Energy-efficient digital and wireless IC design for wireless smart sensing

Wireless smart sensing is now widely used in various applications such as health monitoring and structural monitoring. In conventional wireless sensor nodes, significant power is consumed in wirelessly transmitting the raw data. Smart sensing adds local intelligence to the sensor node and reduces the amount of wireless data transmission via on-node digital signal processing. While the total power consumption is reduced compared to conventional wireless sensing, the power consumption of the digital processing becomes as dominant as wireless data transmission. This paper reviews the state-of-the-art energy-efficient digital and wireless IC design techniques for reducing the power consumption of the wireless smart sensor node to prolong battery life and enable self-powered applications.     

无线传感器网中基于时隙轮循的串音控制策略

提出了一种基于时隙轮循的无线传感器网络MAC协议串音控制策略。此策略以簇结构组织网络,由簇头为簇内节点分配互不重叠的工作时隙,并以自带信令的方式来避免节点之间可能的串音。理论分析及仿真表明采用时隙轮循的串音控制策略有效地减少了节点间的串音,提高了无线传感器网络MAC协议的能量有效性。     

基于光森林的弹性光网络能效组播路由频谱分配策略

在弹性光网络中,光树传输组播可以节省链路代价,但较长的光树需要选择更低的调制等级,消耗更多的频谱资源和发射机功耗.提出一种基于遗传算法的光森林组播和光树重配置(GAMF-TR)优化组播的能效路由、调制格式和频谱分配(RMSA)策略.GAMF-TR策略设计染色体编码表示光森林的组播目的节点划分和光路径组合,通过染色体的基因位概率交叉和变异得到更多的光森林RMSA策略,设计了一个频谱分配效率和发射机功耗折中的适应度函数选择能效最高的光森林RMSA策略,并设计在网络资源充足时将组播从光森林重配置到光树传输,进一步减少发射机功耗的消耗.仿真结果表明:提出的GAMF-TR策略获得了组播的最低带宽阻塞率和最高能效性能.     

高能量有效的基于分簇的无线传感器网络路由协议*

在无线传感器网络能量消耗模型的基础上,分析了经典的分簇路由算法LEACH的不足,提出了一种高能量有效的分簇路由算法（HEHC）,算法重新考虑了通信过程中的能量损耗,并依据能量因子参数优选簇首,同时使用了分簇规模约束机制。仿真结果表明,该算法能有效地减少能量损耗,延长网络的生存周期。     

冷却塔生产环节中降噪节能设计分析

对机械通风冷却塔主要噪声的来源进行了分析,通过实例对降噪措施、节能运行等问题进行分析探讨,并提出了可行并有实际效果的降噪措施优化建议。     

一种改进的无线传感器网络EEMCDS算法

针对无线传感器网络中的有效路由,提出了一种改进的,基于最小连通支配集的能量有效算法IEEMCDS(Improved Energy-Efficient Minimum Connected Dominating Set).路由搜索主要集中在连通支配集内,通信量小.该算法是一个能量有效的分布式算法,在维护最小连通支配集时,充分考虑了节点的能量问题,优先选择高能量的节点充当连通支配集节点,提出了支配节点能量最小阈值调整法,可以有效地延长网络寿命.实例仿真表明在改进算法的连通支配集中,高能量的节点在支配集中一直占有较高的比例,从而有效地延长了网络寿命.     

Optimizing the Energy Consumed by Secure Wireless Sessions – Wireless Transport Layer Security Case Study

In this paper we identified the various sources of energy consumption during the setup, operation and tear down of a secure wireless session by considering the wireless transport layer security protocol. Our analysis showed that data transfers during a secure wireless transaction, number and size of messages exchanged during secure session establishment and cryptographic computations used for data authentication and privacy during secure data transactions in that order are the main sources of energy consumption during a secure wireless session. We developed techniques based on information compression, session negotiation protocol optimization and hardware acceleration of crypto-mechanisms to reduce the energy consumed by a secure session. A mobile test bed was developed to verify our energy management schemes and to study the energy consumption versus security tradeoffs. Using our proposed schemes we were able to reduce the session establishment energy by more than 6.5× and the secure data transaction energy by more than 1.5× during data transmission and by more than 2.5× during data reception.     

传感器网络中一种能量有效的自适应成簇算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,以适应传感器网络的特点.本文在LEACH的基础上,提出了一种适合无线传感器网络的能量有效的成簇算法DEEAC.在DEEAC中,每一个节点均基于最优簇首概率popt自主地确定自己是否为临时簇首.该临时簇首通过收集到的簇内信息,根据簇内通信总能耗最小化原则,选择一个使得簇内通信代价尽可能小且在最近(r mod (1/popt))轮中没有成为簇首的簇内节点作为该轮的最终簇首.模拟实验表明,DEEAC与LEACH相比具有更好的性能,优化后的簇首选择策略可以在不同场景下有效延长网络的生存时间.     

异构无线传感器网络能量和距离有效分簇算法

降低能耗、延长网络生存时间，是无线传感器网络设计的重要目标。提出了一种基于虚拟区域划分的适用于异构无线传感器网络的能量和距离有效分簇算法。仿真结果证明，此算法可有效地均衡簇内负载，延长网络的稳定周期和生存时间，提高网络的通信效率。     

一种无线传感器网络中事件区域检测的容错算法

特殊环境中的事件区域检测是无线传感器网络的一种重要应用.由于传感器的错误会导致事件区域检测的不准确,所以相关的容错算法成为近年来的研究热点.已有研究工作都仅考虑了事件的空间相关性,通过相邻传感器之间的数据交换实现容错.文中从事件的空间相关性和时间相关性入手,提出了一种以局部检测为主的分布式事件区域检测算法.该算法通过检验传感器本地采样值构成的时间序列与事件随机过程统计特征的符合程度实现容错.算法分析的结果表明,该算法可以减少传感器之间的数据交换,从而有效地利用传感器的能量.模拟实验表明,当有10%的传感器发生错误时,该算法可以检测到93%的事件区域和88%的错误传感器.