Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας
H συλλογή περιβαλλοντικής ενέργειας έχει πλέον καταστεί ως μια πολύ δημοφιλής τεχνική που σκοπό έχει την παράταση της διάρκειας ζωής των ασύρματων δικτύων αισθητήρων αλλά και των IoT συστημάτων, αξιοποιώντας ενέργεια διαφόρων μορφών, όπως ηλιακή, αιολική, θερμική κ.α. Σε ορισμένες περιπτώσεις μάλιστ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15818 |
| id |
nemertes-10889-15818 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Συλλογή περιβαλλοντικής ενέργειας Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Διανυσματικό μοντέλο Energy harvesting Wireless sensor networks Wireless Power Transfer Vector Model |
| spellingShingle |
Συλλογή περιβαλλοντικής ενέργειας Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Διανυσματικό μοντέλο Energy harvesting Wireless sensor networks Wireless Power Transfer Vector Model Κεριμάκης, Εμμανουήλ Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας |
| description |
H συλλογή περιβαλλοντικής ενέργειας έχει πλέον καταστεί ως μια πολύ δημοφιλής τεχνική που σκοπό έχει την παράταση της διάρκειας ζωής των ασύρματων δικτύων αισθητήρων αλλά και των IoT συστημάτων, αξιοποιώντας ενέργεια διαφόρων μορφών, όπως ηλιακή, αιολική, θερμική κ.α. Σε ορισμένες περιπτώσεις μάλιστα δίνει τη δυνατότητα μέχρι και για αδιάλειπτη λειτουργία του δικτύου. Πολλές μέθοδοι έχουν αναπτυχθεί για την αξιοποίησή της, οι οποίες συνεχώς βελτιώνονται τόσο από πλευράς υλικού όσο και από πλευράς των αλγορίθμων που αναπτύσσονται για την καλύτερη αξιοποίησή της ενέργειας.
Σε αυτά τα πλαίσια, ένας αλγοριθμικός τομέας ο οποίος χρήζει έρευνας, είναι η ανάπτυξη αποδοτικών πρωτοκόλλων δρομολόγησης τα οποία λαμβάνουν υπόψιν την ποσότητα συλλεγόμενης ενέργειας για τη λήψη αποφάσεων. Στην εργασία αυτή αρχικά γίνεται μελέτη πάνω στα δίκτυα αισθητήρων με συλλογή περιβαλλοντικής ενέργειας, και στη συνέχεια παρουσιάζεται η κατάλληλη τροποποίηση ενός πρωτοκόλλου δρομολόγησης της βιβλιογραφίας, με σκοπό, τόσο την αποτελεσματικότερη λειτουργία του, όσο και την αποδοτική αξιοποίηση της συλλεγόμενης από το περιβάλλον ενέργειας. Ο αλγόριθμος αξιολογείται μέσω προσομοιώσεων, απ' όπου επιβεβαιώνεται η αποδοτική λειτουργία του.
Παράλληλα, οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις έχουν μετατρέψει την ασύρματη μεταφορά ενέργειας σε μια τεχνολογία που μπορεί να λύσει περιορισμούς που προκύπτουν στα δίκτυα αυτά, όπως είναι η εξάρτηση από την τοποθεσία του κόμβου αισθητήρων ή η μη αδιάλειπτη λειτουργία. Σε αυτή τη διπλωματική μελετάμε την τοποθέτηση κόμβων και φορτιστών σε ένα ασύρματο σύστημα μεταφοράς ενέργειας για τη μεγιστοποίηση της ισχύος, για πρώτη φορά με τη χρήση του διανυσματικού μοντέλου. Συγκεκριμένα, παρουσιάζουμε offline και προσεγγιστικά πρωτόκολλα, ενώ παρέχουμε μια αξιολόγηση της απόδοσής τους. Ενδιαφέρον παρουσιάζει ότι τα ευρήματά υποδηλώνουν πως ακόμη και μια μικρή αλλαγή στην ακριβή τοποθέτηση των φορτιστών μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη λαμβανόμενη ισχύ. |
| author2 |
Kerimakis, Emmanouil |
| author_facet |
Kerimakis, Emmanouil Κεριμάκης, Εμμανουήλ |
| author |
Κεριμάκης, Εμμανουήλ |
| author_sort |
Κεριμάκης, Εμμανουήλ |
| title |
Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας |
| title_short |
Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας |
| title_full |
Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας |
| title_fullStr |
Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας |
| title_full_unstemmed |
Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας |
| title_sort |
αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15818 |
| work_keys_str_mv |
AT kerimakēsemmanouēl algorithmoibeltistopoiēsēsseasyrmatadiktyamesyllogēenergeias AT kerimakēsemmanouēl optimizationalgorithmsinwirelessnetworkswithenergyharvesting |
| _version_ |
1771297267479740416 |
| spelling |
nemertes-10889-158182022-09-05T14:00:51Z Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης σε ασύρματα δίκτυα με συλλογή ενέργειας Optimization algorithms in wireless networks with energy harvesting Κεριμάκης, Εμμανουήλ Kerimakis, Emmanouil Συλλογή περιβαλλοντικής ενέργειας Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Διανυσματικό μοντέλο Energy harvesting Wireless sensor networks Wireless Power Transfer Vector Model H συλλογή περιβαλλοντικής ενέργειας έχει πλέον καταστεί ως μια πολύ δημοφιλής τεχνική που σκοπό έχει την παράταση της διάρκειας ζωής των ασύρματων δικτύων αισθητήρων αλλά και των IoT συστημάτων, αξιοποιώντας ενέργεια διαφόρων μορφών, όπως ηλιακή, αιολική, θερμική κ.α. Σε ορισμένες περιπτώσεις μάλιστα δίνει τη δυνατότητα μέχρι και για αδιάλειπτη λειτουργία του δικτύου. Πολλές μέθοδοι έχουν αναπτυχθεί για την αξιοποίησή της, οι οποίες συνεχώς βελτιώνονται τόσο από πλευράς υλικού όσο και από πλευράς των αλγορίθμων που αναπτύσσονται για την καλύτερη αξιοποίησή της ενέργειας. Σε αυτά τα πλαίσια, ένας αλγοριθμικός τομέας ο οποίος χρήζει έρευνας, είναι η ανάπτυξη αποδοτικών πρωτοκόλλων δρομολόγησης τα οποία λαμβάνουν υπόψιν την ποσότητα συλλεγόμενης ενέργειας για τη λήψη αποφάσεων. Στην εργασία αυτή αρχικά γίνεται μελέτη πάνω στα δίκτυα αισθητήρων με συλλογή περιβαλλοντικής ενέργειας, και στη συνέχεια παρουσιάζεται η κατάλληλη τροποποίηση ενός πρωτοκόλλου δρομολόγησης της βιβλιογραφίας, με σκοπό, τόσο την αποτελεσματικότερη λειτουργία του, όσο και την αποδοτική αξιοποίηση της συλλεγόμενης από το περιβάλλον ενέργειας. Ο αλγόριθμος αξιολογείται μέσω προσομοιώσεων, απ' όπου επιβεβαιώνεται η αποδοτική λειτουργία του. Παράλληλα, οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις έχουν μετατρέψει την ασύρματη μεταφορά ενέργειας σε μια τεχνολογία που μπορεί να λύσει περιορισμούς που προκύπτουν στα δίκτυα αυτά, όπως είναι η εξάρτηση από την τοποθεσία του κόμβου αισθητήρων ή η μη αδιάλειπτη λειτουργία. Σε αυτή τη διπλωματική μελετάμε την τοποθέτηση κόμβων και φορτιστών σε ένα ασύρματο σύστημα μεταφοράς ενέργειας για τη μεγιστοποίηση της ισχύος, για πρώτη φορά με τη χρήση του διανυσματικού μοντέλου. Συγκεκριμένα, παρουσιάζουμε offline και προσεγγιστικά πρωτόκολλα, ενώ παρέχουμε μια αξιολόγηση της απόδοσής τους. Ενδιαφέρον παρουσιάζει ότι τα ευρήματά υποδηλώνουν πως ακόμη και μια μικρή αλλαγή στην ακριβή τοποθέτηση των φορτιστών μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη λαμβανόμενη ισχύ. Energy harvesting has become a very popular technique that aims to extend the life of wireless sensor networks and IoT systems, utilizing energy of various forms, such as solar, wind, thermal, etc. In some cases, it even achieves perpetual operation of the network. Many such methods have been developed, which are constantly being improved both in terms of material and in terms of algorithms being developed to make the best use of the collected energy. In this context, an algorithmic area that needs research is the development of efficient routing protocols that take into account the amount of energy collected for decision making. In this work, first a study is made on the sensor networks with energy harvesting, and then the modification of a routing protocol of the literature is presented, aiming both at its more efficient operation as well as the effective utilization of the energy collected from the environment. The algorithm is evaluated through simulations, from which its efficient operation is confirmed. At the same time, recent technological advancements have made wireless power transfer a technology that can solve the constraints that arise in these networks, such as the dependence of the power on the location of the sensor nodes or the non-continuous operation. In this thesis we study the placement of nodes and chargers in a wireless power transmission system to maximize power, for the first time under the vector model. Specifically, we present offline and approximation algorithms, while providing an evaluation of their performance. Interestingly, our findings suggest that even a small change in the exact placement of the chargers can significantly improve the power received. 2022-02-24T09:06:11Z 2022-02-24T09:06:11Z 2021-11 http://hdl.handle.net/10889/15818 gr application/pdf |
