Αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών
Οι τεχνικές διατήρησης και αναπλήρωσης ενέργειας σε ασύρματα δίκτυα επικοινωνιών έχουν γίνει ιδιαίτερα δημοφιλείς τα τελευταία χρόνια. Οι ραγδαίες τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα της Ασύρματης Μεταφοράς Ενέργειας (Wireless power transfer (WPT) ή wireless energy transfer) έχουν μεγάλη επίδραση...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10739 |
| id |
nemertes-10889-10739 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Κατανεμημένοι αλγόριθμοι Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Ασύρματη φόρτιση Ενεργειακή αποδοτικότητα Distributed algorithms Power networks Power optimization Wireless power transfer Power management Algorithms Models Charger 621.319 |
| spellingShingle |
Κατανεμημένοι αλγόριθμοι Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Ασύρματη φόρτιση Ενεργειακή αποδοτικότητα Distributed algorithms Power networks Power optimization Wireless power transfer Power management Algorithms Models Charger 621.319 Κατσιδήμας, Ιωάννης Αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών |
| description |
Οι τεχνικές διατήρησης και αναπλήρωσης ενέργειας σε ασύρματα δίκτυα
επικοινωνιών έχουν γίνει ιδιαίτερα δημοφιλείς τα τελευταία χρόνια. Οι ραγδαίες τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα της Ασύρματης
Μεταφοράς Ενέργειας (Wireless power transfer (WPT) ή wireless energy transfer) έχουν μεγάλη επίδραση στα δίκτυα αισθητήρων και σε άλλα ενεργειακώς περιορισμένα δίκτυα επικοινωνίας και άνοιξαν το δρόμο για νέες μεθόδους στη διαχείριση ενέργειας σε συστήματα ασύρματων συσκευών. Μέχρι πρότινος η υπάρχουσα έρευνα κυρίως εστίαζε στη μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής του δικτύου, βελτίωση της
αποδοτικότητας της φόρτισης, ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης κατά την
φόρτιση κ.α. Πλέον οι πιο πρόσφατες ερευνητικές εργασίες έχουν ήδη αρχίσει να εξετάζουν τις αλγοριθμικές λύσεις για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που ανακύπτουν. Ωστόσο, αυτες οι εργασίες περιορίζονται από τη μοντελοποίηση του συστήματος, και πιο συγκεκριμένα τη μονοδιάστατη αφαίρεση που προτείνεται από τον τύπο του Friis για την ισχύ που λαμβάνεται από μία κεραία κάτω από εξιδανικευμένες συνθήκες δοθέντος μιας άλλης κεραίας σε κάποια απόσταση μακρυά.
Σκοπός της μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση νέων
αλγοριθμικών τεχνικών αποδοτικής ασύρματης φόρτισης μέσω
ηλεκτομαγνητικών κυμάτων με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας φόρτισης.
Διαφορετικά από τις υπάρχουσες ερευνητικές εργασίες, χρησιμοποιούμε ένα μοντέλο το οποίο προκύπτει φυσικά από τη θεμελιώδη αρχή της επαλληλίας των κυμάτων σε πεδία ενέργειας. Αυτό το μοντέλο έχει αποδειχθεί ότι είναι πιο ρεαλιστικό από άλλα μονοδιάστατα μοντέλα που έχουν έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν και λαμβάνει υπόψην του τα φαινόμενα συμβολής και απόσβεσης. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, ορίζουμε δυο νέα ενδιαφέροντα προβλήματα για τη διαμόρφωση των πομπών ασύρματης ενέργειας, έτσι ώστε να μεγιστοποιηθεί η συνολική ισχύς στο σύστημά μας και αποδεικνύουμε ότι το πρώτο πρόβλημα μπορεί να λυθεί σε πολυωνυμικό χρόνο. Παρουσιάζεται επίσης μια κατανεμημένη λύση που εκτελείται σε ψευδο-πολυωνυμικό χρόνο και χρησιμοποιεί διαφορετικά επίπεδα γνώσης του δικτύου και θα παρέχει θεωρητικές εγγυήσεις απόδοσης. Τέλος, δίνονται τρεις αλγόριθμοι για το δεύτερο πρόβλημα και η εκτενής πειραματική τους αξιολόγηση. |
| author2 |
Νικολετσέας, Σωτήρης |
| author_facet |
Νικολετσέας, Σωτήρης Κατσιδήμας, Ιωάννης |
| format |
Thesis |
| author |
Κατσιδήμας, Ιωάννης |
| author_sort |
Κατσιδήμας, Ιωάννης |
| title |
Αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών |
| title_short |
Αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών |
| title_full |
Αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών |
| title_fullStr |
Αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών |
| title_full_unstemmed |
Αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών |
| title_sort |
αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10739 |
| work_keys_str_mv |
AT katsidēmasiōannēs apodotikesmethodoiasyrmatēsmetaphorasenergeiasseadomētadiktyaepikoinōniōn AT katsidēmasiōannēs efficientmethodsofwirelesspowertransferinadhocwirelesscommunicationnetworks |
| _version_ |
1771297251807723520 |
| spelling |
nemertes-10889-107392022-09-05T14:06:01Z Αποδοτικές μέθοδοι ασύρματης μεταφοράς ενέργειας σε αδόμητα δίκτυα επικοινωνιών Efficient methods of wireless power transfer in ad-hoc wireless communication networks Κατσιδήμας, Ιωάννης Νικολετσέας, Σωτήρης Νικολετσέας, Σωτήρης Βλάχος, Κυριάκος Μπερμπερίδης, Κωνσταντίνος Katsidimas, Ioannis Κατανεμημένοι αλγόριθμοι Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Ασύρματη φόρτιση Ενεργειακή αποδοτικότητα Distributed algorithms Power networks Power optimization Wireless power transfer Power management Algorithms Models Charger 621.319 Οι τεχνικές διατήρησης και αναπλήρωσης ενέργειας σε ασύρματα δίκτυα επικοινωνιών έχουν γίνει ιδιαίτερα δημοφιλείς τα τελευταία χρόνια. Οι ραγδαίες τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα της Ασύρματης Μεταφοράς Ενέργειας (Wireless power transfer (WPT) ή wireless energy transfer) έχουν μεγάλη επίδραση στα δίκτυα αισθητήρων και σε άλλα ενεργειακώς περιορισμένα δίκτυα επικοινωνίας και άνοιξαν το δρόμο για νέες μεθόδους στη διαχείριση ενέργειας σε συστήματα ασύρματων συσκευών. Μέχρι πρότινος η υπάρχουσα έρευνα κυρίως εστίαζε στη μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής του δικτύου, βελτίωση της αποδοτικότητας της φόρτισης, ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης κατά την φόρτιση κ.α. Πλέον οι πιο πρόσφατες ερευνητικές εργασίες έχουν ήδη αρχίσει να εξετάζουν τις αλγοριθμικές λύσεις για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που ανακύπτουν. Ωστόσο, αυτες οι εργασίες περιορίζονται από τη μοντελοποίηση του συστήματος, και πιο συγκεκριμένα τη μονοδιάστατη αφαίρεση που προτείνεται από τον τύπο του Friis για την ισχύ που λαμβάνεται από μία κεραία κάτω από εξιδανικευμένες συνθήκες δοθέντος μιας άλλης κεραίας σε κάποια απόσταση μακρυά. Σκοπός της μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση νέων αλγοριθμικών τεχνικών αποδοτικής ασύρματης φόρτισης μέσω ηλεκτομαγνητικών κυμάτων με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας φόρτισης. Διαφορετικά από τις υπάρχουσες ερευνητικές εργασίες, χρησιμοποιούμε ένα μοντέλο το οποίο προκύπτει φυσικά από τη θεμελιώδη αρχή της επαλληλίας των κυμάτων σε πεδία ενέργειας. Αυτό το μοντέλο έχει αποδειχθεί ότι είναι πιο ρεαλιστικό από άλλα μονοδιάστατα μοντέλα που έχουν έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν και λαμβάνει υπόψην του τα φαινόμενα συμβολής και απόσβεσης. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, ορίζουμε δυο νέα ενδιαφέροντα προβλήματα για τη διαμόρφωση των πομπών ασύρματης ενέργειας, έτσι ώστε να μεγιστοποιηθεί η συνολική ισχύς στο σύστημά μας και αποδεικνύουμε ότι το πρώτο πρόβλημα μπορεί να λυθεί σε πολυωνυμικό χρόνο. Παρουσιάζεται επίσης μια κατανεμημένη λύση που εκτελείται σε ψευδο-πολυωνυμικό χρόνο και χρησιμοποιεί διαφορετικά επίπεδα γνώσης του δικτύου και θα παρέχει θεωρητικές εγγυήσεις απόδοσης. Τέλος, δίνονται τρεις αλγόριθμοι για το δεύτερο πρόβλημα και η εκτενής πειραματική τους αξιολόγηση. Rapid technological advances in the domain of Wireless Power Transfer (WPT) pave the way for novel methods for power management in systems of wireless devices and recent research works have already started considering algorithmic solutions for tackling emerging problems. However, those works are limited by the system modelling, and more specifically the one-dimensional abstraction suggested by Friis formula for the power received by one antenna under idealized conditions given another antenna some distance away. Different to those works, we use a model which arises naturally from fundamental properties of the superposition of energy fields. This model has been shown to be more realistic than other one-dimensional models that have been used in the past and can capture superadditive and cancellation effects. Under this model, we define two new interesting problems for configuring the wireless power transmitters so as to maximize the total power in the system and we prove that the first problem can be solved in polynomial time. We present a distributed solution that runs in pseudo-polynomial time and uses various knowledge levels and we provide theoretical performance guarantees. Finally, we design three heuristics for the second problem and evaluate them experimentally. 2017-10-20T08:18:58Z 2017-10-20T08:18:58Z 2016-10-05 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10739 gr 0 application/pdf |
