Industrijski internet stvari (IIoT) se odnosi na tehnologiju koja kombinuje bežične senzore, kontrolere i mobilne komunikacione tehnologije kako bi svaki aspekt procesa industrijske proizvodnje učinio inteligentnim i efikasnim. Budući da IIoT može uključivati nekoliko malih uređaja i senzora na baterije, postoji sve veća potreba za razvojem robusne mreže za prenos podataka i prenos energije za nadgledanje IIoT okruženja.
U tom smislu, bežični prenos energije je obećavajuća tehnologija. Koristi signale radio frekvencije za napajanje malih uređaja koji troše minimalnu energiju. Nedavno je simultani bežični prenos informacija i energije (SVIPT), koji koristi jedan radio frekvencijski signal za istovremeno vršenje prikupljanja energije i dekodiranja informacija, privukao značajno interesovanje za IIoT.
Pored toga, sa pametnim uređajima koji brzo raste u broju, SVIPT je kombinovan sa sistemom neortogonalnog višestrukog pristupa (NOMA), koji je obećavajući kandidat za IIoT zbog njihove sposobnosti da produže vek baterije senzora i drugih uređaja. Međutim, energetska efikasnost ovog sistema značajno opada sa daljinom prenosa od centralnog kontrolera.
Da bi prevazišao ovo ograničenje, tim istraživača iz Južne Koreje, predvođen vanrednim profesorom Dong-Vook Seoom sa Odseka za elektroniku i elektroinformacioni inženjering na Korejskom pomorskom i okeanskom univerzitetu, razvio je novi okvir primenom NOMA uz pomoć SVIPT-a na distribuirani antenski sistem (DAS), značajno poboljšavajući energetsku i spektralnu efikasnost IIoT-a.
„Primjenom DAS-a sa pratećim antenama relativno blizu ivičnih korisnika pored centralne bazne stanice, gubitak SVIPT-NOMA sa rastućom udaljenosti može se efikasno smanjiti. Ovo poboljšava dekodiranje informacija i performanse prikupljanja energije“, objašnjava dr Seo.
Njihova studija je objavljena u IEEE Transactions on Industrial Informatics.
Istraživači su formulisali iterativni algoritam u tri koraka kako bi maksimizirali energetsku efikasnost sistema SVIPT-NOMA-DAS. Prvo su optimizovali alokaciju snage za centralni IoT kontroler. Nakon toga, alokacija snage za NOMA signalizaciju i raspodela snage (PS) za SVIPT su optimizovane zajedno, uz minimiziranje brzine prenosa podataka i prikupljenih energetskih potreba.
Konačno, tim je analizirao događaj nestanka u kome sistem ne može da obezbedi dovoljne količine energije i podataka, čime je proširena metoda optimizacije zajedničke alokacije snage i dodele PS na scenario sa više klastera.
Oni su potvrdili svoj algoritam kroz opsežne numeričke simulacije, otkrivši da je predloženi SVIPT-NOMA-DAS sistem pet puta energetski efikasniji od SVIPT-NOMA bez DAS-a. Takođe, pokazuje više od 10% poboljšanja u performansama u odnosu na SVIPT-OMA-DAS.
Ističući značaj njihove studije, dr Seo kaže: „Ova tehnologija obezbeđuje veoma efikasnu potrošnju energije i nudi različite prednosti kao što su praktičnost, mala potrošnja i produženje trajanja baterije. Stoga se može primeniti na pametne telefone, laptopove, uređaje za nošenje, i električna vozila. Što je najvažnije, sistem SVIPT-NOMA-DAS može optimizovati alokaciju resursa i efikasno obavljati bežično punjenje i prenos informacija za korisnike u IoT okruženju.“
