Skip to main content
SUPERVISOR
Ali-Mohamad Doost-Hoseini,Mehdi Mahdavi
علی محمد دوست حسینی (استاد مشاور) مهدی مهدوی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahmoud Raeisi
محمود رئیسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Proposing an Energy Harvesting-Enabled Backscatter and Conventional Hybrid Algorithm for Maximization the Number of Transmitted Bits for Internet of Things
With the introduction of the Internet of Things (IoT) and its various applications, the need for more advanced wireless sensor networks is felt more than ever. Various applications of the Internet of Things introduce different needs to the field of wireless sensor networks. As one of these needs the elimination of energy constraints, frequency constraints, the reduction of interference generated by different networks in an environment for each other and the real-time transmission of data transmitted on the network, can be mentioned. The energy harvesting and cognitive radio technologies, as two suitable solutions for eliminating energy constraints and lack of frequency resources, have attracted many researchers. As a solution to the interference problem created by the various networks in the environment, multi-hop networks can be proposed, which is studied in this thesis, too. Also, backscatter communication technology can be used as a way to reduce the data transmission time, due to its passive nature which causes very low energy consumption. In this thesis, the HBCP algorithm is presented as a new algorithm for multi-hop networks. The proposed algorithm being able to overcome the above limitations as well as it improves network performance compared to similar algorithms. The HBCP algorithm has two proposed phases: SiHaB and HyBaC. In the SiHaB phase, each secondary user transmits some part of its information using the Ambient Backscatter Communication method to the next user and harvests energy, simultaneously. This feature causes delay reduction in sending information in sensitive-time IoT applications. In the HyBaC phase, each secondary user can decide which communication method to use for sending information, the conventional method or the Ambient Backscatter method, depending on the circumstances. To traarent how the secondary users function, a new structure is proposed that is consistent with the proposed HBCP algorithm. The structure uses two antennas, resulting in the simultaneous energy harvesting and data transmission in the SiHaB phase, and simultaneously energy harvesting and data reception in both the SiHaB and HyBaC phases. In order to obtain optimal resource allocation for the proposed HBCP algorithm, an optimization problem has been formulated and solved. From solving such an optimization problem, optimal times and powers will be obtained in the close form. Numerical implementation of the proposed HBCP algorithm in the MATLAB software presents the better performances of the proposed algorithm compered with similar algorithms, i.e., JOTPA and AB algorithms. Key Words: 1-Internet of Things 2-Wireless Sensor Networks 3-Cognitive Radio 4-Energy Har- vesting 5-Ambient Backscatter
با معرفی اینترنت اشیاء (IoT) و کاربردهای مختلف آن، نیاز به شبکه‌های پیشرفته‌تر حسگری بیسیم بیش از پیش احساس می‌شود. کاربردهای مختلف اینترنت اشیاء، نیازهای مختلفی را به حوزه شبکه‌های حسگری بیسیم معرفی می‌کند. از جمله این نیازها می‌توان به رفع محدودیتهای ناشی از انرژی، رفع محدودیتهای ناشی از کمبود منابع فرکانسی، کاهش تداخل ایجاد شده توسط شبکه‌های مختلف موجود در یک محیط برای همدیگر و زمان?حقیقی بودن دادههای ارسال شده در شبکه، اشاره کرد. فناوری‌های برداشت انرژی و رادیوشناختگر، به‌عنوان دو راه‌حل مناسب برای رفع محدودیت‌های انرژی و کمبود منابع فرکانسی، بسیاری از پژوهشگران را به‌خود جلب کرده‌اند. به‌عنوان راه‌حلی برای مسأله تداخل ایجاد شده توسط شبکه‌های مختلف موجود در محیط، می‌توان شبکه‌های چندپرشی را پیشنهاد داد، که در این پایان‌نامه نیز بر همین اساس، این شبکه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین فناوری مخابرات بازتابی، به‌علت طبیعت غیرفعال خود، و در نتیجه مصرف انرژی بسیار پایین، می‌تواند به‌عنوان راه‌حلی برای کاهش زمان ارسال اطلاعات، در این شبکه‌ها به‌کار گرفته شود.در این پایان‌نامه، الگوریتم HBCP به‌عنوان یک الگوریتم نوین برای شبکه‌های چندگامی، ارائه شده‌است. این الگوریتم پیشنهادی علاوه‌بر اینکه توانسته است محدودیت‌های فوق را برطرف نماید، کارایی شبکه را نسبت به الگوریتم‌های مشابه، بهبود می‌بخشد. الگوریتم HBCP دارای دو فاز پیشنهادی SiHaB و HyBaC است. در فاز SiHaB، هر کاربر ثانویه همزمان با برداشت انرژی، بخشی از اطلاعات خود را با استفاده از روش مخابرات بازتابی محیطی، برای کاربر بعدی ارسال می‌کند. این قابلیت باعث می‌شود که تأخیر ارسال اطلاعات در کاربردهای حساس به زمان اینترنت اشیاء، کاهش یابد. در فاز HyBaC، هر کاربر ثانویه با توجه به شرایط موجود، می‌تواند تصمیم بگیرد که از کدام روش ارتباطی برای ارسال اطلاعات استفاده کند، روش مرسوم یا روش مخابرات بازتاب محیطی. به منظور شفاف‌سازی در چگونگی عملکرد کاربران ثانویه، یک ساختار جدید سازگار با الگوریتم پیشنهادی HBCP، ارائه شده‌است. این ساختار از دو آنتن بهره می‌برد، در نتیجه برداشت انرژی همزمان با ارسال اطلاعات در فاز SiHaB، و برداشت انرژی همزمان با دریافت اطلاعات در هر دو فاز SiHaB و HyBaC، امکان پذیر خواهدبود. برای به‌دست آوردن تخصیص منابع بهینه برای الگوریتم پیشنهادی HBCP، یک مسأله بهینه‌سازی فرمول‌بندی و حل شدهاست. از حل این مسأله بهینه‌سازی، زمان‌ها و توان‌های بهینه در قالب فرم بسته به‌دست خواهند آمد. پیاده‌سازی عددی الگوریتم پیشنهادی HBCP در بستر نرم‌افزار متلب، عملکرد بهتر الگوریتم پیشنهادی را در مقایسه باالگوریتم‌های مشابه یعنی JOTPA و AB نشان می‌دهد. کلمات کلیدی:1?اینترنت اشیاء(IoT) 2?شبکه‌های حسگری بیسیم(WSN) 3?رادیوشناختگر ??برداشت انرژی ??بازتاب محیطی .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی