无线传感网络中低功耗处理器的设计和优化

采用90nm工艺设计实现了应用于无线传感网络中的低功耗处理器.为了减小功耗,采用了以下两种方法:(1)采用门控时钟技术来降低动态功耗;(2)采用多阈值电压单元库来减小漏电功耗.通过比较给出了设计优化结果.     

无线传感网络中低功耗处理器的设计和优化

采用90nm工艺设计实现了应用于无线传感网络中的低功耗处理器. 为了减小功耗，采用了以下两种方法： (1）采用门控时钟技术来降低动态功耗； (2）采用多阈值电压单元库来减小漏电功耗. 通过比较给出了设计优化结果.     

一种低功耗的多跳无线传感网时间同步算法

高精度低功耗的时间同步对于无线传感网络至关重要,文中重点分析了高精度时间同步算法,发现其在多跳网络时间同步过程中由于每跳范围内所有节点均要广播时间同步包,会产生大量的冗余信息。为降低同步功耗,提出了一种新方法,通过调节发射功率,筛选出每一跳范围内的周边节点,使其完成下一跳范围的时间同步,而非周边节点只接受却不发送时间同步包。最后,针对改进的算法在OMNet++上进行了仿真实验,仿真结果表明,改进后的算法能够有效地降低全网能量消耗。     

无线传感网络布局的虚拟力导向微粒群优化策略

无线传感网络通常由固定传感节点和少量移动传感节点构成,动态无线传感网络布局优化有利于提高无线传感网络覆盖率和目标检测概率,是无线传感网络研究的关键问题之一.传统的虚拟力算法在优化过程中容易受固定传感节点的影响,无法实现全局优化.本文结合虚拟力算法和微粒群算法,提出一种面向无线传感网络布局的虚拟力导向微粒群优化策略.该策略通过无线传感节点间的虚拟力影响微粒群算法的速度更新过程,指导微粒进化,加快算法收敛.实验表明,虚拟力导向微粒群优化策略能快速有效地实现无线传感节点布局优化.与微粒群算法和虚拟力算法相比,虚拟力导向微粒群优化策略不仅网络覆盖率高,且收敛速度快,耗时少.     

无线传感反应网络中反应节点协调机制研究

从传感器网络衍生出来的传感反应网络是一种全新的信息获取和处理技术。这里简要介绍了传感反应网络的体系结构,讨论了无线传感反应网络中反应节点之间的协调以及任务分配机制。在单反应节点任务的分布式协调机制的基础上,运用多目标进化算法设计出了多反应节点的协调算法,为进一步提高系统效能提供了一种新的思路。     

无线传感网络中基于电力能效优化的接入控制协议

有效使用电力能量是延长无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)寿命的主要方式。为此,提出基于双重侦听时长的多层MAC协议。DL-ML-MAC协议将侦听时长划分为L层,节点被分布于L层内,减少空闲侦听时长。不同层节点的侦听时长不重叠,减少能耗,降低碰撞概率。同时,采用双重侦听时长策略,即低能量的节点使用短的侦听时长,而高能量的节点使用长的侦听时长。仿真数据表明,相比于休眠机制的MAC协议,所提出的DL-ML-MAC协议的能量消耗率下降了约34.1%。     

一种基于能量优化的无线传感网络自适应组织结构和协议

本文提出了一种新的无线微传感器网络协议和组织结构ALEP。与传统的无线微传感器网络协议相比，ALEP更加充分地考虑到实际应用，将一种高效能量控制算法引入组网协议，提高了网络的能量利用率，显著延长了无线网络的生命周期，增强了网络的健壮性。通过对ALEP协议进行OPNET仿真，结果显示该协议与传统模式的无线微传感器网络协议相比，在传送相同的数据量的条件下有更高效的能量特性和信息传输特性。     

基于无线传感网络的移动机器人通信研究

文章对无线传感网络在机器人设计中的应用进行了研究,提出了一种基于Ad hoc网络的分布式无线令牌环协议的机器人通信系统实现方案,分析了其在机器人通信系统应用中的可行性.文中给出了基于无线传感网络的机器人通信系统的软硬件设计方案,并对其在移动机器人通信系统中的应用问题进行了探讨,最终提出了无线传感器网络应用于移动机器人通信系统的实现方法.     

基于量子遗传算法的无线视频传感网络优化覆盖算法

针对智慧城市无线视频传感网络建设需要,提出一种基于量子遗传算法的网络优化覆盖算法。算法面向复杂的监视区场景,监视区中存在形状各异的障碍物,各区域的重要程度不同。以二维离散网格模型描述监视区场景,用编码描述矩阵表示监视区域,用七元组描述有向无线视频传感器。通过严格的数学推导得出了问题的数学规划模型。优化覆盖算法由IntialDeployment算法和OptimizedDeployment算法2部分组成,以获得最大有效覆盖率的网络部署方案为求解目标。采用量子遗传算法搜索解空间,通过合理编码染色体,优化量子旋转门参数,使算法的运算速度快,收敛性好。引入理想覆盖率和理想加权覆盖率2个极限值,采用相对比较法评判算法优劣。仿真实验和数据分析表明,算法获得的方案能很好地逼近理想极限值。在传感器节点数给定的情况下,算法能获得最大的覆盖率。     

星型WSN的低功耗通信方案设计

主要讨论具有双通道的无线传感器网络的节能通信方案设计和仿真问题。先简述了单片无线收发芯片的技术特点。然后设计了汇交和测量节点的操作流程图。还讨论了通信过程关键参数选择问题,和估算了此类网络的能耗、数据传送速率等指标。提出的通信方案在保证正常数据交换的同时能大幅度地减少测量节点的能耗。     

无线传感网低功耗Rake接收机VLSI设计与实现

针对近地无线信道变化多端的多径现象,该文提出了一种用于复杂信道环境下的低功耗无线传感网Rake接收机VLSI方案并在FPGA上实现。仿真和应用表明,该Rake接收机不仅具有良好的抗多径衰落性能,而且与常规Rake接收机相比,显著节省了VLSI资源并降低了功耗。     

Low-Power Wake-Up Radio for Wireless Sensor Networks

Power consumption is a critical issue in many wireless sensor network scenarios where network life expectancy is measured in months or years. Communication protocols typically rely on synchronous operation and duty-cycle mechanisms to reduce the power usage at the cost of decreased network responsiveness and increased communication latency. A low-power radio-triggered device can be used to continuously monitor the channel and activate the node for incoming communications, allowing purely asynchronous operations. To be effective, the power consumption of this wake-up device must be on the order of tens of microwatts since this device is always active. This paper presents our first attempt at designing such a low-power receiver. Very few realizations of wake-up devices are reported in the literature and none presents power dissipation below 40 μW. Our design implements a complete wake-up device and initial results indicate an average power consumption below 20 μW, which is more than 2 times lower than other reported devices.     

A Low-Power 2.4-GHz Current-Reused Receiver Front-End and Frequency Source for Wireless Sensor Network

In this paper, we present a receiver front-end and a frequency source suitable for wireless sensor network applications, in which power consumption is severely restricted under several milliwatts. For such an extremely low-power receiver, current-reusing and frequency multiplying schemes are proposed for both the RF front-end and frequency source. The proposed front-end achieves a conversion gain of 30.5 dB and a noise figure of 10.2 dB at the 10-MHz intermediate frequency (IF), taking only 500-muA bias current from a 1.0-V supply voltage. The measured phase noise of the fabricated frequency source is -115.83 dBc/Hz at 1 MHz offset from a 2.2-GHz center frequency, taking 840 muA from a 0.7-V supply. The front-end performance is compared with the previously reported low-power front-ends operating in similar frequency ranges     

无线传感器网络节点机的研制

对无线传感器网络节点进行研究,分析节点的体系结构,设计了节点机的硬件电路.以此为平台,实现各节点间的多跳通信.节点机采用支持IEEE802.15.4的CC2420芯片作为无线通信模块,8位AVR单片机ATmega128L作为处理器,结合外围传感器,对环境进行监测.实验表明:该型节点机具有扩展方便,低功耗,可靠性高的特点.     

无线传感器网络SoC休眠唤醒机制的设计实现

在网络节点SoC中常用的低功耗策略是提供休眠唤醒支持.首先分析了电路功耗产生机理的基础上,采用关闭时钟和关闭电源的两种不同的休眠工作模式及为实现它们的双电源供应结构,讨论了其中的支持休眠唤醒机制的供电模块设计、数据保持和隔离设计和MAC时钟恢复问题,最后利用可配置的协处理器和双振荡器设计以实现缩短唤醒时间.     

17 GHz RF Front-Ends for Low-Power Wireless Sensor Networks

A 17 GHz low-power radio transceiver front-end implemented in a 0.25 $mu{hbox {m}}$ SiGe:C BiCMOS technology is described. Operating at data rates up to 10 Mbit/s with a reduced transceiver turn-on time of 2 $mu{hbox {s}}$, gives an overall energy consumption of 1.75 nJ/bit for the receiver and 1.6 nJ/bit for the transmitter. The measured conversion gain of the receiver chain is 25–30 dB into a 50 $Omega$ load at 10 MHz IF, and noise figure is 12 $pm$0.5 dB across the band from 10 to 200 MHz. The 1-dB compression point at the receiver input is $-$37 dBm and ${hbox{IIP}}_{3}$ is $-$25 dBm. The maximum saturated output power from the on-chip transmit amplifier is $-$1.4 dBm. Power consumption is 17.5 mW in receiver mode, and 16 mW in transmit mode, both operating from a 2.5 V supply. In standby, the transceiver supply current is less than 1 $mu{hbox {A}}$.