Σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων
Τα σύγχρονα δίκτυα αισθητήρων τροφοδοτούνται συνήθως από τυπικές μπαταρίες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μικρή διάρκεια ζωής τους. Μέχρι πρότινος η έρευνα εστίαζε σε εύρεση πρωτοκόλλων για πιο αποδοτική χρήση των αισθητήρων ώστε να καταναλώνεται η ελάχιστη δυνατή ενέργεια. Τα τελευταία χρόνια όμως έχε...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10100 |
| id |
nemertes-10889-10100 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Δίκτυα αισθητήρων Ασύρματη φόρτιση Πρωτόκολλα πληθυσμών Τοπολογίες δικτύων Ad hoc δίκτυα Κατασκευή δικτύου 621.319 Ad hoc networks Energy management Mobile nodes Wireless sensor networks Network formation Generalized population protocols Energy aware protocols Wireless energy transfer |
| spellingShingle |
Δίκτυα αισθητήρων Ασύρματη φόρτιση Πρωτόκολλα πληθυσμών Τοπολογίες δικτύων Ad hoc δίκτυα Κατασκευή δικτύου 621.319 Ad hoc networks Energy management Mobile nodes Wireless sensor networks Network formation Generalized population protocols Energy aware protocols Wireless energy transfer Τσολοβός, Δημήτριος Σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων |
| description |
Τα σύγχρονα δίκτυα αισθητήρων τροφοδοτούνται συνήθως από τυπικές μπαταρίες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μικρή διάρκεια ζωής τους. Μέχρι πρότινος η έρευνα εστίαζε σε εύρεση πρωτοκόλλων για πιο αποδοτική χρήση των αισθητήρων ώστε να καταναλώνεται η ελάχιστη δυνατή ενέργεια. Τα τελευταία χρόνια όμως έχει έρθει στο προσκήνιο η ασύρματη μεταφορά ενέργειας με χρήση συσκευών που μεταδίδουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα (φορτιστές) και μετατροπή τους από το δέκτη σε ηλεκτρική ενέργεια η οποία φορτίζει τις μπαταρίες των αισθητήρων.
Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος έχει ως σκοπό την ανάπτυξη και αξιολόγηση πρωτοκόλλων, τα οποία θα αξιοποιούν τη δυνατότητα ασύρματης μεταφοράς ενέργειας με χρήση ειδικών συσκευών φορτιστών, με στόχο τη διεύρυνση της διάρκειας ζωής του δικτύου, την αποδοτική αξιοποίηση της μεταδιδόμενης ενέργειας και τη διατήρηση της συνεκτικότητας του δικτύου. Διενεργήθηκαν αναλυτικά πειράματα τόσο με πραγματικές συσκευές, όσο και με τη χρήση προσομοιώσεων σε υπολογιστή για την αξιολόγηση των πρωτοκόλλων που αναπτύχθηκαν.
Στο δεύτερο μέρος, η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία διερευνά το πρόβλημα της αυτόνομης δημιουργίας τοπολογιών από πληθυσμούς συσκευών οι οποίες αλληλεπιδρούν τοπικά και έχουν τη δυνατότητα ασύρματης μεταφοράς και λήψης ενέργειας κατά τη διάρκεια των αλληλεπιδράσεων τους. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκε το πρόβλημα της δημιουργίας τοπολογίας αστέρα από τις συσκευές του πληθυσμού με την προσθήκη όμως, ότι οι συσκευές πρέπει να έχουν κατάλληλη κατανομή ενέργειας. Η ενέργεια κάθε συσκευής πρέπει να είναι ανάλογη με το βαθμό της. Επίσης, υποθέτουμε ότι σε όλες τις αλληλεπιδράσεις που περιλαμβάνουν μεταφορά ενέργειας, υπάρχει απώλεια ενέργειας η οποία δεν είναι εκ των προτέρων γνωστή. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας σχεδιάστηκαν και υλοποιήθηκαν τέσσερα πρωτόκολλα αλληλεπίδρασης και αναλύθηκε η απόδοσή τους με την εκτέλεση προσομοιώσεων. |
| author2 |
Νικολετσέας, Σωτήρης |
| author_facet |
Νικολετσέας, Σωτήρης Τσολοβός, Δημήτριος |
| format |
Thesis |
| author |
Τσολοβός, Δημήτριος |
| author_sort |
Τσολοβός, Δημήτριος |
| title |
Σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων |
| title_short |
Σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων |
| title_full |
Σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων |
| title_fullStr |
Σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων |
| title_full_unstemmed |
Σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων |
| title_sort |
σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10100 |
| work_keys_str_mv |
AT tsolobosdēmētrios schediasmoskaiaxiologēsēapodotikōnprōtokollōnasyrmatēsmetaphorasenergeiassediktyaaisthētērōn AT tsolobosdēmētrios designandevaluationofefficientprotocolsforwirelesspowertransferinsensornetworks |
| _version_ |
1799945013781594112 |
| spelling |
nemertes-10889-101002022-09-06T05:14:00Z Σχεδιασμός και αξιολόγηση αποδοτικών πρωτοκόλλων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε δίκτυα αισθητήρων Design and evaluation of efficient protocols for wireless power transfer in sensor networks Τσολοβός, Δημήτριος Νικολετσέας, Σωτήρης Tsolovos, Dimitrios Νικολετσέας, Σωτήρης Βλάχος, Κυριάκος Μπερμπερίδης, Κωνσταντίνος Δίκτυα αισθητήρων Ασύρματη φόρτιση Πρωτόκολλα πληθυσμών Τοπολογίες δικτύων Ad hoc δίκτυα Κατασκευή δικτύου 621.319 Ad hoc networks Energy management Mobile nodes Wireless sensor networks Network formation Generalized population protocols Energy aware protocols Wireless energy transfer Τα σύγχρονα δίκτυα αισθητήρων τροφοδοτούνται συνήθως από τυπικές μπαταρίες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μικρή διάρκεια ζωής τους. Μέχρι πρότινος η έρευνα εστίαζε σε εύρεση πρωτοκόλλων για πιο αποδοτική χρήση των αισθητήρων ώστε να καταναλώνεται η ελάχιστη δυνατή ενέργεια. Τα τελευταία χρόνια όμως έχει έρθει στο προσκήνιο η ασύρματη μεταφορά ενέργειας με χρήση συσκευών που μεταδίδουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα (φορτιστές) και μετατροπή τους από το δέκτη σε ηλεκτρική ενέργεια η οποία φορτίζει τις μπαταρίες των αισθητήρων. Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος έχει ως σκοπό την ανάπτυξη και αξιολόγηση πρωτοκόλλων, τα οποία θα αξιοποιούν τη δυνατότητα ασύρματης μεταφοράς ενέργειας με χρήση ειδικών συσκευών φορτιστών, με στόχο τη διεύρυνση της διάρκειας ζωής του δικτύου, την αποδοτική αξιοποίηση της μεταδιδόμενης ενέργειας και τη διατήρηση της συνεκτικότητας του δικτύου. Διενεργήθηκαν αναλυτικά πειράματα τόσο με πραγματικές συσκευές, όσο και με τη χρήση προσομοιώσεων σε υπολογιστή για την αξιολόγηση των πρωτοκόλλων που αναπτύχθηκαν. Στο δεύτερο μέρος, η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία διερευνά το πρόβλημα της αυτόνομης δημιουργίας τοπολογιών από πληθυσμούς συσκευών οι οποίες αλληλεπιδρούν τοπικά και έχουν τη δυνατότητα ασύρματης μεταφοράς και λήψης ενέργειας κατά τη διάρκεια των αλληλεπιδράσεων τους. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκε το πρόβλημα της δημιουργίας τοπολογίας αστέρα από τις συσκευές του πληθυσμού με την προσθήκη όμως, ότι οι συσκευές πρέπει να έχουν κατάλληλη κατανομή ενέργειας. Η ενέργεια κάθε συσκευής πρέπει να είναι ανάλογη με το βαθμό της. Επίσης, υποθέτουμε ότι σε όλες τις αλληλεπιδράσεις που περιλαμβάνουν μεταφορά ενέργειας, υπάρχει απώλεια ενέργειας η οποία δεν είναι εκ των προτέρων γνωστή. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας σχεδιάστηκαν και υλοποιήθηκαν τέσσερα πρωτόκολλα αλληλεπίδρασης και αναλύθηκε η απόδοσή τους με την εκτέλεση προσομοιώσεων. Modern wireless sensor networks are typically powered by small batteries. As a result, one of the main problems of WSNs is the short lifespan of the network. Until recently scientific research focused on the design of energy efficient protocols. Recent technological advances on wireless power transfer technology has opened up a new area of research. That of the design of protocols that utilize a new type of devices that are able to hold large amounts of energy and transfer it wirelessly to the network nodes. These devices are called chargers. This thesis, is divided in two main parts. In the first part, we investigate the problem of efficient and balanced Wireless Power Transfer in Sensor Networks. We employ wireless chargers that replenish the energy of network nodes. We propose two protocols that configure the activity of the chargers. One protocol performs wireless charging focused on the charging efficiency, while the other aims at proper balance of the chargers' residual energy. We conduct detailed experiments using real devices and we validate the experimental results via larger scale simulations. In the second part, the thesis addresses wirelessly networked populations of nodes (agents) that can both transmit and receive wireless power among each other, interacting locally in a peer to peer manner. In this setting, we study the important problem of network formation, in particular how the agents can distributively create a star structure. Extending the state of the art, we introduce energy considerations in network formation: in addition to the star construction, our goal is to achieve a certain target energy distribution among the agents. We assume a generalized, more realistic energy loss factor which may differ for each pairwise power exchange. We propose four interaction protocols aiming both to construct the star structure and also converge to the target energy distribution. Our protocols assume different amounts of network knowledge, achieving different trade-offs with performance, measured in terms of how close they get to the targeted energy distribution, as well as their energy efficiency and convergence time. 2017-02-13T07:27:24Z 2017-02-13T07:27:24Z 2016-11-16 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10100 gr 0 application/pdf |
