Elaboration of a communications protocol for AD-HOC networks oriented to energy transmission

Abstract

En este trabajo se realiza un análisis de los aspectos técnicos relacionados con la transmisión de energía en redes de área personal (PAN) y su potencial utilización mediante dispositivos inalámbricos de uso común, de manera que a través de las redes ad-hoc que utilizan protocolos de comunicaciones estándar mediante Wi-Fi, se pueda transmitir de manera simultánea información y energía. Se inicia con la exposición de las variables físicas más relevantes, evaluando las consideraciones más importantes tenidas en cuenta desde una orientación a servicio, tomando como referencia algunas técnicas de la ingeniería de protocolos y presentando constantemente, el estado del arte en cada punto de especial interés con el fin de ilustrar los eventuales requerimientos que se deberían abordar, con el propósito de obtener una transmisión de energía efectiva mediante los medios tecnológicos actualmente disponibles. Adicionalmente se presentan las ecuaciones consideradas, los componentes físicos y lógicos más importantes así como los modelos adoptados para el análisis del proceso de transmisión de energía inalámbrica. Se ponen de presente los tópicos relevantes en cada capa de la pila de protocolos de comunicaciones inalámbricas bajo el estándar IEEE 802.11n y se sugieren las posibles acciones de mejora desde una óptica teórica, que luego se consolidan en un escenario de simulación básico a través de un conjunto de reglas implementadas en el simulador de redes de comunicaciones NS-3, con sus clases nativas, sus funciones, sus librerías y códigos de referencia para aplicaciones inalámbricas.

Through this work, is made an analysis of the technical aspects related to the energy transmission in personal area networks environments (PAN) and its potential use by means of wireless devices of common use, with the employ of ad-hoc networks that use standard protocols of communications over Wi-Fi and that simultaneously transmit information and energy. It begins with the exposition of the most relevant physical variables, evaluating the most important considerations from a service orientation viewpoint and taking borrowed as reference, some techniques of the protocol engineering. Constantly is presented the state of the art in points of special interest in order to illustrate the eventual requirements that should be addressed for obtaining an effective energy transmission through the technological means currently available. It is showed the equations considered, the physical and logical components as well as the models adopted in the analysis of the wireless energy transmission process. It is presented the topics key in each layer of the Wi-Fi communication protocol stack, under the guidelines of the IEEE 802.11n standard and the possible improvement actions suggested from a theoretical perspective, which are then consolidated in a basic simulation scenario throught a set of rules implemented in the NS-3 communications network simulator, using its native classes, functions, libraries and reference codes for wireless applications.