Energy and spectrum-aware MAC protocol for perpetual wireless nanosensor networks in the Terahertz Band
Authors: Pu Wang, Josep Miquel Jornet, M.G. Abbas Malik, Nadine Akkari, Ian F. Akyildiz
Abstract:
Wireless NanoSensor Networks (WNSNs), i.e., networks of nanoscale devices with unprecedented sensing capabilities, are the enabling technology of long-awaited applications such as advanced health monitoring systems or surveillance networks for chemical and biological attack prevention. The peculiarities of the Terahertz Band, which is the envisioned frequency band for communication among nano-devices, and the extreme energy limitations of nanosensors, which require the use of nanoscale energy harvesting systems, introduce major challenges in the design of MAC protocols for WNSNs. This paper aims to design energy and spectrum-aware MAC protocols for WNSNs with the objective to achieve fair, throughput and lifetime optimal channel access by jointly optimizing the energy harvesting and consumption processes in nanosensors. Towards this end, the critical packet transmission ratio (CTR) is derived, which is the maximum allowable ratio between the transmission time and the energy harvesting time, below which a nanosensor can harvest more energy than the consumed one, thus achieving perpetual data transmission. Based on the CTR, first, a novel symbol-compression scheduling algorithm, built on a recently proposed pulsebased physical layer technique, is introduced. The symbol-compression solution utilizes the unique elasticity of the inter-symbol spacing of the pulse-based physical layer to allow a large number of nanosensors to transmit their packets in parallel without inducing collisions. In addition, a packet-level timeline scheduling algorithm, built on a theoretical bandwidth-adaptive capacity-optimal physical layer, is proposed with an objective to achieve balanced single-user throughput with infinite network lifetime. The simulation results show that the proposed simple scheduling algorithms can enable nanosensors to transmit with extremely high speed perpetually without replacing the batteries.
Keywords:
Nanosensors
Nanonetworks
MAC
Terahertz Band
Energy harvesting
Published in: Ad Hoc Networks (Volume 11, Issue 8, January 2013)
Publisher: Elsevier
ISSN Information: 1570-8705
Energy and spectrum-aware MAC protocol for perpetual wireless nanosensor networks in the Terahertz Band
- Nghỉ lễ 30/4 và quốc tế lao động 01/05/2024
- Ngày hội Văn hóa đọc lần thứ VI
- Vòng sơ khảo Cuộc thi Đại sứ Văn hóa đọc năm 2024
- Danh mục tài liệu mới tháng 04/ 2024
- Bạn đọc mượn sách quá hạn
- V/v thay đổi quy trình cấp tài khoản sử dụng Thư viện
- Thẻ Thư viện điện tử
- Thông báo nguồn học liệu miễn phí về Covid-19 - AccessMedicine Covid-19 Central
- Ngày hội Văn hóa đọc lần VI
- Vòng Sơ Khảo Cuộc Thi Đại Sứ Văn Hóa Đọc Năm 2024
- Hoạt động chào mừng "Ngày sách Việt Nam 21/4/2024"
- Cuộc Thi Ảnh “Khoảnh Khắc VNUHCM Libraries”
- Ngày hội văn hóa đọc lần V
- Ngày hội văn hóa đọc lần II
- Ngày hội văn hóa đọc lần IV
- Ngày hội văn hóa đọc lần III
- Tiếp GS Omer Mert Denizci, Trường ĐH Marmara Thổ Nhĩ Kỳ
- Tiếp Cô Claudia Tarzariol Từ The University Of Trento, Italy (Unitrento)
- Tiến sĩ kiều bào Mỹ tặng sách trị giá 150.000 USD cho sinh viên bách khoa
- Khảo sát ý kiến bạn đọc
-
Trực tuyến:9
-
Hôm nay:841
-
Tuần này:19961
-
Tuần trước:40192
-
Tháng trước:52754
-
Tất cả:4041857