Lågströmskommunikationsprotokoll såsom 6LoWPAN har använts i stor utsträckning för applikationer som kräver mindre energiförbrukning för trådlös kommunikation på korta avstånd, exempelvis IoT-enheter. Eftersom antalet sådana enheter ökar blir det allt viktigare att överväga ambient energy harvesting som en energikälla för att driva sådana enheter. Det framkallar ett behov av att ompröva designen av ett energieffektivt kommunikationsprotokoll som gör det möjligt för sensorer och aktuatorer att använda den utvunna energin för beräkning och kommunikation. Eftersom den utvunna energin från en energikälla är begränsad och det tar tid för en enhet att samla tillräckligt med energi för datahantering och kommunikation, finns det ett behov av att undersöka energibudgeten och bestämma de kritiska parametrarna som påverkar energiförbrukningen för trådlös kommunikation. En analys av energiförbrukningen utfördes genom att anpassa en Python-modell och simuleringar genomfördes för att hjälpa till att förstå påverkan av nyckelparametrar på energiförbrukningen med hänsyn till en lämplig radio frequency energy harvesting (RF-EH) för “zero” energienheter. I examensarbetet föreslås designöverväganden för ett nytt lågströmskommunikationsprotokoll för “zero” energienheter. Resultaten visade att adaptive data rate (ADR) har en stor betydelse för energibesparingar. Med lämpliga överföringsparametrar inställda kan energiförlusterna för omsändningar och kollisioner minskas. Det är också möjligt att införa en schemaläggningsalgoritm för kommunikationsprocessen för förbättrad kollisionsundvikande. De föreslagna designövervägandena kan tillämpas i framtida arbeten för att förbättra kortdistanskommunikationsprotokollet för “zero” energienheter. / Low power communication protocols such as 6LoWPAN have been widely used on applications that require less energy consumption for short-range wireless communication, for example, Internet of Thing (IoT) devices. As the amount of these devices escalates, it becomes increasingly important to consider ambient energy harvesting (EH) as an energy source to power such devices. This induces a need to reconsider the design of an energy-efficient data transfer protocol that enables the sensors and actuators to utilize the harvested energy for computing and communication. As the harvested energy from an energy source is limited and it takes time for a device to accumulate enough energy for data processing and communication, there is a need to investigate the energy budget and determine the critical parameters that affect the energy consumption for wireless communication. An energy consumption analysis was performed by adapting a Python model, and simulations were carried out to help understand the impact of key parameters on energy consumption while considering a suitable range for radio frequency (RF) energy harvesting “zero” energy devices. The thesis project aims to propose the design considerations of a new low-power communication protocol for “zero” energy devices. The results showed that adaptive data rate (ADR) has a major contribution to energy saving. With suitable transmitting parameters set, the energy waste of retransmissions and collisions could be reduced. It is also possible to introduce a scheduling algorithm to the communication process for improved collision avoidance. The proposed design considerations can be applied in future work to improve the shortrange communication protocol for zero-energy devices.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-340730 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Zhang, Jiayue |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:784 |
Page generated in 0.0023 seconds