Проблеми енергоефективності систем інтернету речей

Abstract

Українська мова У роботі розглянуто проблеми енергоефективності IoT систем при використанні джерел живлення обмеженої ємності. До таких джерел живлення відносяться акумулятори та одноразові батареї. Невеликий обсяг енергії у джерелі живлення IoT пристроїв потребує додаткового часу для проектування системи, що буде взаємодіяти з IoT пристроями. При правильному проектуванні користувач буде рідше втручатися у роботу системи для заміни джерела живлення. У системі Інтернету речей пристрої, що представляють собою датчики або контролери, об'єднанні однією мережею. Ця система використовується для поліпшення умов існування людини, та повинна працювати без втручання користувача. У таких системах джерела живлення мають надавати можливість IoT пристроям працювати протягом декількох років без необхідності їхньої заміни. При проектуванні IoT системи необхідно виконати аналіз протоколів обміну даними для вибору оптимальних для роботі у системі. Протоколи можна розділити на дві категорії: протоколи передачі сигналів та протоколи структури даних. Протоколи передачі сигналів визначають середовище передачі даних, частотні характеристики сигналів, методи кодування даних, структуру пакетів даних. Протоколи структури даних визначають метод опису даних для швидкого відокремлення одних даних від інших під час обробки. Для вибору протоколів необхідно визначити дані, що будуть передаватися у мережі, далі провести аналіз типів даних, та на основі аналізу визначити оптимальний протокол структури даних. Також необхідно визначити протокол передачі сигналів. Він має опиратися на протоколи структури даних, оскільки їх дані будуть передаватися у IoT системі. Можна переглянути характеристики швидкості передачі даних та радіус покриття. Протоколи з великою швидкістю передачі даних швидше виснажують джерело живлення. Якщо немає необхідності у великій швидкості, то такі протоколи можна відразу відкинути. Можливі ситуації, коли декілька протоколів будуть давати однакові результати. У такому випадку розробники системи повинні вирішувати, який з них використовувати. Російська мова В работе рассмотрены проблемы энергоэффективности IoT систем при использовании источников питания ограниченной емкости. К таким источникам питания относятся аккумуляторы и одноразовые батареи. Небольшой объем энергии в источнике питания IoT устройств требует дополнительного времени для проектирования системы, которая будет взаимодействовать с IoT устройствами. При правильном проектировании пользователь будет реже вмешиваться в работу системы для замены источника питания. В системе Интернета вещей устройства, представляющие собой датчики или контроллеры, объединены одной сетью. Эта система используется для улучшения условий существования человека, и должна работать без вмешательства пользователя. В таких системах источники питания должны предоставлять возможность IoT устройствам работать в течение нескольких лет без необходимости замены. При проектировании IoT системы необходимо выполнить анализ протоколов обмена данными для выбора оптимальных для работы в системе. Протоколы можно разделить на две категории: протоколы передачи сигналов и протоколы структуры данных. Протоколы передачи сигналов определяют среду передачи данных, частотные характеристики сигналов, методы кодирования данных, структуру пакетов данных. Протоколы структуры данных определяют метод описания данных для быстрого отделения одних данных от других во время обработки. Для выбора протоколов необходимо определить данные, которые будут передаваться в сети, далее провести анализ типов данных, и на основании анализа определить оптимальный протокол структуры данных. Также необходимо определить протокол передачи сигналов. Он должен опираться на протоколы структуры данных, поскольку их данные будут передаваться в IoT системе. Можно просмотреть характеристики скорости передачи данных и радиус покрытия. Протоколы с большой скоростью передачи данных быстрее истощают источник питания. Если нет необходимости в большой скорости, то такие протоколы можно сразу отбросить. Возможны ситуации, когда несколько протоколов будут давать одинаковые результаты. В таком случае разработчики системы должны решать, какой из них использовать. Англійська мова The paper considers the energy efficiency problems of IoT systems when using power supplies of limited capacity. Such power sources include batteries and disposable batteries. The small amount of energy in the power supply of IoT devices requires additional time to design a system that will interact with IoT devices. With proper design, a person will be less likely to interfere with the system to replace the power supply. In the Internet of Things, devices that are sensors or controllers are connected by a single network. This system is used to improve the living conditions of man, and should work without human intervention. In such systems, power supplies should allow IoT devices to operate for several years without replacing the power supply. When designing an IoT system, it is necessary to perform an analysis of data exchange protocols to select the optimal ones to work in the system. Protocols can be divided into two categories: signaling protocols and data structure protocols. Signal transmission protocols determine the data transmission medium, frequency characteristics of signals, data encoding methods, the structure of data packets. Data structure protocols define a method of describing data to quickly separate some data from others during processing. To select protocols, you must define the data that will be transmitted over the network. Next, analyze the data types. Based on the analysis, determine the optimal data structure protocol. Then you need to determine the signal transmission protocol. It must rely on the data structure protocol, as its data will be transmitted in the IoT system. You can view the baud rate and coverage radius. High-speed protocols deplete the power supply faster. If there is no need for high speed, then such protocols can be discarded immediately. There may be situations where several protocols will give the same results. In this case, system developers must decide which one to use.