عنوان

بهینه سازی انرژی در شبکه‌های اینترنت اشیاء مجهز به پهپاد با قابلیت توان رسانی بی‌سیم دو طرفه کامل

شماره

پ۲۹۵۱۵

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بهینه سازی انرژی در شبکه‌های اینترنت اشیاء مجهز به پهپاد با قابلیت توان رسانی بی‌سیم دو طرفه کامل

نام نخستين پديدآور

لیلا فتح الهی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی برق و کامپیوتر

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۲

نام خاص و کميت اثر

۸۷ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی برق، گرایش مخابرات_سیستم

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۲/۰۶/۲۷

متن يادداشت

اینترنت اشیاء به عنوان یکی از برجسته‌ترین فناوری‌های عصر حاضر، اشیاء فیزیکی مربوط به امور روزمره ما را به هم متصل می‌کند تا آن‌ها را کنترل کند. این فناوری توجه مصرف کنندگان را در بخش‌های مختلف از جمله پروژه‌های صنعتی، کشاورزی، مراقبت‌های بهداشتی، نظامی و ... به خود جلب کرده است. در این چارچوب، اتصال گسترده یکی از مسائل کلیدی است. این امر به ویژه زمانی اهمیت پیدا می‌کند که انتظار می‌رود سیستم‌های اینترنت اشیاء یک منطقه جغرافیایی بزرگ یا منطقه‌ای را پوشش دهند که اتصالات شبکه زمینی به آن دسترسی ندارند. وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) از سال‌ها پیش به دلیل داشتن ویژگی‌های خاص در این حوزه مورد توجه قرار گرفته‌اند. پهپادها به علت تحرک و انعطاف پذیری می‌توانند به عنوان ایستگاه‌ پایه‌ي هوایی، جهت افزایش ناحیه تحت پوشش، ظرفیت، بهره‌ وری انرژی و قابلیت اطمینان در شبکه‌های بی‌سیم و ایستگاه‌های سیار مخابراتی مورد استفاده قرار بگیرند. با تجهیز کردن پهپاد به فناوری چند ورودی-چند خروجی و ایجاد چندین نسخه از یک سیگنال، فرصت‌های بیشتری برای دسترسی داده‌ها به آنتن گیرنده بدون محو شدگی فراهم می‌شود که باعث افزایش نسبت سیگنال به نویز و ظرفیت سیستم‌های فرکانس رادیویی جهت ایجاد اتصال پایدارتر می‌شود. در این پژوهش، ما یک طراحی جدید برای شبکه‌های اینترنت اشیاء مجهز به پهپاد با بال چرخشی با قابلیت توان رسانی بی‌سیم دو طرفه کامل ارائه می‌کنیم. در این شبکه، پهپاد مجهز به آرایه‌ی آنتنی و K حسگر که به صورت تصادفی در شبکه توزیع شده‌اند، مجهز به یک آنتن برای برقراری ارتباط هستند. پهپاد، به عنوان یک نقطه دسترسی ترکیبی، با ارسال انرژی، حسگرها را شارژ کرده و اطلاعات را از آن‌ها جمع آوری می‌کند. سپس برای مدیریت زمان و بهینه ‌سازی انرژی، حسگرها را به N گروه‌ تقسیم می‌کنیم تا پهپاد مجهز به فناوری چند ورودی-چند خروجی بتواند در زمان کل T به حسگرهای یک گروه خدمات رسانی کند. در ادامه، ما سعی کرده‌ایم تا با استفاده از طرح دسترسی چندگانه تقسیم زمانی برای دریافت اطلاعات از کاربران، اجرای ساده طرح انتقال توان بی‌سیم را در حسگرها ارائه دهیم. به عبارت دیگر، حسگرهای هر گروه زمانی از پهپاد انرژی دریافت می‌کنند که پهپاد روی حسگرهای گروه قبلی شناور باشد و یا پهپاد از بالای گروه قبلی به سمت گروه فعلی پرواز کند. حسگرهای هر گروه زمانی اطلاعات خود را برای پهپاد ارسال می‌کنند که پهپاد بر فراز گروه آن‌ها شناور است. تحت این فرضیات، ما دو مسئله بهینه ‌سازی را فرمول بندی ادامه چکیده پایان نامه: می‌کنیم: مسئله بیشینه سازی مجموع توان عملیاتی نهایی و مسئله کمینه ‌سازی زمان کل. نتایج عددی نشان می‌دهد که شبکه بهینه پیشنهادی ما عملکرد بهتری نسبت به شبکه‌های موجود ارائه می‌دهد. در واقع، طراحی جدید ما می‌تواند حسگرهای بیشتری را به قیمت استفاده از آنتن‌های بیشتر در مقایسه با شبکه‌های معمولی ارائه دهد.

متن يادداشت

Abstract:Internet of Things (IOT) is one of the most prominent technologies of the present era that connects physical objects related to our daily affairs in order to control them. This technology has attracted the attention of consumers in various sectors, including industrial projects, agriculture, health care, military, etc. In this framework, widespread connectivity is one of the key issues. This becomes especially important when IoT systems are expected to cover a large geographic area or an area that cannot be reached by terrestrial network connections. Unmanned aerial vehicles (UAVs) have been receiving attention in this field for years due to their special features. The UAV can be used as base air stations to increase coverage, capacity, energy efficiency and reliability in wireless networks and mobile telecommunication stations, due to mobility, flexibility and key programs in telecommunication systems. By equipping the UAV with multi input-multi output (MIMO) technology and creating multiple copies of the same signal, more opportunities are provided for data to reach the receiver antenna without fading, which increases the signal-to-noise ratio and the capacity of radio frequency systems to establish a more stable connection. In this paper, we propose a novel design for the rotary-wing unmanned aerial vehicle-enabled full-duplex wireless-powered Internet of Things networks. In this network, the UAV equipped with the antenna array, and the K IOT sensors, which are distributed randomly, use single-antenna to communicate. By sending the energy, the UAV as a hybrid access point, charges the sensors and collects information from them. Then, to manage the time and optimize the energy, we divide the sensors into N groups, so that the UAV equipped with multi-input multi-output technology can serve the sensors in a group, during the total time T. We try to provide a simple implementation of the wireless power transfer protocol in the sensors by using the time division multiple access scheme to receive information from the users. In other words, the sensors of each group receive energy from the UAV when it hovers over the sensors of the previous group and also when the UAV flies over the previous group to the current group. The sensors of each group send their information to the UAV when the UAV is hovering over their group. Under these assumptions, we formulate two optimization problems: a sum throughput maximization problem, and a total time minimization problem. Numerical results show that our proposed optimal network provides better performance than the existing networks. In fact, our novel design can serve more sensors at the cost of using more antennas compared to that of conventional networks.

عنوان گونه گون

Energy optimization for Full-Duplex Rotary-Wing UAV-Enabled Wireless-Powered IOT Networks

عنصر شناسه اي

‏فتح الهی،

ساير عناصر نام

‏لیلا

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

‏محصل فقهی،

عنصر شناسه اي

آتشبار،

ساير عناصر نام

‏محمود

ساير عناصر نام

‏ محمود

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

تبریز