Analýza spotřeby energie IoT zařízení komunikujících v mobilní síti

Abstract

S postupným rozvojem Narrowband Internet of Things (NB-IoT), je nutné aby komunikace zůstala optimalizovaná a spolehlivá pro všechna zařízení v síti. Nas-tavení komunikačních parametrů hraje klíčovou roli v efektivním využití rádiových prostředků a energie, kterou mají připojená zařízení k dispozici. Spotřeba elektrické energie je klíčovou charakteristikou pro každé IoT zařízení, protože zásadně určuje živ-otnost jeho akumulátoru. Největší spotřebu energie zařízení vyžaduje odesílání dat směrem k základnové stanici (eNB) a právě proto je v této práci analyzován vliv přenosových parametrů při odesílání na její spotřebu. Jedním z přínosů práce je souhrnný model závislostí, které ovlivňují spotřebu elektrické energie zařízení, včetně přenosových parametrů. Kromě toho byl vyvinut nový model pro zvolení takových přenosových parametrů, jejichž kombinace bude pro dané zařízení nejlepší z hlediska množství elektrické energie, vyžadované k přenosu dat. Tento model byl porovnán s již existujícím, standardním modelem. Navrhovaný model dokáže ve srovnání se standardním modelem ušetřit průměrně 61% energie, spotřebované při přenosu. Tento rozdíl je dán především optimalizovaným nastavením parametrů pro každé zařízení vzhledem k útlumu signálu mezi zařízením a základnovou stanicí.

With increasing usage of Narrowband Internet of Things (NB-IoT), it is necessary to make sure all aspects of the system are optimized to achieve reliable communication of all devices in the network. The selection of transmission parameters plays a key role in the efficient use of resources and energy consumption of communicating devices. Energy consumption is an essential characteristic of IoT devices as it influences its battery life. The energy consumed for transmitting data from a device to a base station (eNB) takes a significant part of the energy consumed by the device for its whole operation. The impact of uplink transmission parameters in NB-IoT on the energy consumption of the device is analyzed in this thesis. Complex dependency flow is one of the outcomes of this thesis as well as energy consumption evaluation based on input parameters. Furthermore, a new model for choosing transmission parameters based on energy consumption is proposed and compared with the existing solution. The proposed model can save 61% of the energy spent on the transmission on average over the standard model. The saving in the energy consumption is achieved by adjusting the transmission parameters to every individual device according to its signal attenuation.