Τεχνικές συλλογής ενέργειας (Energy Harvesting) και εφαρμογές τους σε τηλεπικοινωνιακά συστήματα

Abstract

Η παρούσα εργασία αποτελεί μια προσπάθειά για ανάλυση και κατανόηση των σύγχρονων τεχνολογιών οι οποίες χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη τεχνικών συλλογής ενέργειας και επιχειρεί να κάνει μια συνοπτική επισκόπηση της πρόσφατης βιβλιογραφίας όσο αφορά τις τεχνολογίες, τις υλοποιήσεις και τα παράγωγα της σε συστήματα επικοινωνίας με πομπούς συγκομιδής ενέργειας. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον στον τομέα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ειδικά των τεχνικών συλλογής ενέργειας σε τηλεπικοινωνιακά συστήματα. Συγκεκριμένα αυτό το ενδιαφέρον επικεντρώνεται όλο και περισσότερο γύρω από τον τομέα των πράσινων επικοινωνιών και ειδικά στο εξελισσόμενο πεδίο των ασύρματων δικτύων συλλογής ενέργειας μέσω ραδιοσυχνοτήτων (RF). Η πτυχιακή αναλύει τις πηγές ενέργειας, παρουσιάσει τις τεχνολογίες συλλογής - αποθήκευσης ενέργειας και τους τρόπους μοντελοποίησης των διαδικασιών συγκομιδής ενέργειας. Μια από τις κύριες διάφορες των δικτύων συλλογής ενέργειας από ραδιοσυχνότητες σε σχέση με τα παραδοσιακά δίκτυα είναι ότι η συγκομιδή ενέργειας εξαρτάται από τον χρόνο και τον χώρο. Άρα υπάρχει έντονη ανάγκη μελέτης των αρχών της συλλογής ενέργειας στα ασύρματα δίκτυα με σκοπό την κατανόηση τους και την βελτιστοποίηση χρήσης ενέργειας στους διαδικτυακούς κόμβους. H παρούσα διατριβή μελετά τις πρόσφατες τεχνολογίες δικτύων (όπως δίκτυα 5ης γενιάς, δίκτυα ΙοΤ, κ.λπ.) και αναλύει τις διαδικασίες και αρχιτεκτονικές συλλογής ενέργειας. Παρουσιάζουμε τον σχεδιασμό και τις προκλήσεις ασυρμάτων δικτύων για τα συστήματα συλλογής ενέργειας μέσω ραδιοσυχνοτήτων καθώς και τις τεχνολογίες SWIPT (Simultaneous Wireless Information and Power Transfer) που παρέχουν ενοποίηση μετάδοσης πληροφοριών και συγκομιδής ενέργειας. Γι’ αυτό το λόγο παρουσιάζονται οι αρχιτεκτονικές, οι τρόποι μετάδοσης της ενέργειας, οι τεχνικές διαχωρισμού και η κατανομή πόρων σε συστήματα SWIPT. Ακόμη, εξετάσουμε τη χρησιμότητα αυτών τον τεχνολογιών στις ασύρματες επικοινωνίες μέσω των δικτύων συλλογής ενέργειας. Τέλος, αναφέρουμε τις προκλήσεις σχετικά με τον σχεδιασμό, την μοντελοποίηση, την ανάπτυξη και τις εφαρμογές δικτύων συλλογής ενέργειας και τις συγκρίνουμε βάσει των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων τους. Κλείνουμε αυτή την έρευνα με σύγκριση των δικτύων συλλογής ενεργείας SWIPT, συμπεράσματα και μελλοντικές προεκτάσεις.