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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