Čo je kooperatívny prenos v sieti bezdrôtových senzorov?

V bezdrôtovej sieti senzorov (WSN) je prenos družstiev technika, v ktorej viac uzlov senzorov spolupracuje pri prenose správy zo zdrojového uzla do cieľového uzla. Namiesto priameho prenášania celého uzla prenášania celej správy je správa rozdelená na menšie časti a prenáša sa viacerými uzlami, pričom využíva výhody priestorovej diverzity a vylepšenú silu signálu. To je v kontraste s priamym prenosom, kde jeden uzol prenáša správu priamo do cieľa.

Tu je rozpis toho, ako funguje a jeho výhody:

Ako to funguje:

1. zdrojový uzol: Zdrojový uzol, ktorý má údaje, ktoré sa majú prenášať, delí údaje na menšie pakety.

2. reléové uzly: Vyberie vhodné reléové uzly (susedné uzly s dobrými podmienkami kanála do cieľa), aby tieto pakety poslali. Výberové kritériá môžu zahŕňať faktory, ako sú hladiny energie, vzdialenosť od cieľa a kvalita kanála.

3. Družstevný prenos: Každý vybraný reléový uzol prenáša svoju priradenú časť paketov súčasne alebo postupne (v závislosti od použitej schémy) do cieľového uzla. To by mohlo byť vo forme zosilnenia a vpred (AF) alebo dekódov a vpred (DF).

* amplify-and-forward (af): Reléové uzly jednoducho zosilnili prijatý signál a znovu ho prejdite. Je to jednoduchšie, ale môže zosilniť šum spolu so signálom.

* Decode-and-Forward (df): Reléové uzly dekódujú prijatý signál, opravte akékoľvek chyby a potom ho znova zadajte a preneste. Je to zložitejšie, ale poskytuje lepšiu korekciu chýb a kvalitu signálu.

4. cieľový uzol: Cieľový uzol prijíma fragmentované pakety z viacerých relé a kombinuje ich na rekonštrukciu úplnej správy. To často zahŕňa korekciu chýb a potenciálne spracovanie signálu na zvládnutie rušenia a šumu.

Výhody prenosu družstva:

* Zvýšený rozsah: Využívaním viacerých chmeľu, prenos družstva významne zvyšuje komunikačný rozsah v porovnaní s priamym prenosom, najmä v náročných prostrediach s prekážkami.

* Vylepšená spoľahlivosť: Viacnásobné prenosové cesty zvyšujú robustnosť proti vyblednutiu a zatieniacim účinkom. Pravdepodobnosť úspešného príjmu je vyššia, pretože aspoň niektoré z prenášaných signálov sa môžu dostať do cieľa.

* Vylepšená priepustnosť: Viaceré uzly vysielajúce súčasne alebo postupne môže zlepšiť celkovú priepustnosť údajov.

* Zisk rozmanitosti: Priestorová diverzita získaná z viacerých vysielačov vedie k lepšej kvalite signálu v prijímači.

* energetická účinnosť: Zatiaľ čo jednotlivé uzly môžu spotrebovať viac energie, celková spotreba energie v sieti sa môže znížiť výberom efektívnych stratégií prenosu a potenciálne kratšími prenosovými vzdialenosťami pre každý hop.

Nevýhody prenosu spolupráce:

* Zvýšená zložitosť: Spolupráca medzi uzlami si vyžaduje zložitejšie protokoly a koordinačné mechanizmy.

* Riadenie: Ovládanie správ pre výber relé, fragmentáciu paketov a synchronizácia môžu zaviesť režijné náklady.

* Bezpečnostné výzvy: Zvýšený počet uzlov zapojených do prenosu zvyšuje potenciál zraniteľností bezpečnosti.

* Výpočtová zložitosť: Dekódovanie a kódovanie v reléových uzloch v DF môžu byť výpočtovo intenzívne.

Kooperatívny prenos je kľúčovou technikou na zlepšenie výkonu a spoľahlivosti WSN, najmä v aplikáciách vyžadujúcich komunikáciu s dlhým dosahom alebo vysokú spoľahlivosť v tvrdých prostrediach. Pre jeho účinné vykonávanie je však nevyhnutné dôkladné zváženie kompromisov medzi jeho výhodami a nevýhodami.

• Predchádzajúca strana: Čo robí bezdrôtový opakovač? 
• Ďalšia strana: Aká je predvolená metóda overovania podľa 802.11?