بررسی اثرات توابع هدف RPL در برداشت انرژی حسگرهای مجهز به ترموالکتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت ایران

10.22034/csj.2023.429852.1002

چکیده

افزایش قابلیت اطمینان و بهره‌وری در شبکه‌های حسگر بی‌سیم نیازمند دقت در مدیریت مصرف انرژی است. همچنین حفظ انرژی موردنیاز برای اجرای وظایف متعدد در شبکه‌های حسگر بی‌سیم، یکی از چالش‌های اساسی در تشکیل این شبکه‌ها محسوب می‌شود. باتوجه‌به تحقیقات انجام شده، بخش مسیریابی و ارسال و دریافت بسته‌ها تا حدود 55% از مصرف انرژی هر دستگاه در شبکه‌های حسگر بی‌سیم را به خود اختصاص می‌دهد.. به منظور مدیریت موثر انرژی در شبکه‌های کم‌توان و کاهش اتلاف انرژی، پروتکل RPL به‌عنوان یک استاندارد مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که توابع هدف در پروتکل RPL نقش حیاتی در مسیریابی ایفا می‌کنند، در بسیاری از تحقیقات پیشین از معیار انرژی مصرفی در توابع هدف به‌منظور بهینه‌سازی مصرف انرژی استفاده شده است. به‌عنوان یک اقدام مؤثر در راستای تأمین انرژی و افزایش طول عمر باتری، از برداشتگرهای انرژی در گره‌های شبکه‌های حسگر بی‌سیم استفاده می‌شود. در این راستا، ما در گام اول، بررسی جامعی از پژوهش‌های پیشین در زمینه برداشتگرهای انرژی انجام داده‌ایم تا چالش‌ها و امکانات مرتبط با فناوری‌های مختلف را به دقت بررسی کنیم. سپس با در نظر گرفتن یک روش مناسب، یک بستر عملی را برای ارزیابی میزان انرژی برداشت شده از محیط ارائه داده و درک چالش‌های موجود در این مسیر را معرفی کرده، سپس نتایج ارزیابی‌ها را به دقت تحلیل و بررسی خواهیم کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]
A.Iftikhar, H.Lim Meng, M.Abdelrhman, I.Syed Asad, M.S.Leong, "Scopes, challenges and approaches of energy harvesting for wireless sensor nodes in machine condition monitoring systems: A review," Measurement, vol. 183, no. 0263-2241, p. 109856, 2021
[2]
Shakya, Nikesh Man and Mani, Mehdi and Crespi, Noel, "SEEOF: Smart energy efficient objective function: Adapting RPL objective function to enable an IPv6 meshed topology solution for battery operated smart meters," in 2017 Global Internet of Things Summit (GIoTS), IEEE, 2017, pp. 1—6
[3]
"Pedal: power-delay product objective function for internet of things applications," in Safaei, Bardia and Salehi, Ali Asghar Mohammad and Shirbeigi, Maryam and Monazzah, Amir Mahdi Hosseini and Ejlali, Alireza, 2019, pp. 892--895.
[4]
Mortazavi, Farzaneh and Khansari, Mohammad, "An energy-aware RPL routing protocol for internet of multimedia things," in Proceedings of the international conference on smart cities and internet of things, 2018, pp. 1--6.
[5]
Basaloom, Abdullah Ahmed S and Habaebi, Mohamed Hadi and Khan, Sheroz and Shaikh, Faraz Ahmed, "Increasing RPL-based LLN Lifespan using Harvested Solar Energy," in 2019 IEEE International Conference on Smart Instrumentation, Measurement and Application (ICSIMA), IEEE, 2019, pp. 1--6
[6]
Min, Minghui and Xiao, Liang and Chen, Ye and Cheng, Peng and Wu, Di and Zhuang, Weihua, "Learning-based computation offloading for IoT devices with energy harvesting," IEEE Transactions on Vehicular Technology, pp. 1930--1941, 2019
[7]
H.Lamaazi, N.Benamar, J.Jara, "RPL-based networks in static and mobile environment: A performance assessment analysis," Journal of King Saud University - Computer and Information Sciences, vol. 20, no. 3, pp. 320-333, 2017.
[8]
S. R. Lalani, A. A. M. Salehi, H. Taghizadeh, B. Safaei, A. M. H. Monazzah, A. Ejlali, "REFER: A Reliable and Energy-Efficient RPL for Mobile IoT Applications," 2020 CSI/CPSSI International Symposium on Real-Time and Embedded Systems and Technologies (RTEST), pp. 1-8, 2020.
[9]
Azzedin, Farag, and Hussah Albinali. "Security in internet of things: Rpl attacks taxonomy." In The 5th International Conference on Future Networks & Distributed Systems, pp. 820-825. 2021.
[10]
Y. Luo, L. Pu, "Practical Issues of RF Energy Harvest and Data Transmission in Renewable Radio Energy Powered IoT," IEEE Transactions on Sustainable Computing, 2020.
[11]
NesrineJaziri, AydaBoughamoura, JensMüller, BrahimMezghani, FaresTounsi, MohammedIsmail, "A comprehensive review ofThermoelectric Generators: Technologies and common applications," Energy Reports, vol. 6, pp. 264-287, 2020.
[12]
Rafiee, M., A. Siadatan, E. Afjei, and E. Zarei Ali Abadi. "Improving the efficiency of thermal power plant using thermoelectric material." In 2012 4th International Conference on Intelligent and Advanced Systems (ICIAS2012), vol. 1, pp. 450-454. IEEE, 2012.
[13]
Snyder, G., Toberer, E. Complex thermoelectric materials. Nature Mater 7, 105–114 (2008). https://doi.org/10.1038/nmat2090
[14]
www.circuitstate.com/esp32-wroom-32_datasheet_en.pdf.
[15]
K.Adu-Manu, N.Adam, C.Tapparello, H.Ayatollahi, "Energy-harvesting wireless sensor networks (EH-WSNs): A review," ACM Transactions on Sensor Networks, vol. 14, pp. 1-50, 2019.