Recently, intermittent computing (IC) has received tremendous attention due to its high potential in perpetual sensing for Internet-of-Things (IoT). By harvesting ambient energy, battery-free devices can perform sensing intermittently without maintenance, thus significantly improving IoT sustainability. To build a practical intermittently-powered sensing system, efficient routing across battery-free devices for data delivery is essential. However, the intermittency of these devices brings new challenges, rendering existing routing protocols inapplicable. In this paper, we propose RICS, the first-of-its-kind routing scheme tailored for intermittently-powered sensing systems. RICS features two major designs, with the goal of achieving low-latency data delivery on a network built with battery-free devices. First, RICS incorporates a fast topology construction protocol for each IC node to establish a path towards the sink node with the least hop count. Second, RICS employs a low-latency message forwarding protocol, which incorporates an efficient synchronization mechanism and a novel technique called pendulum-sync to avoid the time-consuming repeated node synchronization. Our evaluation based on an implementation in OMNeT++ and comprehensive experiments with varying system settings show that RICS can achieve orders of magnitude latency reduction in data delivery compared with the baselines.


翻译:最近,间歇计算(IC)因其在物联网(IoT)持续感知中的巨大潜力而备受关注。通过收集环境能量,无电池设备能够无需维护地执行间歇性感知,从而显著提升物联网的可持续性。为构建实用的间歇供电传感系统,实现无电池设备间高效的数据传输路由至关重要。然而,这些设备的间歇性带来了新挑战,使得现有路由协议不再适用。本文提出RICS——首款专为间歇供电传感系统定制的路由方案。为实现基于无电池设备构建的网络中低延迟数据传输,RICS包含两大核心设计:首先,集成快速拓扑构建协议,使每个IC节点能以最少跳数建立到汇聚节点的路径;其次,采用低延迟消息转发协议,该协议融合高效同步机制与名为"摆锤同步"(pendulum-sync)的新颖技术,以避免耗时的重复节点同步。基于OMNeT++实现的评估及多种系统参数下的综合实验表明,与基线方案相比,RICS可将数据传输延迟降低数个数量级。

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