BLITZ: Low Latency and Energy-Efficient Communication for Event-Triggered Wireless Sensing Systems

Sutton Felix; Da Forno Reto; Beutel Jan; Thiele Lothar

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BLITZ: Low Latency and Energy-Efficient Communication for Event-Triggered Wireless Sensing Systems

机译：Blitz：事件触发无线传感系统的低延迟和节能通信

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Event-triggered wireless sensing systems are an important class of wireless sensor network, where the detection of non-deterministic events enables the monitoring and control of processes in industries such as manufacturing, healthcare, and agriculture. The system properties of low latency, energy efficiency, and adaptability make event-triggered wireless sensing systems a key technological enabler for the Industrial Internet of Things.Wireless sensing systems based on periodic multi-hop communication exhibit a fundamental trade-off between latency and energy efficiency, which is unfavorable for event-triggered application scenarios. To address this technological gap, we present Blitz, the first communication architecture that combines asynchronous and synchronous flooding primitives to facilitate low latency and energy-efficient multi-hop communication of non-deterministic events. Blitz also incorporates a novel scheme for mitigating erroneous wake-ups, which is shown analytically and experimentally to further reduce energy consumption. We present a prototype implementation of Blitz and evaluate its performance in an indoor testbed deployment. Experiments show that BLITZ supports a mean latency as low as 108.9ms for an 8-bit event packet and its associated data packet of 32 bytes through a 4-hop network, and a power dissipation of 16 mu W during periods of inactivity.

机译：事件触发的无线传感系统是一类重要的无线传感器网络，其中非确定性事件的检测能够监控和控制制造，医疗保健和农业等行业的过程。低延迟，能量效率和适应性的系统性质使事件触发的无线传感系统成为工业互联网的关键技术推动因素。基于周期性多跳通信的无线传感系统在延迟和能量之间表现出基本的权衡。效率，这对于事件触发的应用方案不利。为了解决这一技术差距，我们呈现Blitz，该架构结合了异步和同步泛洪原语来促进非确定性事件的低延迟和节能多跳通信。 Blitz还包括一种用于减轻错误唤醒的新方案，其在分析和实验上示出，以进一步降低能量消耗。我们提出了Blitz的原型实施，并在室内测试平板部署中评估其性能。实验表明，Blitz支持8位事件分组的平均延迟，以及通过4跳网络的8位事件分组及其相关的数据包，其相关数据包，以及在不活动期间的16μW的功率耗散。

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来源
《ACM transactions on sensor networks》 |2019年第2期|25.1-25.38|共38页
作者
Sutton Felix; Da Forno Reto; Beutel Jan; Thiele Lothar;
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作者单位

Swiss Fed Inst Technol Comp Engn & Networks Lab Gloriastr 35 ETZ G87 CH-8092 Zurich Switzerland;

Swiss Fed Inst Technol Comp Engn & Networks Lab Gloriastr 35 ETZ G87 CH-8092 Zurich Switzerland;

Swiss Fed Inst Technol Comp Engn & Networks Lab Gloriastr 35 ETZ G87 CH-8092 Zurich Switzerland;

Swiss Fed Inst Technol Comp Engn & Networks Lab Gloriastr 35 ETZ G87 CH-8092 Zurich Switzerland;

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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Event-triggered wireless sensing; wireless sensor networks; cyberphysical systems; glossy; synchronous transmissions; responsiveness; energy efficient; interference; network flooding; on demand; wake-up receiver; wake-up radio;

机译：事件触发的无线传感;无线传感器网络;网络物理系统;有光泽的;同步传输;响应性;节能;干扰;网络洪水;按需;唤醒接收器;唤醒收音机;唤醒收音机;

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