martes, 30 de abril de 2013

Actividad #9 Lab - Ahorro de Energía (lifetime)

Para esta tarea, se realizó un resumen del siguiente documento:


Maximum Network Lifetime in Wireless Sensor Networks with Adjustable Sensing Ranges
Autores: Mihaela Cardei, Jie Wu, Mingming Lu, Mohammad O. Pervaiz

El documento habla acerca de mecanismos para extender o como optimizar la vida útil o tiempo de actividad de una red inalámbrica (cuando se están usando baterías) esto debido al alto consumo de energía al transmitir datos o al tratar de conectar con nuevos nodos.

Debido a que las redes inalámbricas son muy dinámicas en cuanto a la conexión con otros nodos/clientes, es decir la mayoría de las veces no se tiene un límite de usuarios por lo que el consumo de energía puede variar mucho además de esto las variados posiciones que los nodos pueden tomar hacen que el uso de una topología para tener más orden sea más complejo.

Para estos casos, los limitantes son el tamaño (capacidad) de la batería y el peso de esta, generalmente a más capacidad más peso, por lo que actualmente esto impacta directamente en el tiempo de vida de una red de este tipo (sobre todo en dispositivos móviles) ya que siempre se busca la movilidad.

Los mecanismos para extender la vida de estas redes se pueden clasificar en dos tipos:
·         Manejar la activación y desactivación de ciertos nodos.
·         Ajustar la transmisión de datos o el rango que cubre la red.

Algunos problemas que se deben repasar para llevar a cabo el punto central del documento, son los algunos ya conocidos como:
·         Área de cobertura: el objetivo es cubrir cierta área de interés.
·         Puntos/objetivos a cubrir: Dar servicio de cobertura a ciertos nodos.
·         Problemas de cobertura: Determinar el máximo tráfico que puede viajar dentro de la red.

Algunas soluciones propuestas a estos problemas en otras ocasiones, una de ellas es:
·         Una correcta distribución de nodos y protocolo (manejando la activad de la red en rounds), estos nodos se activan para cubrir cierto espacio (donde se requieren conexión) mientras los otros se desactivan porque no se requiere conexión.

El punto aquí es como determinar el número óptimo de nodos para satisfacer las necesidades de la red, como determinar los rounds y en qué punto se debe de cambiar de uno a otro, la posición correcta de estos nodos, la transmisión de datos, todos estos puntos son necesarios con el fin de optimizar el consumo de energía y con esto alargar la vida útil de la red.

El problema planteado (de manera muy general) más formalmente se puede definir de la siguiente forma:
Se tiene cierta cantidad de nodos ubicados de manera aleatoria con el fin de cubrir ciertos objetivos, cada nodo tiene su consumo inicial de energía y la capacidad de ajustar la intensidad de su señal (se definen n opciones). El nodo central tiene la capacidad de conectarse a cualquier otro nodo.
Y se necesita un método para calcular la relación de cobertura entre un nodo y un objetivo (cliente), es decir si la distancia Euclidiana entre el nodo y el cliente no es mayor a una distancia dentro del área de cobertura original.
Con esta información, si la distancia es menor que la cubierta originalmente, se puede modificar para que se disminuya intensidad y así reducir el consumo de energía, en caso de lo contrario se recalcula un nuevo nodo, y se repite el proceso para tratar de disminuir la intensidad de su señal.


La idea de problema se puede aclarar con la siguiente figura:


Donde las sn son los nodos, los tn son las clientes/objetivos y las rn son las opciones de intensidad.
  

Para la obtención de resultados sobre este problema, en el documento se proponen y se aplican tres métodos heurísticos (LP-based heuristic and greedy-based heuristic(centralized and distributed) ) creados por ellos mismos, los métodos se aplican sobre el planteamiento del problema como Programación Entera.
Dos de los métodos se ejecutan en el nodo central, mientras que otro se ejecuta en los nodos con el fin de obtener diferentes perspectivas y nombrar el “más” correcto.

Después de las respectivas simulaciones, los resultados se pueden categorizar de la siguiente forma:



En la figura se muestra el tiempo de vida útil de la red, obtenida de los tres diferentes métodos variando el número de nodos.


En esta figura se muestra como varía la vida útil de la red al modificar la intensidad de los nodos.

Conclusiones

La idea que se propone es buena al tratar de economizar el consumo de energía sobre todo si se trata de dispositivos dependientes de una batería, pero como lo dije en la entrada anterior, los resultados de una simulación pueden resultar engañosos ya que es muy difícil el replicar completamente el comportamiento de cierto medio, por lo que los resultados obtenidos en una simulación pueden no ser los mismos al aplicarse los métodos en un contexto real.

Otro punto, si la idea es disminuir el consumo de energía para alargar la vida útil de la red, según yo resulta contraproducente el realizar cálculos extras para poder aplicar los métodos que se mencionan en el documento, obtener los resultados y tomar decisiones. Estos cálculos extras se reflejaran directamente en el consumo de energía ya que antes no se hacían y al parecer esto no se tomó en cuenta en el documento.

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