基本信息
书名:绿色移动设备和网络:能量优化和收集技术
定价:89.00元
作者:[印度]瑞诗凯施·文卡塔拉曼
出版社:机械工业出版社
出版日期:2017-04-01
ISBN:9787111560630
字数:
页码:
版次:1
装帧:平装-胶订
开本:16开
商品重量:0.4kg
编辑推荐
虽然电池容量不能满足新移动设备的功率需求,但为了无线设备的功能性发展供电,需要对电池的寿命和再充电能力的概念进行一场革命。未来的手持设备和无线网络应能够从环境中自动充电并对能量消耗进行优化。
本书描述了从可替代的环境能源中收集能量并进行自动优化这两方面背后的原理和技术挑战,详细地介绍了各种供电技术的基本背景、动机和原理,综合地涵盖了不同的优化和能量收集技术。特别是:
?检查了动态实时场景中能量消耗的自动优化背后的技术挑战;
?考虑了不同类型的能量收集技术;
?描述了通过不同能源,包括太阳能、声学、动力学、机械振动和电磁波收集能量背后的各种技术。
为了在理论和实践之间取得平衡,本书将不同的概念与相应方案的应用联系起来,并将它们与不同的标准建立联系。它讨论了电池寿命的持续监测以及不同功能的自动调整,包括数据接收、处理和显示、软件模块的复杂性和感知的视频量,为读者提供技术挑战、能量增益测量、限制和未来机会方面的清晰理解。
内容提要
本书关注了移动设备和网络的能量管理,详细地介绍了从可替代的环境能源(包括太阳能、声学、动力学、机械振动和电磁波)中收集能量并进行自动优化的各种技术背景、动机和原理,描述了动态实时场景中能量消耗的自动优化的技术挑战,具体而又全面地包含不同专家提出的能量优化和收集技术。为了在理论和实践之间取得平衡,本书将不同的概念与相应方案的应用联系起来,通过对电池寿命的持续监测以及不同功能的自动调整(包括数据接收、处理和显示、软件模块的复杂性),将它们与不同的标准建立联系,有助于读者对移动设备能量收集和优化技术的清晰理解。
目录
译者序
原书前言
关于作者
部分优化技术
章具有定位服务的移动设备能量管理3
1.1简介3
1.2能耗和定位服务3
1.3移动设备的功率损耗分析和建模5
1.4设备模型6
1.4.1举例:诺基亚N95手机建模8
1.5降低功率损耗的方法10
1.5.1传感器管理策略11
1.5.2位置更新协议13
1.6举例:EnTracked14
1.6.1系统描述15
1.6.2结果17
1.7小结19
致谢20
参考文献20
第2章移动设备的高效供电机制22
2.1简介22
2.2相关工作22
2.3ESS的层模型24
2.3.1设备层25
2.3.2测量层25
2.3.3功率控制调节层26
2.3.4存储访问层26
2.3.5能量存储层26
ⅩⅨ2.4移动设备能源的高效供应27
2.4.1电压转换技术27
目录2.4.2多重电源电压28
2.4.3感知组件型动态电压调节28
2.5移动设备的软件影响29
2.5.1层模型的影响29
2.5.2CADVS的影响30
2.6CADVS举例31
2.6.1场景31
2.6.2测量装置34
2.6.3测量结果35
2.7小结41
参考文献41
第3章便携式无线设备上软件应用的能耗44
3.1简介44
3.2便携式无线设备44
3.3相关工作47
3.3.1智能电池检测47
3.3.2能量管理的软件策略48
3.3.3软件应用的分析工具48
3.3.4系统级能量管理49
3.3.5综合性研究49
3.4能耗模型51
3.5模型参数的确定54
3.5.1状态停留时间估计54
3.5.2能耗估计54
3.5.3处理和通信的能耗55
3.5.4其他方法57
3.6小结58
参考文献58
第4章打破WiMAX系统的节能和QoS之间的平衡61
4.1简介61
ⅩⅩ4.2WiMAX:对消费者而言低成本高带宽61
4.3人类语音模型和混合机制64
4.3.1场景1:单工语音通信64
4.3.2场景2:双工语音通信64
4.3.3混合机制65
4.4性能分析66
4.4.1场景1:单工通信67
4.4.2场景2:双工通信70
4.5数值结果与性能分析75
4.5.1场景1:单工通信76
4.5.2场景2:双工通信80
4.6小结89
致谢89
参考文献89
第5章WLAN中针对VoIP应用的基于QoE的节能91
5.1简介91
5.2关于WLAN节能的背景和相关工作92
5.2.1背景92
5.2.2相关工作93
5.3QoE和PSQA95
5.4ECVA:针对VoIP应用的一种基于QoE的节能机制96
5.5性能评估97
5.6小结101
参考文献101
第6章移动Ad Hoc网络小能量多标准中继选择103
6.1简介103
6.2背景105
6.2.1基于位置转发105
6.2.2机会型转发和分布式方案106
6.3单一标准接收端中继选择107
6.3.1分布式选择过程107
6.3.2分析模型109
ⅩⅩⅠ6.3.3评估113
6.4多标准接收端中继选择116
6.4.1在多标准情况下优的概念116
6.4.2多标准映射函数117
6.4.3贪婪算法与链路质量之间的平衡119
6.5说明:小能量链路感知转发方案120
6.5.1仿真模型120
6.5.2性能度量120
6.6小结123
参考文献124
第7章WSN的能量优化技术126
7.1简介126
7.2无线传感器节点和网络127
7.3能量模型129
7.3.1无线电能量模型129
7.3.2处理器能量估计131
7.4组件级能量优化技术133
7.5系统级能量优化技术134
7.5.1计算通信能量平衡134
7.5.2动态功率管理135
7.5.3动态电压—频率调节136
7.5.4网络级能量优化137
7.6小结138
参考文献138
第2部分收集技术
第8章EM能量收集系统的设计问题145
8.1能量收集:技术和应用145
8.2RF能量收集方法的设计问题146
8.2.1电压倍增器147
8.2.2阻抗匹配148
8.2.3功率提升阈值150
ⅩⅩⅡ8.3天线和匹配的注意事项152
8.3.1辐射和耦合153
8.3.2功率传输153
8.3.3极化156
8.3.4性能评估156
8.3.5匹配160
8.4RF-DC整流器拓扑160
8.4.1电压倍增器的工作和设计原理163
8.5稳压器164
8.6反向散射调制方案167
8.6.1ASK调制167
8.6.2PSK调制168
8.6.3PSK与ASK比较168
8.7小结168
参考文献169
第9章磁耦合通信设备的能量收集172
9.1简介172
9.2磁耦合通信设备的能量收集173
9.2.1磁感应原理174
9.3使用磁感应方法将动能转换为电能176
9.3.1磁发电机的基本原理177
9.3.2微型磁发电机的设计179
9.4太阳能收集183
9.5热能收集186
9.5.1热能收集系统187
9.5.2WSN的热能收集器188
9.6DC-AC功率转换191
9.7无线功率传输系统将所收集的能量传输至目标系统194
9.7.1RFID功率传输系统194
9.7.2在医疗植入物中使用磁感应进行无线功率传输197
9.7.3多电压输出系统197
9.7.4使用螺旋形线圈为嵌入式医疗设备进行RF能量收集199
9.8小结202
参考文献202
ⅩⅩⅢ0章能量收集系统的混合信号低功耗技术205
10.1简介205
10.2在能量收集系统中混合信号环境206
10.2.1微传感器无线网络206
10.2.2RFID207
10.3数字设计的低功率技术208
10.3.1降低数字电路的功率209
10.4在模拟设计中的低功率技术210
10.5模拟电路和数字电路的功耗比较211
10.6面向低电压混合信号设计的技术组合212
10.7模拟和数字低功耗技术的优化组合213
10.7.1瞬时压扩技术213
10.7.2亚阈值CMOS设计215
10.8面向功率的EDA工具216
10.8.1晶体管级工具217
10.8.2门级或逻辑级工具218
10.8.3寄存器传输级工具219
10.8.4行为级功率和功率仿真219
10.9小结220
参考文献220
1章面向低功率的无线传感器能量收集的建模方法和用于智能化能量
感知中间件的现实仿真22411.1简介224
11.2移动和无线嵌入式系统的能量约束224
11.2.1本章结构225
11.3能量收集技术的工业工具链及相关工作226
11.3.1建模、仿真和实施的工业平台226
11.3.2WSN的电池模型和应用227
11.4功率分析的精度和概念性考虑229
11.4.1WSN功率分析基于功率状态模型的表达229
11.4.2可变电池电压的影响:从功率状态模型到阻抗模型238
11.4.3电池建模概念238
11.4.4收集建模概念242
ⅩⅩⅣ11.5实现245
11.5.1模型方程的分析推导245
11.6电池感知仿真的应用到负载均衡247
11.6.1使用梯度下降调整电池模型247
11.6.2WSN项目的评估247
11.7小结和未来的工作250
参考文献251
2章WSN的能量损耗255
12.1简介255
12.2能量收集255
12.2.1能量收集的动机256
12.2.2能量收集:一种可行的解决方案257
12.3能量收集:除了太阳能收集器—它是一种可行的选择吗258
12.4存储收集的能量260
12.4.1能量收集系统261
12.4.2实验测量263
12.5能量预算:系统和网络运营265
12.5.1能量收集应用:挑战266
12.5.2存储和系统状态检索269
12.5.3面向分布式智能应用:挑战270
12.6小结271
参考文献272
3章WSN的RF能量收集和管理273
13.1简介273
13.2RF能量收集273
13.3能量收集系统以及WSN功率损耗的回顾274
13.3.1环境RF能源和可用功率276
13.4RF能量收集和Powercast收集器的使用276
13.4.1有意的能量收集277
13.4.2Powercast 公司的TX91501型Powercast发送器277
13.4.3Powercast功率收集接收器278
13.4.4接收的RF功率测量和增益278
13.4.5能量存储280
13.5WSN的能量管理281
13.5.1算法操作284
13.6实验和仿真结果286
ⅩⅩⅤ13.6.1实验结果286
13.6.2仿真结果288
13.6.3RF Powercast 能量收集器的实时实现289
13.7小结和未来的工作291
参考文献292
作者介绍
Hrishikesh Venkataraman博士是爱尔兰国家研究中心性能工程实验室—爱尔兰都柏林城市大学(DCU)RINCE研究所的高级研究员和爱尔兰企业署(EI)的首席研究员。于2007年在德国不来梅雅各布大学获得博士学位,从事的研究是无线蜂窝网络。2004年获得坎普尔印度理工学院(IIT)硕士学位,从担任德累斯顿工业大学的沃达丰移动通信部门主席期间开始他的硕士研究论文,并获得2003~2004年度德意志学术交流中心(DAAD)奖学金。他的主要研究方向包括移动多媒体,无线通信和无线能源。Venkataraman博士已经在期刊、国际会议以及书籍上发表了30多篇论文,并且在2009年10月加利福尼亚伯克利大学的国际会议上赢得佳论文奖。目前,Venkataraman博士是European Transactions on Telemunications(ETT)期刊的一名执行编辑以及电子工程学会(IEEE)车辆技术学会的UKRI(英国/爱尔兰共和国)的创始成员。
Gabriel-Miro Muntean博士在异构无线环境的面向质量和性能感知自适应多媒体流以及数据通信领域取得了良好的业绩。自2003年以来,Muntean博士一直担任着由10个人组成的研究实验室的主管,这个实验室位于都柏林城市大学先进的工程大楼,并且其设施齐全,可用于多媒体交付研究。他已经成功地培养了三个博士生和三个硕士研究生,目前正在指导七个在读硕士研究生和一个博士后研究员。Muntean博士已经争取到100多万欧元的资金,他曾经是两个EI(爱尔兰企业署)、一个SPI(爱尔兰科学基金会)和五个IRCSET(爱尔兰科学,工程和技术研究理事会)基金的主要研究员,以及其他两个爱尔兰基金的合伙人。此外,他一直是三星和微软提供赞助的研究项目的负责人。Muntean博士是一本书的作者和两本书的合著人,并且在杂志上发表了25篇文章以及60多篇会议论文。他的论文获得过四个佳论文奖,而且他是IEEE Transactions on Broadcasting的副编辑。
文摘
序言
我得承认,我对这本书的期望值一开始就放错了地方。我本以为会看到大量关于低功耗芯片设计或者高效电源管理IC的深入技术细节,毕竟书名听起来非常偏向硬件和系统底层优化。结果,内容更多地聚焦在“网络”层面的能效管理,特别是无线接入网(RAN)中的能耗模型。书中用非常严谨的数学语言描述了如何根据实际流量负载动态调整基站的休眠状态和功率输出,这部分内容阅读起来颇具挑战性,充满了线性规划和随机过程的应用。有一章专门讲了大规模MIMO(Massive MIMO)系统中的能量效率权衡,它不再单纯追求吞吐量,而是将单位焦耳所能承载的数据量作为核心指标。我个人觉得,这部分对于通信工程师来说价值巨大,因为它代表了行业从“堆砌资源”到“精细化管理”的转型方向。不过,对于非专业背景的读者,大量的公式推导可能会让人望而却步,感觉像是直接在看一本高级的学术专著,而不是一本面向广泛读者的科普读物。
评分这本我最近读完的书,名字里虽然提到了“绿色移动设备和网络”,但它给我的感觉更像是一部关于未来城市交通和能源基础设施的宏大叙事,完全超出了我对传统移动通信书籍的预想。作者似乎将叙事视角拉得非常远,探讨的重点是如何利用物联网和传感器技术来重构整个城市电网的调度体系,以适应大规模电动汽车的接入。书中花了大量的篇幅去分析不同地理区域的能源消耗模式,以及如何通过优化充电站的部署,实现用电负荷的削峰填谷,这部分内容简直可以作为城市规划的参考手册来用。我印象最深的是关于动态电价模型的构建,它不仅仅是经济学上的博弈论,还巧妙地融入了实时天气数据和用户出行习惯预测,试图建立一个自适应、自我平衡的能源生态系统。坦白说,对于一个只想了解手机电池续航技术的人来说,这本书的深度和广度可能有些“杀鸡用牛刀”了,但如果你对如何用信息技术手段解决能源危机和可持续发展问题感兴趣,这本书绝对能提供一个非常具有前瞻性的视角。它不是一本教你如何省电的说明书,而是一份关于构建未来能源智能体的蓝图。
评分我花了很长时间才消化完书中关于“边缘计算中的能耗优化”这一章节。如果说传统的云计算是集中式的“巨型电站”,那么这本书探讨的就是如何将计算能力分散到网络的边缘,去适应移动设备的脉冲式需求。作者构建了一个全新的能耗模型,它必须同时考虑数据传输的功耗、本地计算的功耗,以及设备在不同计算任务之间切换所产生的开销。这本书的视角非常独特,它把“延迟”和“能耗”视为可以互相转换的资源。比如,在网络拥塞、传输功耗极高的时候,设备可以选择牺牲一点计算响应时间,将更多任务放在本地处理以节省昂贵的空中接口能耗。这种动态的任务卸载策略,需要一个高度智能化的决策引擎。我感觉这本书更像是在探讨一种“资源哲学的转变”,即在移动互联网时代,电能不再是取之不尽的背景资源,而是需要被主动管理和策略性分配的核心要素。它对构建低功耗、高可靠的边缘智能体提供了理论基础。
评分这本书在探讨“网络协议栈”的能效改进时,展现出了极强的实战经验。它没有停留在理论层面,而是深入到了数据链路层和物理层的具体优化手段。我特别关注了作者对新兴的低功耗广域网(LPWAN)技术,如NB-IoT在睡眠模式下的功耗特性分析。书中非常细致地对比了不同协议在不同业务场景下(例如,每天上传一次小数据包 vs. 每小时进行一次固定的信令握手)的总能量消耗曲线。这种细致入微的比较,对于设备制造商和网络运营商进行技术选型时,提供了极具参考价值的数据支撑。更让我印象深刻的是,书中指出,许多看似微小的协议开销,在海量设备长时间运行后,累积起来的能源浪费是惊人的。因此,它提倡的“协议轻量化”不仅仅是为了提升速度,更是为了实现真正的长期可持续运行。总而言之,这本书提供的是一种自底向上(Bottom-up)的能效改进方法论,关注每一个字节传输背后的能量代价。
评分这本书最让我感到惊喜的是它对“能量收集”概念的重新定义,它完全跳出了传统的太阳能或动能回收的范畴。作者似乎将任何环境中的“废弃能量”都纳入了收集的范围,特别是对射频(RF)能量捕获和热电效应(Seebeck effect)在微小设备上的应用进行了细致的探讨。我记得书中有一个案例分析,是关于如何利用室内Wi-Fi信号为低功耗传感器提供持续电源,从而彻底摆脱电池更换的麻烦。这种“永不关机”设备的概念,在物联网(IoT)部署中具有革命性的意义。但有趣的是,它并未过度渲染技术的突破性,反而用大量的篇幅去讨论了收集到的能量如何与设备的计算任务进行调度匹配——这才是真正的难点所在。如何确保在能量极度稀疏的环境下,设备依然能够完成最关键的数据采集和传输任务,这背后的算法设计比单纯的能量采集电路复杂得多。这本书的价值就在于将“采集”与“应用”紧密地联系起来,展示了从物理现象到实际系统设计的完整链条。
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度,google,bing,sogou 等
© 2025 book.idnshop.cc All Rights Reserved. 静思书屋 版权所有