物聯(lián)網(wǎng)的未來:無源傳輸網(wǎng)絡簡介

責任編輯:cres

2019-11-21 14:38:27

摘自:今日頭條

在未來物聯(lián)網(wǎng)中,網(wǎng)絡節(jié)點可以是無源的(battery free),即節(jié)點自身不配備或不主要依賴電池等電源設備,而是從環(huán)境中獲取能量,支撐數(shù)據(jù)的感知、傳輸和分布式計算。這一未來新型網(wǎng)絡又稱為無源傳輸網(wǎng)絡。

在未來物聯(lián)網(wǎng)中,網(wǎng)絡節(jié)點可以是無源的(battery free),即節(jié)點自身不配備或不主要依賴電池等電源設備,而是從環(huán)境中獲取能量,支撐數(shù)據(jù)的感知、傳輸和分布式計算。這一未來新型網(wǎng)絡又稱為無源傳輸網(wǎng)絡。
 
在無源傳輸網(wǎng)絡中,節(jié)點能量不一定是其自身所固有的。節(jié)點之間能夠通過無線方式進行能量交換。由于目前技術的局限,無源節(jié)點能量獲取時間長,能量積蓄小,導致無源傳輸網(wǎng)的核心任務(數(shù)據(jù)的感知、無線傳輸和分布式計算)皆為能量所限,唯能量是從。節(jié)點在傳輸與計算過程中如何節(jié)省能量、提高效率不再是第一核心任務,如何利用節(jié)點當前的能量完成盡可能多的傳輸與計算任務成為首要目標。因此,無源傳輸網(wǎng)是以能量為中心、以數(shù)據(jù)為核心的無線網(wǎng)絡,具有如下特性:
 
1. 能量震蕩性
 
由于節(jié)點能夠從周圍環(huán)境獲取能量,因此節(jié)點的能量不再是單一的由高至低的靜態(tài)變化趨勢,而是呈時高時低的動態(tài)變化狀態(tài)。當節(jié)點在執(zhí)行傳輸或計算任務時,其能量積蓄會降低;當節(jié)點開始從環(huán)境中獲取能量時,其能量積蓄會上升。于是,無源傳輸網(wǎng)絡節(jié)點的能量積蓄高低震蕩。
 
2. 能量失恒性
 
無源傳輸網(wǎng)絡節(jié)點能量的獲取存在隨機性和不穩(wěn)定性,導致整個網(wǎng)絡能量分布不均衡,差異很大,無源節(jié)點的協(xié)同工作能力低。
 
3. 能量受限性
 
利用微型芯片所采集的環(huán)境能量的功率非常微弱,一般在納瓦(nW)到微瓦(μW)的數(shù)量級,而且微傳感器受限于外形尺寸,節(jié)點蓄電的能力有限。
 
4. 連通脆弱性
 
網(wǎng)絡的連通性直接受各節(jié)點能量的影響。當某些節(jié)點的能量低于一定程度時,這些節(jié)點則成為孤立節(jié)點,導致網(wǎng)絡不連通。由于能量的震蕩性,網(wǎng)絡的連通性是脆弱的,時斷時續(xù),難以保持恒定連通。
 
5. 占空比超低
 
驅動微型感知節(jié)點所需的平均工作功率要比采集功率高3~6個數(shù)量級,節(jié)點需要較長時間蓄能才能滿足其工作所需要的能量,而且蓄能時節(jié)點無法工作。所以,節(jié)點呈間斷性工作方式,且網(wǎng)絡大部分時間處于非工作狀態(tài),占空比超低。

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