基于能量收集的无电池 LoRaWAN 通信：建模与表征
网络与互联网体系结构
2024-02-13 v1
摘要
全球部署了数十亿物联网设备，电池是其主要的电源。然而，这些电池体积庞大、寿命短且充满危害环境的有害化学物质。依赖电池并非未来物联网的可持续解决方案。作为替代方案，无电池设备依靠能量收集器充电的长寿命电容器运行。电容器较小的储能容量导致了间歇性的开关行为。LoRaWAN 是一种流行的低功耗广域网技术，用于许多物联网设备，也可应用于这些新场景。在本文中，我们提出了一种马尔可夫模型来表征无电池 LoRaWAN 设备在上行链路和下行链路传输中的性能，并根据定义模型的参数（即设备配置、应用行为和环境条件）评估其性能。结果表明，如果为不同的应用行为（即传输间隔、上行/下行数据包大小）和环境条件（即能量收集率）选择合适的配置（即电容器大小、开启电压阈值），无电池 LoRaWAN 通信是可行的。由于第二接收窗口中的下行链路严重影响性能，因此这些设备仅应考虑较小的下行链路数据包大小。此外，在 1 mW 的能量收集率下，47 mF 的电容器可支持每 60 秒进行一次 1 字节 传输。然而，如果不期望下行链路，4.7 mF 的电容器可支持每 9~s 进行一次 1 字节 传输。
引用
@article{arxiv.2402.07528,
title = {Battery-Less LoRaWAN Communications using Energy Harvesting: Modeling and Characterization},
author = {Carmen Delgado and José María Sanz and Chris Blondia and Jeroen Famaey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.07528},
year = {2024}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2402.06290