- عنوان کتاب: Battery-Free Sensor Networks for Sustainable Next-Generation IoT Connectivity
- نویسنده: G. S. Karthick
- حوزه: شبکه حسگر
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 492
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 7.94 مگابایت
شبکههای حسگر بیسیم بدون باتری (BF-WSN) رویکردی متحولکننده برای حل محدودیتهای شبکههای حسگر بیسیم سنتی (WSN)، بهویژه از نظر مصرف انرژی و طول عمر شبکه، ارائه میدهند. شبکههای حسگر بیسیم معمولی بهشدت به گرههای حسگر باتریدار متکی هستند که اغلب نیاز به نگهداری و تعویض منظم دارند و این امر طول عمر و کارایی عملیاتی آنها را محدود میکند. با گسترش سریع اینترنت اشیا (IoT) و افزایش تقاضا برای دستگاههای متصل، پایداری این شبکهها به یک چالش بزرگ تبدیل شده است. ایده شبکههای بدون باتری، که در آن گرههای حسگر انرژی را از منابع محیطی مانند نور، گرما یا ارتعاشات برداشت میکنند، یک راهحل بالقوه برای این محدودیتها ارائه میدهد. این گرههای خود-تغذیه، نیاز به تعویض باتری را از بین میبرند و امکان عملیات طولانیمدت و بدون نیاز به نگهداری را در محیطهای دورافتاده یا دشوار برای دسترسی فراهم میکنند. مفهوم برداشت انرژی در BF-WSNها در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است، زیرا روشی مناسب برای تأمین انرژی گرههای حسگر بدون تکیه بر باتریها یا منابع تغذیه سنتی فراهم میکند. تکنیکهای برداشت انرژی، مانند برداشت انرژی خورشیدی، بادی، ترموالکتریک و پیزوالکتریک، به شبکههای حسگر بیسیم (WSN) با فرکانس بالا (BF-WSN) اجازه میدهد تا انرژی محیط اطراف خود را جذب کنند و آنها را پایدارتر و سازگارتر با شرایط محیطی متنوع سازند. علاوه بر این، ذخیرهسازی و مدیریت انرژی از اجزای حیاتی شبکههای حسگر بیسیم (BF-WSN) با فرکانس بالا هستند، زیرا استفاده کارآمد از انرژی، در دسترس بودن برق و عملکرد شبکه را در دورههای طولانی تضمین میکنند. استراتژیهای تخصیص پویای انرژی در این شبکهها برای بهینهسازی مصرف انرژی و در عین حال حفظ انتقال و اتصال قابل اعتماد دادهها ضروری است. با این حال، ادغام شبکههای حسگر بیسیم (BF-WSN) با اکوسیستم اینترنت اشیا چالشهای جدیدی را ایجاد میکند. الگوریتمها و پروتکلهای موجود توسعهیافته برای شبکههای حسگر بیسیم (WSN) معمولی اغلب به دلیل محدودیتهای انرژی منحصر به فرد و عملکرد خود-تغذیهای، مستقیماً در سیستمهای بدون باتری اعمال نمیشوند. پروتکلهای شبکه، روشهای جمعآوری داده و تکنیکهای مدیریت انرژی باید به طور خاص برای برآورده کردن الزامات شبکههای حسگر بیسیم (BF-WSN) با فرکانس بالا طراحی یا تطبیق داده شوند. علاوه بر این، اتخاذ تکنیکهای پیشرفتهای مانند یادگیری ماشین برای رفتار تطبیقی و رادیو شناختی برای مدیریت طیف، در توانمندسازی این شبکهها برای عملکرد کارآمد در کاربردهای دنیای واقعی بسیار مهم است. همچنان که شبکههای حسگر بیسیم BF- به تکامل خود ادامه میدهند، پتانسیل ایجاد انقلابی در نحوه اتصال دستگاههای اینترنت اشیا را دارند و به شبکههای پایدارتر، مقیاسپذیرتر و انعطافپذیرتر کمک میکنند. هدف این کتاب ارائه درک جامعی از اصول، چالشها و راهحلهای نوظهوری است که توسعه شبکههای حسگر بیسیم BF- و نقش محوری آنها در آینده اتصال اینترنت اشیا را هدایت میکنند.
Battery- Free Wireless Sensor Networks (BF- WSNs) represent a transformative approach to solving the limitations of traditional wireless sensor networks (WSNs), particularly in terms of energy consumption and network lifetime. Conventional WSNs heavily rely on battery- powered sensor nodes, which often require regular maintenance and replacement, limiting their longevity and operational efficiency. With the rapid expansion of the Internet of Things (IoT) and the increasing demand for connected devices, the sustainability of these networks has become a major challenge. The idea of battery- free networks, where sensor nodes harvest energy from environmental sources such as light, heat, or vibrations, offers a potential solution to these limitations. These self- powered nodes eliminate the need for battery replacements, enabling long- term, maintenance- free operation in remote or difficult- to- access environments. The concept of energy harvesting in BF- WSNs has gained significant attention in recent years, as it provides a viable method for powering sensor nodes without relying on traditional batteries or power supplies. Energy harvesting techniques, such as solar, wind, thermoelectric, and piezoelectric harvesting, allow BF- WSNs to capture ambient energy from their surroundings, making them more sustainable and adaptable to diverse environmental conditions. Additionally, energy storage and management are critical components of BF- WSNs, as they ensure efficient energy use, power availability, and network performance over extended periods. Dynamic energy allocation strategies are essential in these networks to optimize energy consumption while maintaining reliable data transmission and connectivity. However, the integration of BF- WSNs into the IoT ecosystem introduces new challenges. Existing algorithms and protocols developed for conventional WSNs often do not directly apply to battery- free systems due to their unique energy constraints and self- powered operation. Networking protocols, data acquisition methods, and energy management techniques must be specifically designed or adapted to meet the requirements of BF- WSNs. Furthermore, the adoption of advanced techniques such as machine learning for adaptive behavior and cognitive radio for spectrum management are crucial in enabling these networks to function efficiently in real- world applications. As BF- WSNs continue to evolve, they have the potential to revolutionize the way IoT devices are connected, contributing to more sustainable, scalable, and resilient networks. This book aims to provide a comprehensive understanding of the principles, challenges, and emerging solutions that drive the development of BF- WSNs and their pivotal role in the future of IoT connectivity.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Battery-Free Sensor Networks for Sustainable Next-Generation IoT Connectivity

نظرات کاربران