Abstract
In this paper, we propose a medium access control protocol (EH-MAC) for multi-hop energy harvesting wireless sensor networks (EH-WSNs). In EH-WSNs, the main goal is to match energy consumption with the energy harvesting rate which is different from minimizing energy consumption in batteryoperated WSNs. Unlike most existing MAC protocols that are designed to extend network lifetime, EH-MAC is designed to achieve high throughput given the varying amount of ambient energy that can be harvested from the environment at different locations and times. EH-MAC is based on asynchronous, receiver-initiated polling; however, unlike traditional random backoff mechanisms, it uses probabilistic polling to reduce data packet collisions. EHMAC also dynamically adjusts the number of polling packets to minimize interference. Performance results show that EH-MAC increases network capacity and data throughput over other MAC protocols for EH-WSNs
چکیده
ما در این مقاله، یک پروتکل کنترل دستیابی رسانه (EH-MAC) را برای شبکه های حسگر بی سیم مبتنی بر برداشت انرژی چند گامی (EH-WSN) پیشنهاد و تعریف کرده ایم. در EH-WSN ها ، هدف اصلی، منطبق ساختن مصرف انرژی با میزان نرخ برداشت انرژی است که با حداقل انرژی مصرفی در WSN های مبتنی بر تغذیه باتری، متفاوت است. بر خلاف اکثر پروتکل های MAC موجود که برای افزایش طول عمر شبکه طراحی شده اند، EH-MAC برای دستیابی به گذردهی سیستمی بالا و دریافت مقدار انرژی متفاوت از محیط اطراف که می تواند از محیط موجود و در نواحی و اوقات مختلف برداشت شود، طراحی شده است. EH-MAC مبتنی بر غیر همزمانی و انتخابات مقدار دهی شده دریافتی است، هر چند که بر خلاف مکانیزم های غیر بازخوردی- تصادفی قدیمی، روش های پیشنهادی برای کاهش برخوردهای داده ایی، از انتخابات احتمالاتی استفاده می کند. همچنین EH-MAC می تواند به صورت دینامیک تعداد پکت های انتخاباتی را برای به حداقل رساندن تداخل ها، تنظیم کند. نتایج بدست امده در آزمایش کارایی روش نشان می دهند که EH-MAC ظرفیت شبکه و میزان گذردهی آن را نسبت به سایر پروتکل های MAC که برای EH-WSN طراحی شده اند را افزایش میدهد.
1- مقدمه
پیشرفت های اخیر در حوزه تکنولوژیهای برداشت انرژی [1] توانسته است که این تکنولوژیها را بتوان به تنهایی برای تغذیه گره های حسگر بی سیم و منطبق ساختن آنها با تغذیه مبتنی بر برداشت انرژی بکار برد. عموما هر گره حسگر بی سیم مبتنی بر برداشت انرژی یک یا چند برداشت کننده انرژی، یک دستگاه ذخیره سازی انرژی برای ذخیره انرژی پرداشت شده، یک حسگر اندازه گیری، یک میکروکنترلر برای انجام پردازش و یک ترانسسیور برای برقراری ارتباطات را در درون خود دارد.به هر حال هنوز مسائل حل نشده بسیاری در حوزه EH-WSN ها وجو دارد.[2]که تغییر پذیری بسیار بالا و غیر قابل پیش بینی بودن انرژی برداشت شده از محیط و همچنین محدوده انتقالاتی محدوده هر گره را می توان از این موارد حل نشده نام برد. علاوه بر این، از آنجایی که هر گره تا زمانی می تواند به فعالیت خود ادامه دهد که بتواند در محیط اطراف خود انرژی جمع کند، لذا موازنه سازی انرژی مصرفی با مقدار انرژی پرداشت شده یکی از مهمترین موضوعات مرتبط با طراحی پروتکلی برای EH-WSN محسوب می شود.
ما در این مقاله به تولید و تعریف EH-MAC ( MAC برداشت انرژی) می پردازیم که توانایی دستیابی به گذردهی سیستمی بالا و عدالت را در یک EH-WSN چند گامی دارد. این کار با استفاده از مکانیزم انتخابات احتمالاتی انجام می شود که میزان تغییرات نرخهای برداشت انرژی یا چگالی گره ها را برای مدیریت برخورد بسته ها و شلوغی کانال را منطبق سازی و سازگار می کند…