物联网绿色节能理论与关键技术

The Internet of Things (IoT) is an important part of the new generation of global information industry and china’s national strategic emerging industry. With the critical energy problems of traditional IoT and the requirement of energy-saving technologies in modern society, it is an inevitable trend to construct the green Internet of Things, in which the biggest challenge is how to reduce the energy consumption and improve the energy harvesting abilities of the IoT equipments. Considering the general requirements of the green Internet of Things, we focus on two topics, “theory and technology for energy-saving computation in the Internet of Things" and "theory and technology for cognitive energy harvesting in the Internet of Things". Our research is conducted based on the communication theory and network theory, combined with compressed sensing theory, game theory, optimization theory and big data theory. We propose cognitive energy harvesting technology and energy-saving in-network computation and routing methods, which can provide solutions to the problem of constructing green Internet of Things. We also build the green Internet of Things platform that can evaluate the performance of the proposed methods and provide applications of the green Internet of Things, providing important technical support for the development of green Internet of Things in China.

物联网是全球信息产业的重点发展方向，也是我国国家战略性新兴产业的重要组成部分。然而物联网设备能耗大、能效低等一系列能量问题，一直制约着物联网的大规模应用。建设绿色节能物联网，对于推动物联网广泛应用、实现社会可持续发展具有重要意义。如何减少物联网能量消耗、提升物联网对绿色环境能源的利用能力，是建设绿色物联网亟需解决的挑战性问题。本项目围绕物联网绿色节能的总体要求，从“节流”（即计算节能）和“开源”（即认知获能）两个角度，开展“物联网高能效计算理论与技术”和“物联网认知能量获取理论与技术”课题研究。提出广义众包理念下的认知能量获取和无线信能转换机制，以及具有低功耗和低数据冗余度特性的计算压缩和智能路由方法，形成对物联网绿色节能问题的解决方案。同时，建立绿色物联网实验平台，实现对物联网计算节能和认知获能技术的性能验证与应用示范，为我国绿色物联网的发展提供关键技术支撑。

物联网是全球信息产业的重点发展方向，也是我国国家战略性新兴产业的重要组成部分。然而物联网设备能耗大、能效低等一系列能量问题，一直制约着物联网的大规模应用。建设绿色节能物联网，对于推动物联网广泛应用、实现社会可持续发展具有重要意义。如何减少物联网能量消耗、提升物联网对绿色环境能源的利用能力，是建设绿色物联网亟需解决的挑战性问题。本项目围绕物联网绿色节能的总体要求，从物理层、网络层和应用层三个层面，开展“物联网海量设备感知与接入”、“物联网泛域网络路由与传输”和“物联网多样化个性服务节能”课题研究。建立了低功耗广域网的“信道容量-能耗”模型，并设计了低功耗广域网的信道参数选择算法，实现了快速的链路状态估计和传输能耗计算。设计了一种面向复杂大规模路由的分布式部署策略和对应的路由查询与数据转发机制，针对节点可用网络拓扑知识有限的情况设计了一种分布式算法来实现节能信息传输。基于泛在正交频分多址反向散射技术探索了认知能量获取机制并实现了精准定位，结合中继协作和认知无线电技术进一步优化了无线信能转换机制。同时，建立绿色物联网实验平台，实现对物联网计算节能和认知获能技术的性能验证与应用示范，为我国绿色物联网的发展提供关键技术支撑。