Алгоритмы, описывающие наиболее эффективные способы передачи данных и мощности между беспроводными датчиками и центральным концентратором, могут помочь в разработке больших сетей интеллектуальных устройств.Связанные между собой беспроводные устройства становятся все более распространенными.
Например, умные бытовые приборы могут передавать или получать данные, чтобы пользователи могли удаленно управлять отоплением или освещением, а сети удаленных датчиков могут помочь в сборе данных об окружающей среде, таких как качество воды или загрязнение воздуха. Этот быстроразвивающийся «Интернет вещей» может позволить увидеть миллиарды датчиков, развернутых в городах, домах, офисах и фабриках.Но многие датчики полагаются на аккумулятор, что может ограничивать их использование. «Заменить батареи после нескольких лет развертывания будет проблематично», — объясняет Чин Кеонг Хо из Сингапурского агентства науки, технологий и научно-исследовательского института исследований в области информационных технологий. «Датчики могут быть разбросаны по всему городу, и в некоторых местах замена батарей может быть непрактичной или опасной».Одна из альтернатив — построить сеть связи с беспроводным питанием (WPCN), содержащую датчики, которые могут собирать энергию из радиоволн, передаваемых центральным концентратором.
Суперконденсаторы предлагают многообещающий способ хранения этой энергии, поскольку они меньше по размеру и заряжаются быстрее, чем аккумуляторные батареи. Они также могут работать в течение многих лет циклов зарядки-разрядки без потери производительности. Однако суперконденсаторы не могут хранить энергию в течение длительного времени, потому что они склонны к саморазряду.
Это означает, что датчик может не сохранять мощность для передачи данных, если он обменивается данными с концентратором только каждые несколько недель.Хо и его коллеги разработали стратегию решения этой проблемы. Они вычислили наилучшие способы планирования передачи данных по сети датчиков, оснащенных суперконденсаторами, чтобы у каждого датчика была энергия, необходимая для отправки данных обратно в концентратор [1].
Во-первых, они стремились максимизировать общий объем данных и мощность, которые могут быть переданы за заданное время, и разработали алгоритм, описывающий оптимальное решение. «Оптимальный алгоритм, который мы разработали, работает значительно лучше, чем традиционный метод», — говорит Хо.Исследователи также разработали второй алгоритм, чтобы минимизировать общее время зарядки и передачи, необходимое для однократной связи с каждым датчиком в сети. Этот алгоритм также учитывает различия в качестве канала связи между разными датчиками.
В будущем эти алгоритмы должны помочь в разработке более эффективных сетей WPCN, и сейчас команда тестирует их на прототипах беспроводного питания в лаборатории.Аффилированные с A * STAR исследователи, участвующие в этом исследовании, из Института исследований инфокоммуникаций A * STAR. Для получения дополнительной информации об исследованиях группы посетите веб-страницу Energy-Aware Communications Lab.Ссылка[1] Канг, X., Ho, C.K.
Sun, S. Полнодуплексная беспроводная коммуникационная сеть с энергопотреблением. IEEE Transactions on Wireless Communications 14, 5539-5551 (2015).