Toward Modeling Support for Low-Power and Harvesting Wireless Sensors for Realistic Simulation of Intelligent Energy- Aware Middleware

2016 ◽  
pp. 303-340
Keyword(s):  
Low Power ◽  
Wireless Sensors ◽  
Energy Aware ◽  
Realistic Simulation

scholarly journals Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων που υποστηρίζουν αρχιτεκτονικές υπηρεσιών ιστού

2013 ◽  
Author(s):  
Ιωακείμ Σαμαράς
Keyword(s):  
Web Services ◽  
Low Power ◽  
Wireless Sensors ◽  
Service Oriented Architecture ◽  
Personal Area Networks ◽  
Markup Language ◽  
Network Simulator ◽  
Wireless Personal Area Networks ◽  
Extensible Markup ◽  
Service Oriented

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η σχεδίαση-υλοποίηση, προσομοίωση και μοντελοποίηση ασύρματων δικτύων αισθητήρων (ΑΔΑ) που βασίζονται στην αρχιτεκτονική IPv6 over low power wireless personal area networks (6LoWPAN) και υποστηρίζουν υπηρεσίες ιστού (web services) όπως επίσης και η υλοποίηση καινούριων τέτοιων υπηρεσιών καταλληλότερων για εφαρμογή στα προαναφερθέντα ΑΔΑ. Λόγω της έλλειψης που παρατηρείται στην παροχή εργαλείων για την εκπλήρωση του παραπάνω στόχου, αναπτύχθηκε ένα πειραματικό ΑΔΑ και ένα εργαλείο προσομοιωτικών μετρήσεων της επίδρασης των υπηρεσιών ιστού σε 6LoWPAN ΑΔΑ καθώς επίσης και ένα μαθηματικό μοντέλο για την μελέτη του πρωτοκόλλου ελέγχου προσπέλασης στο μέσο μετάδοσης (MAC) αυτών των δικτύων. Το προτεινόμενο MAC πρωτόκολλο για την 6LoWPAN αρχιτεκτονική είναι o χωρίς σχισμή (unslotted) CSMA/CA μηχανισμός του ΙΕΕΕ 802.15.4 προτύπου. Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής υλοποιήθηκε μια καινούρια στοίβα πρωτοκόλλων για υπηρεσίες ιστού η οποία ονομάστηκε Tiny service oriented architecture for wireless sensors (SOAWS). Το Tiny SOAWS προσφέρει μειωμένη κατανάλωση μνήμης, μειωμένο χρόνο εκτέλεσης καθώς επίσης και μειωμένα μεγέθη ανταλλασσόμενων μηνυμάτων σε σχέση με το πρότυπο device profile for web services (DPWS) το οποίο δημιουργήθηκε για την απευθείας ενσωμάτωση των υπηρεσιών ιστού σε συσκευές. Επίσης, το Tiny SOAWS υποστηρίζει την δημιουργία υπηρεσιών ιστού πάνω σε ασύρματους αισθητήρες που έχουν την ίδια σημασιολογία με τις αντίστοιχες υπηρεσίες ιστού του DPWS. Εκτός τούτου, υποστηρίζει μία καινούρια φόρμα μηνυμάτων, η οποία στηρίζεται στην extensible markup language (XML) όπως και η φόρμα μηνυμάτων του DPWS. Τα Tiny SOAWS και DPWS υλοποιήθηκαν πάνω σε πραγματικούς ασύρματους αισθητήρες και συγκρίθηκαν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας το αναπτυχθέν πειραματικό ΑΔΑ το οποίο είναι αποτελεί ένα πραγματικό 6LoWPAN ΑΔΑ με τον μέγιστο αριθμό των ασύρματων αισθητήρων του να είναι 12. Με σκοπό την επικύρωση των παραπάνω μετρήσεων, την επέκτασή τους σε μεγαλύτερης κλίμακας ΑΔΑ καθώς επίσης και τη σύγκρισης των 2 προαναφερθέντων στοιβών πρωτοκόλλων με ένα DPWS βασισμένο σε δυαδική κωδικοποίηση (binary-based DPWS), χρησιμοποιήθηκε το αναπτυχθέν εργαλείο προσομοίωσης το οποίο υλοποιήθηκε στον προσομοιωτή network simulator (NS)-2. Επιβεβαιώθηκε η ορθή λειτουργία του πειραματικού ΑΔΑ και του εργαλείου προσομοίωσης συγκρίνοντας τις μετρήσεις του ενός με τις μετρήσεις του άλλου. Το γεγονός αυτό επιτρέπει τη χρήση τους για την αξιολόγηση και σχεδίαση 6LoWPAN ΑΔΑ που υποστηρίζουν υπηρεσίες ιστού. Επιπλέον, η σύγκριση έδειξε ότι το Tiny SOAWS υπερτερεί του DPWS. Ωστόσο, το binary-based DPWS αποτελεί την καλύτερη επιλογή. Παρόλα αυτά, η εφαρμογή του περιορίζεται σε ασύρματους αισθητήρες με συγκεκριμένο λογισμικό καθώς το σύνολο των κανόνων της XML στο οποίο στηρίζονται οι υπηρεσίες ιστού για να προσφέρουν διαλειτουργικότητα στο επίπεδο εφαρμογής δεν χρησιμοποιείται πλέον. Τέλος, οι προβλέψεις του αναπτυχθέντος μαθηματικού μοντέλου για τον unslotted μηχανισμό του MAC υπο-επιπέδου του ΙΕΕΕ 802.15.4 προτύπου συγκρίθηκαν με μετρήσεις από τον NS-2 και βρέθηκε ότι αποκλίνουν ελάχιστα. Ως εκ τούτου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο αξιολόγησης της σχεδίασης ΑΔΑ τα οποία μπορούν μετέπειτα να υποστηρίξουν την 6LoWPAN αρχιτεκτονική καθώς επίσης και υπηρεσίες ιστού.

scholarly journals RPL Routing Protocol Performance in Smart Grid Applications Based Wireless Sensors: Experimental and Simulated Analysis

Electronics ◽  
2019 ◽  
Vol 8 (2) ◽  
pp. 186 ◽  
Author(s):  
Shimaa Abdel Hakeem ◽  
Anar Hady ◽  
HyungWon Kim
Keyword(s):  
Smart Grid ◽  
Low Power ◽  
Routing Protocol ◽  
Wireless Sensors ◽  
Path Selection ◽  
High Density ◽  
Delivery Ratio ◽  
Smart Meter ◽  
Lossy Networks ◽  
Hop Count

The Advanced Metering Infrastructure (AMI) is one of the Smart Grid (SG) applications that used to upgrade the current power system by proposing a two-way communication system to connect the smart meter devices at homes with the electric control company. The design and deployment of an efficient routing protocol solution for AMI systems are considered to be a critical challenge due to the constrained resources of the smart meter nodes. IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks (RPL) was recently standardized by the IETF and originally designed to satisfy the routing requirements of lossy and low power networks like wireless sensors (WSN). We have two kinds of AMI applications, on one hand AMI based WSN and on the other hand AMI based PLC communication. In this paper, we proposed a real and simulated implementation of RPL behavior with proper modifications to support the AMI based WSN routing requirements. We evaluate RPL performance using 140 nodes from the wireless sensor testbed (IoT-LAB) and 1000 nodes using Cooja simulator measure RPL performance within medium and high-density networks. We adopted two routing metrics for path selection: First one is HOP Count (HC) and the second is Expected Transmission Unit (ETX) to evaluate RPL performance in terms of packet delivery ratio; network latency; control traffic overhead; and power consumption. Our results illustrate that routes with ETX calculations in low and medium network densities outperform routes using HC and the performance decreases as the network becomes dense. However, Cooja implementation results provides an average reasonable performance for AMI with high-density networks; still many RPL nodes suffering from high packet loss rates, network congestion and many retransmissions due to the selection of optimal paths with highly unreliable links.

scholarly journals Predictive Maintenance of Induction Motors Using Ultra-Low Power Wireless Sensors and Compressed Recurrent Neural Networks

IEEE Access ◽  
2019 ◽  
Vol 7 ◽  
pp. 178891-178902 ◽  
Author(s):  
Michal Markiewicz ◽  
Maciej Wielgosz ◽  
Mikolaj Bochenski ◽  
Waldemar Tabaczynski ◽  
Tomasz Konieczny ◽  
...  
Keyword(s):  
Neural Networks ◽  
Low Power ◽  
Recurrent Neural Networks ◽  
Wireless Sensors ◽  
Induction Motors ◽  
Predictive Maintenance ◽  
Ultra Low Power

scholarly journals Ultra low power mixer with out-of-band RF energy harvesting for wireless sensor networks applications

2020 ◽  
Vol 40 (1) ◽  
pp. 1-6
Author(s):  
Jie Jin ◽  
Xianming Wu ◽  
Zhijun Li
Keyword(s):  
Energy Harvesting ◽  
Low Power ◽  
Wireless Sensors ◽  
Supply Voltage ◽  
Battery Life ◽  
Ic Design ◽  
Rf Energy Harvesting ◽  
Ultra Low Power ◽  
Rf Energy ◽  
Cmos Rf

An ultra low power mixer with out-of-band radio frequency (RF) energy harvesting suitable for the wireless sensors network (WSN) application is proposed in this paper. The presented mixer is able to harvest the out-of-band RF energy and keep it working in ultra low power condition and extend the battery life of the WSN. The mixer is designed and simulated with Global Foundries ’ 0.18 μ m CMOS RF process, and it operates at 2.4GHz industrial, scientific, and medical (ISM) band. The Cadence IC Design Tools post-layout simulation results demonstrate that the proposed mixer consumes 248 μ W from a 1V supply voltage. Furthermore, the power consumption can be reduced to 120.8 μ W by the out-of-band RF energy harvesting rectifier.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document