۱۷۳۷۷پ
per
شبکه‌ی رادیوشناختگر پاک با گره مرکزی برداشت/ارسال‌کننده‌ی انرژی
/سینا خوشابی نوبر
: مهندسی برق وکامپیوتر
، ۱۳۹۵
، افشاری
چاپی
دکتری
مهندسی برق - مخابرات
۱۳۹۶/۰۲/۳۱
دانشگاه تبریز
در این رساله، یک مدل جدید شبکه با نام رادیوشناختگر پاک با گره مرکزی برداشت/ارسال‌کننده‌ی انرژی معرفی شده است که در آن یک گره مرکزی مسئول برداشت انرژی از منابع محیطی و انتقال آن به‌صورت بی‌سیم به گره‌های ثانویه در شبکه‌ی رادیوشناختگر است .مدل پیشنهادی راه حلی برای مشکل کمبود طیف و انرژی در شبکه‌های مخابراتی است .این مدل برخلاف پژوهش‌های پیشین، امکان به‌کارگیری فناوری برداشت انرژی را در مکان‌هایی که دسترسی مستقیم به منابع انرژی محیطی ندارند، از طریق ارسال بی‌سیم انرژی فراهم می‌سازد .به‌علاوه، با حذف واحد برداشت انرژی از گره‌های ثانویه و انتقال آن به گره مرکزی، اندازه و هزینه‌ی گره‌ها را کاهش می‌دهد زیرا گره‌های ثانویه لازم است تنها یک مدار ساده وکوچک دریافت بی‌سیم انرژی داشته باشند .با استفاده از نظریه‌ی صف، عملکرد مدل پیشنهادی تحت پروتکل دسترسی به طیف مبتنی بر سنجش طیف بررسی شده است .سپس، با در نظر گرفتن شرایط خاص شبکه‌های حسگری نظیر توان محاسباتی محدود، مدل پیشنهادی به سناریوی شبکه‌ی حسگری اعمال و عملکرد آن مجددا بررسی شده است .همچنین با کمک بهینه‌سازی محدب، عملکرد شبکه در دو سناریوی حسگر با باتری محدود و نامحدود بهینه‌سازی شده است .در نهایت، مدل پیشنهادی در مقیاس بزرگ در نظر گرفته شده که در آن تعداد زیادی از گره‌های اولیه و ثانویه به همراه گره‌های برداشت/ارسال‌کننده‌ی انرژی در فضای دوبعدی توزیع شده‌اند .با به‌کارگیری هندسه‌ی تصادفی و نظریه‌ی صف، معیارهای عملکرد شبکه از قبیل نرخ سرویس ثانویه و احتمال قطع ارتباط اولیه استخراج شده است .نتایج نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی این رساله می‌تواند در کاربردهایی نظیر شبکه‌های حسگری، که نرخ سرویس بالا مورد نیاز نیست، استفاده شود .به‌علاوه، تحت شرایط خاص بر روی قید تداخل اولیه و نرخ برداشت انرژی، عملکرد مدل پیشنهادی با عملکرد یک شبکه‌ی غیر شناختگر متصل به برق شهر یکسان خواهد بود
In this dissertation, a new network model, dubbed green cognitive radio network with central energy harvester/ transmitter node, is proposed in which a central node is responsible for harvesting energy from ambient sources and delivering it to the secondary users of the cognitive network through wirelss energy transmission. The proposed model is a solution to the spectrum and energy scarcity problems in the communication networks. Different from the current literature, by deploying wireless energy transmission, the proposed model enables energy harvesting technique to be used in the places where there is no direct-access to the green enegy sources. Furthermore, it is not required for each secondary node to be equipped with an energy-harvesting unit, which in turn decreases the size and cost of the nodes. Because, to receive wireless energy from the central node, just a simple and small circuit is needed. Using queueing theory, the performance of the proposed model is investigated under the spectrum-sensing-based spectrum access scheme. Then, considering the resource-constrained condition of the wireless sensor networks such as low computational power, the proposed model is applied to this scenario and using convex optimization, the performance of the proposed model is optimized for battery-limited as well as battery-unlimited cognitive sensor node cases. Finally, a large-scale version of the proposed model is considered where a large number of primary and secondary users as well as harvester/transmitter nodes are distributed in a two-dimensional plane. Deploying stochastic geometry and queueing theory, performance metrics of the network such as service rate of a typical secondary user and outage probability of a typical primary user are derived. The results confirm that the proposed model can be employed in applications such as sensor networks where there is no need for high service rate. In addition, under special conditions on the interference constraint of primary user and energy harvesting rate, the performance of the proposed model can reach the performance of non-cognitive-non-energy-harvesting network
خوشابی نوبر، سینا
موسوی‌نیا، میر جواد، استاد راهنما
مظفری تازه‌کند، بهزاد، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
