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ETH Zurich :
Computer Science :
Pervasive Computing :
Distributed Systems :
Education :
DS SS2002
Energieeffizienz in ubiquitären Systemen
Betreuer: Vlad Coroama
Student: David Charypar
Abstract
Ubiquitäre Computersysteme setzen die Allgegenwärtigkeit von zahllosen
kleinsten, miteinander über Funk kommunizierenden Mikroprozessoren
voraus, die unsichtbar in beliebige Alltagsgegenstände eingebaut werden.
Mit Sensoren ausgestattet, können diese mikroskopisch kleinen Computer
die Umwelt des Gegenstandes, in den sie implantiert sind (oder mit dem
sie gewissermassen zu einem einzigen Ding verschmolzen sind), erfassen
und diesen mit Informationsverarbeitungs- und Kommunikationsfähigkeiten
ausstatten.
In diesem Kontext wird die Frage der Energieversorgung zu einem zentralem
Aspekt. Für Sensoren, Berechnungen und Kommunikation wird Energie gebraucht.
Auf der anderen Seite sollen ubiquitäre Geräte klein und leicht sein und
autonom agieren können, ohne häufigen Batteriewechsel.
Der Vortrag soll mehreren Fragen nachgehen, wobei jeweils das state of the art
aufzuzeigen ist sowie künftige Entwicklungsrichtungen. Unter den wichtigsten
Fragen, die sich stellen, sind folgende:
- Wie viel Energie wird gebraucht, um eine Grundoperation auszuführen?
- Welche Energie wird gebraucht, um einen Bit über eine bestimmte Distanz zu
versenden und welche Techniken existieren (Radio, optisch, etc)?
- Wie viel Energie kann pro Volumeneinheit gespeichert werden?
- Welche Lebensdauer ergibt sich daraus für typische Anwendungen?
- Welche Möglichkeiten der autonomen Energiegewinnung existieren und welche
Effizienz haben diese?
Über den ganzen Vortrag sollen dabei einige wenige, existierende Standards
zur drahtlosen Kommunikation betrachtet werden (es geht dabei mehr um die
Tiefe der Erklärungen als um deren Breite), z.B. IEEE 802.11 oder Bluetooth.
Als typisches Anwendungsgebiet könnten Sicherheitsprotokolle dienen,
da diese sowohl Prozessorpower als auch Kommunikation in Anspruch nehmen.
Slides: [.pdf]
Referenzen
- S. Mattisson: "Low-power considerations in the design of Bluetooth",
Low Power Electronics and Design, 2000. ISLPED '00. Proceedings of the
2000 International Symposium, 2000.
http://opensource.nus.edu.sg/projects/bluetooth/others/bluelowpower.pdf
- L. Feeney, M. Nilsson: "Investigating the Energy Consumption of a Wireless
Network Interface in an Ad Hoc Networking Environment", IEEE INFOCOM 2001.
http://www.sics.se/~lmfeeney/infocom01.ps.gz
- C-K. Toh, H. Cobb, D. Scott: "Performance Evaluation of Battery-Life-Aware
Routing Schemes for Wireless Ad Hoc Networks", Proceedings of IEEE
International Conference on Communications (IEEE ICC), Finland, June 2001
- W. Heinzelman, A. Chandrakasan and H. Balakrishnan: "Energy-Efficient
Communication Protocol for Wireless Microsensor Networks", HICSS '00.
http://www-mtl.mit.edu/~wendi/papers/hicss00.ps
- R. Wattenhofer et al: "Distributed Topology Control for Power Efficient
Operation in Multihop Wireless Ad Hoc Networks", Proceedings of the
Twentieth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and
Communications Societies (INFOCOM), Anchorage, Alaska, April 2001.
http://research.microsoft.com/users/rogerwa/publications/INFOCOM01b.pdf
- M. Anastassios, A. Ephremides: "Energy-Efficient Routing for
Connection-Oriented Traffic in Wireless Ad-hoc Networks",
Technical Research Report
http://www.ee.washington.edu/class/566/spr01/6.pdf