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An Energy Harvesting Modified MAC Protocol for Power-Line Communication Systems Using RF Energy Transfer: Design and Analysis Un protocole MAC modifié de récupération d'énergie pour les systèmes de communication par lignes électriques utilisant le transfert d'énergie RF : conception et analyse

Sheng HAO, Huyin ZHANG

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Résumé:

La technologie de transfert d'énergie par radiofréquence (RET) a été introduite comme méthode prometteuse de récupération d'énergie (EH) pour fournir de l'énergie dans les systèmes de communication sans fil (WLC) et de communication par ligne électrique (PLC). Cependant, les protocoles MAC (contrôle d'accès moyen) modifiés par RET actuels ont été proposés uniquement pour les systèmes WLC. En raison de la différence de norme MAC entre les systèmes WLC et PLC, ces protocoles ne conviennent pas aux systèmes PLC. Par conséquent, comment utiliser la technologie RET pour modifier le protocole MAC des systèmes PLC (c'est-à-dire IEEE 1901), qui peut utiliser le signal radiofréquence pour fournir la puissance de transmission et le support PLC pour terminer la transmission des données, c'est-à-dire réaliser la « coopération » la communication» reste un défi. Pour résoudre ce problème, nous proposons un protocole MAC modifié RET pour les systèmes PLC (RET-PLC MAC). Premièrement, nous améliorons la séquence de trames PLC standard en ajoutant des trames de consultation et de confirmation, afin que la station puisse obtenir l'énergie récupérée appropriée, une fois qu'elle a occupé le support PLC, et que le système PLC puisse être exploité de manière autonome et à la demande. . Sur cette base, nous présentons le principe de fonctionnement de RET-PLC MAC. Ensuite, nous établissons un modèle analytique pour permettre la vérification mathématique du MAC RET-PLC. Un modèle de chaîne de Markov discrète à 2 dimensions est utilisé pour dériver les résultats de l'analyse numérique du RET-PLC MAC. Les impacts de la taille de la mémoire tampon, du taux de trafic, du processus de compteur de report de 1901, de l'environnement hétérogène et de la qualité de l'information (QoI) sont pris en compte de manière exhaustive dans le processus de modélisation. De plus, nous en déduisons les résultats optimaux du débit du système et de la QoI attendue. Grâce à des simulations approfondies, nous montrons les performances de RET-PLC MAC sous différents paramètres du système et vérifions le modèle analytique correspondant. Notre travail fournit des informations sur la réalisation d'une communication coopérative au niveau de la couche MAC de l'automate.

Publication
IEICE TRANSACTIONS on Communications Vol.E103-B No.10 pp.1086-1100
Date de publication
2020/10/01
Publicisé
2020/03/27
ISSN en ligne
1745-1345
DOI
10.1587/transcom.2019EBP3229
Type de manuscrit
PAPER
Catégories
Théories fondamentales des communications

Auteurs

Sheng HAO
  Wuhan University
Huyin ZHANG
  Wuhan University

Mots-clés

Table des matières