Sistema de preprocesamiento de bajo consumo en nodos de aplicación basados en MCU para reducir la transmisión de datos
Autores: Kim, Donguk; Roh, Chanhwi; Baek, Donkyu; Choi, Seong-gon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Sistema de preprocesamiento de bajo consumo en nodos de aplicación basados en MCU para reducir la transmisión de datos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Computación en el borde
Entornos de IoT
Filtrado de datos
Carga energética
Sistema de preprocesamiento
Consumo de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
El cómputo en el borde permite respuestas rápidas en entornos de IoT, como la operación de vehículos autónomos y vehículos aéreos no tripulados. Sin embargo, con el aumento en nodos de sensores, la carga computacional en el nodo de cómputo también aumenta. Específicamente, el filtrado y la reducción de datos en los nodos de aplicación añaden una carga energética para dispositivos con batería. En este documento, proponemos un sistema de preprocesamiento en el nodo de aplicación que requiere un bajo consumo de energía para la reducción de transmisión de datos. Basándonos en nuestras simulaciones, identificamos el tamaño mínimo de datos necesario para preservar la señal. Primero diseñamos el sistema de preprocesamiento utilizando un lenguaje de descripción de hardware para evaluar su rendimiento. Luego, implementamos el sistema MCU basado en bibliotecas abiertas, incluido el preprocesamiento IP propuesto, para evaluar su funcionamiento y sobrecarga. Nuestra implementación del sistema de preprocesamiento reduce la transmisión de datos en un 50% con una pérdida de información aceptable. Además, el área y el consumo de energía después de la síntesis lógica del preprocesamiento IP dentro de todo el sistema MCU se evalúan en solo un 3,6% y un 13,1%, respectivamente. Al realizar el preprocesamiento utilizando el MCU y el IP propuesto, se logra una reducción de potencia del 74,4% en comparación con el uso del núcleo MCU existente.
Descripción
El cómputo en el borde permite respuestas rápidas en entornos de IoT, como la operación de vehículos autónomos y vehículos aéreos no tripulados. Sin embargo, con el aumento en nodos de sensores, la carga computacional en el nodo de cómputo también aumenta. Específicamente, el filtrado y la reducción de datos en los nodos de aplicación añaden una carga energética para dispositivos con batería. En este documento, proponemos un sistema de preprocesamiento en el nodo de aplicación que requiere un bajo consumo de energía para la reducción de transmisión de datos. Basándonos en nuestras simulaciones, identificamos el tamaño mínimo de datos necesario para preservar la señal. Primero diseñamos el sistema de preprocesamiento utilizando un lenguaje de descripción de hardware para evaluar su rendimiento. Luego, implementamos el sistema MCU basado en bibliotecas abiertas, incluido el preprocesamiento IP propuesto, para evaluar su funcionamiento y sobrecarga. Nuestra implementación del sistema de preprocesamiento reduce la transmisión de datos en un 50% con una pérdida de información aceptable. Además, el área y el consumo de energía después de la síntesis lógica del preprocesamiento IP dentro de todo el sistema MCU se evalúan en solo un 3,6% y un 13,1%, respectivamente. Al realizar el preprocesamiento utilizando el MCU y el IP propuesto, se logra una reducción de potencia del 74,4% en comparación con el uso del núcleo MCU existente.