lunes, 28 de octubre de 2024

Para una evaluación integral de las consecuencias ambientales de las tecnologías WET

  requiere una evaluación precisa del ciclo de vida de la tecnología. e un estudio de este tipo abarcaría todas las etapas de la vida útil de un producto, incluida la extracción y el procesamiento de las materias primas, la fabricación y la distribución, la operación y, en última instancia, el reciclaje o la eliminación final de los materiales constituyentes

Bibliografia

O. M. Rosabal, O. L. A. López, H. Alves and M. Latva-Aho, "Sustainable RF Wireless Energy Transfer for Massive IoT: Enablers and Challenges," in IEEE Access, vol. 11, pp. 133979-133992, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3337214. keywords: {Lead;Internet of Things;Green products;Wireless communication;Radio frequency;Costs;Batteries;Energy harvesting;Sustainable development;Wireless power transfer;Energy harvesting;green energy;massive IoT;radio frequency wireless energy transfer;sustainable charging},

optimizaciones de rendimiento de RF-WPT

 Mediante la implementación de múltiples PB, utilizando estrategias de formación de haces de energía eficientes y mejorando el diseño de receptores RF-EH

[4] H. Alves and O. A. López, Wireless RF Energy Transfer in the Massive IoT Era: Towards Sustainable Zero-energy Networks. Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2021. 


 Mediante la implementación de múltiples PB, utilizando estrategias de formación de haces de energía eficientes y mejorando el diseño de receptores RF-EH

optimizan la implementación de balizas de poder  direccionales para cargar sensores móviles considerando el espacio físico que ocupa cada sensor dentro del área de cobertura de los PB.

idean estrategia de asignación de dispositivo a PB basada en demandas de energía individuales para minimizar los costos totales de carga


[5] S. Wu, H. Dai, L. Liu, L. Xu, F. Xiao, and J. Xu, ‘‘Cooperative scheduling for directional wireless charging with spatial occupation,’’ IEEE Trans. Mobile Comput., early access, Oct. 17, 2022, doi: 10.1109/TMC.2022.3214979.


 Mediante la implementación de múltiples PB, utilizando estrategias de formación de haces de energía eficientes y mejorando el diseño de receptores RF-EH

optimizan la posición, la orientación de la antena y la asignación de tiempo de servicio de los PB móviles. En este trabajo, maximizan una función de la energía recolectada por dispositivo considerando que los PB pueden moverse dentro de un área restringida

 [6] H. Dai, X. Wang, X. Lin, R. Gu, S. Shi, Y. Liu, W. Dou, and G. Chen, ‘‘Placing wireless chargers with limited mobility,’’ IEEE Trans. Mobile Comput., vol. 22, no. 6, pp. 3589–3603, Jun. 2023.



aprovechan al máximo las capacidades de movimiento/ vuelo de los PB , para acortar dinámicamente la distancia de carga.

minimizan el gasto de energía de un PB en movimiento, es decir, la suma de la energía de propulsión y la energía de transmisión, para satisfacer las demandas de carga de los dispositivos

, los autores optimizan la trayectoria y la programación de carga del PB considerando la radiación omnidireccional y una distribución arbitraria de los dispositivos en la red. 

. [7] R. Jia, J. Wu, X. Wang, J. Lu, F. Lin, Z. Zheng, and M. Li, ‘‘Energy cost minimization in wireless rechargeable sensor networks,’’ IEEE/ACM Trans. Netw., vol. 31, no. 5, pp. 2345–2360, Oct. 2023. 


aprovechan al máximo las capacidades de movimiento/ vuelo de los PB , para acortar dinámicamente la distancia de carga.

estudia una configuración similar pero considera un PB direccional que carga diferentes grupos de dispositivos en cada punto de parada. El tiempo total de carga se minimiza optimizando la trayectoria del PB, la orientación de la antena y la posición de los puntos de parada para obtener la máxima potencia recibida de los sensores dentro del grupo servido. Nótese que se pueden aprovechar grados de libertad espaciales adicionales cuando se utilizan PB voladores debido a su inherente flexibilidad de implementación y cobertura tridimensional

[8] Y. Liang, M. Yin, Y. Zhang, W. Wang, W. Jia, and T. Wang, ‘‘Grouping reduces energy cost in directionally rechargeable wireless vehicular and sensor networks,’’ IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 72, no. 8, pp. 10840–10851, May 2023. 


aprovechan al máximo las capacidades de movimiento/ vuelo de los PB , para acortar dinámicamente la distancia de carga.

e estudia un ejemplo de un escenario habilitado para PB volador, donde los autores idean el consumo mínimo de energía del PB que satisface las demandas de carga de los dispositivos. Para lograrlo, los autores optimizan conjuntamente la trayectoria de carga, las ubicaciones de vuelo y el tiempo de carga para cada grupo de dispositivos

[9] H. Ren, Z. Zhang, Z. Peng, L. Li, and C. Pan, ‘‘Energy minimization in RIS-assisted UAV-enabled wireless power transfer systems,’’ IEEE Internet Things J., vol. 10, no. 7, pp. 5794–5809, Apr. 2023.


aprovechan al máximo las capacidades de movimiento/ vuelo de los PB , para acortar dinámicamente la distancia de carga.

os autores analizan las principales características, potenciales y desafíos de WET para impulsar implementaciones masivas de IoT. En concreto, analizan mejoras adicionales en las redes habilitadas para WET, como la implementación de bandas de radio, PB equipados con rotor, WET asistida por superficies reflectantes inteligentes y la implementación de receptores de potencia ultrabaja. Además, los autores también

Plantear las limitaciones de la estimación precisa de la información del estado del canal (CSI) en WET y discutir posibles soluciones. Vale la pena mencionar otras mejoras que ya se han propuesto para las comunicaciones inalámbricas y que se pueden explotar también para WET, como las antenas flexibles

integración de fuentes renovables en redes habilitadas para WET

 analiza variantes para integrar energía renovable para alimentar PB. 

 [10] O. L. A. López, H. Alves, R. D. Souza, S. Montejo-Sánchez, E. M. G. Fernández, and M. Latva-Aho, ‘‘Massive wireless energy transfer: Enabling sustainable IoT toward 6G era,’’ IEEE Internet Things J., vol. 8, no. 11, pp. 8816–8835, Jun. 2021. 



realizadas mediante antenas fluidas y móviles. El primer caso se refiere a una antena reconfigurable por software cuyas propiedades de radiación se pueden ajustar mediante materiales fluídicos, mientras que el segundo se refiere a una antena orientable mecánicamente. Independientemente de la implementación, las antenas flexibles proporcionan las herramientas para superar las deficiencias del canal mediante la reconfiguración dinámica del radiado

[11] J. Zheng, J. Zhang, H. Du, D. Niyato, S. Sun, B. Ai, and K. B. Letaief, ‘‘Flexible-position MIMO for wireless communications: Fundamentals, challenges, and future directions,’’ 2023, arXiv:2308.14578.


integración de fuentes renovables en redes habilitadas para WET

estudia la estrategia óptima de programación de carga de una red de PB alimentada por fuentes renovables para maximizar el número de dispositivos cargados en una ronda

[12] X. Liu, N. Ansari, Q. Sha, and Y. Jia, ‘‘Efficient green energy far-field wireless charging for Internet of Things,’’ IEEE Internet Things J., vol. 9, no. 22, pp. 23047–23057, Nov. 2022.

integración de fuentes renovables en redes habilitadas para WET

 se centra en la integración de EH ambiental y WET

 [13] X. Liu and N. Ansari, ‘‘Toward green IoT: Energy solutions and key challenges,’’ IEEE Commun. Mag., vol. 57, no. 3, pp. 104–110, Mar. 2019.

integración de fuentes renovables en redes habilitadas para WET

analiza las principales características, requisitos y tecnologías habilitadoras para ecologizar las redes habilitadas para WET.

 [14] H.-V. Tran and G. Kaddoum, ‘‘RF wireless power transfer: Regreening future networks,’’ IEEE Potentials, vol. 37, no. 2, pp. 35–41, Mar. 2018. 

integración de fuentes renovables en redes habilitadas para WET

[15] Q. Sha, X. Liu, and N. Ansari, ‘‘Efficient multiple green energy base stations far-field wireless charging for mobile IoT devices,’’ IEEE Internet Things J., vol. 10, no. 10, pp. 8734–8743, May 2023.

integración de fuentes renovables en redes habilitadas para WET

propone una arquitectura habilitada para WET para realizar aplicaciones de agricultura inteligente sostenibles, 

 [16] Y. Liu, D. Li, B. Du, L. Shu, and G. Han, ‘‘Rethinking sustainable sensing in agricultural Internet of Things: From power supply perspective,’’ IEEE Wireless Commun., vol. 29, no. 4, pp. 102–109, Aug. 2022.

reducir el consumo de energía de los PB

[17] Q. Wu, G. Zhang, D. W. K. Ng, W. Chen, and R. Schober, ‘‘Generalized wireless-powered communications: When to activate wireless power transfer?’’ IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 68, no. 8, pp. 8243–8248, Aug. 2019.


han identificado amenazas de seguridad que pueden provocar cortes de energía en redes habilitadas para WET y para ello han propuesto soluciones basadas en blockchain.

[19] L. Jiang, S. Xie, S. Maharjan, and Y. Zhang, ‘‘Blockchain empowered wireless power transfer for green and secure Internet of Things,’’ IEEE Netw., vol. 33, no. 6, pp. 164–171, Nov. 2019.


Estudio de las etapas

[20] L. Portilla, K. Loganathan, H. Faber, A. Eid, J. G. D. Hester, M. M. Tentzeris, M. Fattori, E. Cantatore, C. Jiang, A. Nathan, G. Fiori, T. Ibn-Mohammed, T. D. Anthopoulos, and V. Pecunia, ‘‘Wirelessly powered large-area electronics for the Internet of Things,’’ Nature Electron., vol. 6, no. 1, pp. 10–17, 2023.

La reposición de energía

 la reposición de energía comprende técnicas de recolección de energía (EH) para recargar las baterías mediante la explotación de fuentes de energía ambientales o dedicadas, también conocidas como balizas de energía (PB)

Bibliografia

O. M. Rosabal, O. L. A. López, H. Alves and M. Latva-Aho, "Sustainable RF Wireless Energy Transfer for Massive IoT: Enablers and Challenges," in IEEE Access, vol. 11, pp. 133979-133992, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3337214. keywords: {Lead;Internet of Things;Green products;Wireless communication;Radio frequency;Costs;Batteries;Energy harvesting;Sustainable development;Wireless power transfer;Energy harvesting;green energy;massive IoT;radio frequency wireless energy transfer;sustainable charging},

Los mecanismos de ahorro de energía

 . Los mecanismos de ahorro de energía tienen como objetivo minimizar la energía necesaria para completar tareas como detección, procesamiento y comunicación sin degradar significativamente el rendimiento del sistema

Bibliografia

O. M. Rosabal, O. L. A. López, H. Alves and M. Latva-Aho, "Sustainable RF Wireless Energy Transfer for Massive IoT: Enablers and Challenges," in IEEE Access, vol. 11, pp. 133979-133992, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3337214. keywords: {Lead;Internet of Things;Green products;Wireless communication;Radio frequency;Costs;Batteries;Energy harvesting;Sustainable development;Wireless power transfer;Energy harvesting;green energy;massive IoT;radio frequency wireless energy transfer;sustainable charging},

Las baterias y el IoT

la vida útil de la batería es fundamental al estimar los costos de mantenimiento de la infraestructura de red

 El uso de las baterias si bien es rentable, la vida util de las baterias y los dispositivos IoT no coincide, por lo cual requieren de cambios de bateria, 

El mantenimiento de dispositivos IoT que operan en áreas remotas, integrados en infraestructura civil o implantes médicos, representa una operación A medida que crece la popularidad de las aplicaciones de IoT, mantener el riesgosa y posiblemente costosa.

Bibliografia

O. M. Rosabal, O. L. A. López, H. Alves and M. Latva-Aho, "Sustainable RF Wireless Energy Transfer for Massive IoT: Enablers and Challenges," in IEEE Access, vol. 11, pp. 133979-133992, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3337214. keywords: {Lead;Internet of Things;Green products;Wireless communication;Radio frequency;Costs;Batteries;Energy harvesting;Sustainable development;Wireless power transfer;Energy harvesting;green energy;massive IoT;radio frequency wireless energy transfer;sustainable charging},

Revision: Diseño y simulación de un convertidor DC-DC reductor en modo de conducción continua

Se describen el diseño y la simulación, bajo diferentes escenarios de alimentación y configuración, de un circuito convertidor DC-DC reductor

El sistema presenta 12 configuraciones posibles 



trabajo previo base

(Rueda-Panchano, 2022)

simulador

Simulink de MATLAB

metodologia

Determinar los valores de inductancia, capacitancia mediante modelos matematicos 
sintonizar el controlador del convertidor en lazo cerrado para obtener de esta forma el comportamiento dinámico deseado.
Verificar con Simulink que el diseño del convertidor reductor cumpla las especificaciones de diseño deseadas

estructura

Módulo experimental del convertidor DC-DC reductor.
Diagrama de bloques de Simulink del convertidor DC-DC reductor en lazo cerrado con los parámetros de operación mínimos.

parametros

Potencia mínima de la carga para evitar paso de CCM a DCM: 10 W. • Voltaje de salida mínimo: 10 V. • Voltaje de entrada nominal: 24 V (fijos).


Bibliografia

Rueda Panchano, C. I. ., Mina González, N. F. ., Ramírez Toro, J. A. ., Hidalgo Solórzano, L. E. ., & Simisterra Quiñonez, K. Y. . (2022). Design and simulation of a step-down DC-DC converter in continuous conduction mode. Sapienza: International Journal of Interdisciplinary Studies3(4), 312–323. https://doi.org/10.51798/sijis.v3i4.475

miércoles, 23 de octubre de 2024

Avances de la WPT RF

 los autores en [5] optimizan la implementación de PB direccionales para cargar sensores móviles considerando el espacio físico que ocupa cada sensor dentro del área de cobertura de los PB, una estrategia de asignación de dispositivo a PB basada en demandas de energía individuales para minimizar los costos totales de carga


, los autores en [6] optimizan la posición, la orientación de la antena y la asignación de tiempo de servicio de los PB móviles.  maximizan una función de la energía recolectada por dispositivo considerando que los PB pueden moverse dentro de un área restringida


n [7], [8], [9] y [10] que aprovechan al máximo las capacidades de movimiento/ vuelo de los PB (una estrategia también denominada WET nómada) para acortar dinámicamente la distancia de carga


n [7] minimizan el gasto de energía de un PB en movimiento, es decir, la suma de la energía de propulsión y la energía de transmisión, para satisfacer las demandas de carga de los dispositivos. , los autores optimizan la trayectoria y la programación de carga del PB considerando la radiación omnidireccional y una distribución arbitraria de los dispositivos en la red.


El trabajo en [8] estudia una configuración similar pero considera un PB direccional que carga diferentes grupos de dispositivos en cada punto de parada. El tiempo total de carga se minimiza optimizando la trayectoria del PB, la orientación de la antena y la posición de los puntos de parada para obtener la máxima potencia recibida de los sensores dentro del grupo servido. Nótese que se pueden aprovechar grados de libertad espaciales adicionales cuando se utilizan PB voladores debido a su inherente flexibilidad de implementación y cobertura tridimensional.



n [9] se estudia un ejemplo de un escenario habilitado para PB volador, donde los autores idean el consumo mínimo de energía del PB que satisface las demandas de carga de los dispositivos. Para lograrlo, los autores optimizan conjuntamente la trayectoria de carga, las ubicaciones de vuelo y el tiempo de carga para cada grupo de dispositivos


 Hacia la realización de WET sostenible.

: i) alimentar de manera eficiente los PB con fuentes de energía ecológicas, ii) asegurar las transacciones de energía (por ejemplo, dispositivos PB a PB y PB a IoT), iii) permitir una implementación flexible de los PB, iv) minimizar los gastos generales de las redes habilitadas para WET, y v) proporcionar un servicio de carga ubicuo con niveles compatibles de contaminación de RF
[0] O. M. Rosabal, O. L. Alcaraz López, H. Alves, and M. Latva-Aho, “Sustainable RF Wireless Energy Transfer for Massive IoT: Enablers and Challenges,” IEEE Access, vol. 11, pp. 133979–133992, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3337214.