenible. Una técnica ampliamente utilizada por los protocolos MAC para la conservación de energía es el ciclo de trabajo (duty cycling), ya que facilita el control de las transiciones entre los modos activo y de suspensión del nodo, permitiendo conservar energía cuando se utiliza de manera eficiente. Debido a la importancia de los protocolos MAC en la conservación de energía, es necesario realizar una revisión de los protocolos MAC que abordan esta problemática, considerando la forma tradicional de clasificarlos, las características que presenta cada grupo y la manera en que se han adaptado a la incorporación de nuevas herramientas, como los EHDs y la información obtenida de la batería para estimar el tiempo de vida del nodo sensor.
Descripción
The pervasiveness of wireless sensor networks (WSNs) across different applications keeps increasing due to their versatility, although energy consumption is a huge constraint for these types of networks. Therefore, it is essential to incorporate consistent and reliable energy sources. Mobile nodes require independent sources, often composed of a battery with one or more energy harvesting devices (EHDs). The exigency for energy-efficiency improvements is a collateral effect of the growth of WSNs. Different methods have been proposed to improve the energy efficiency of these systems. This paper focuses on the techniques of energy-efficiency developed in the medium access control (MAC) layer. The proposed solution incorporates EHDs and analytic information, such as the estimation of the network lifetime, to achieve an energy efficient system, potentially self-sustainable. A widely used MAC-protocol technique for energy conservation is duty cycling, because it facilitates the control over the transitions of the active and sleep modes of the node, conserving energy if used efficiently. Due to the importance of MAC protocols in energy conservation, it is necessary to compile a review of the MAC protocols that address this issue, covering the traditional way of classifying them, the characteristics presented by each group and how they have been adapted to the appearance of new tools such as EHDs and the information obtained from the battery to estimate the lifetime of the sensor node.