NeTS: Small: Fundamentals of Internet-of-Things with Energy Harvesting and Edge Intelligence

NetS:小型:具有能量收集和边缘智能的物联网基础知识

基本信息

项目摘要

The Internet of Things (IoT) is a massive interconnected ecosystem of wireless connected devices ranging from traditional computing devices to mundane objects. The low-cost nature and limited resources of most IoT devices coupled with the sheer scale of the system introduce fundamentally new design constraints. In particular, a significant fraction of IoT devices will be deployed at hard-to-reach places which makes it challenging to replace their batteries frequently. One appealing solution to this is to allow IoT devices to harvest their own energy from ambient sources, such as the radio frequency (RF) signals of existing wireless networks. To this end, the overarching goal of this research is to develop a foundational framework that will unravel the performance and operational limits of a large-scale energy harvesting IoT system. In particular, the developed framework will provide a unified approach to the modeling, analysis, and optimization of an energy harvesting IoT under realistic operational constraints obtained from the proposed test-bed of prototype IoT devices. This research is complemented by an elaborate educational plan that includes development of new courses and mentoring of graduate and undergraduate students on research at the intersection of wireless networking, energy harvesting, and IoT. Elaborate outreach events leveraging hands-on IoT experiments targeting under-represented minorities at local schools are also planned. This transformative research will lay the foundations of an energy harvesting IoT by developing the first comprehensive framework for analyzing and optimizing IoT performance under energy harvesting constraints. This framework integrates novel ideas from wireless networking, stochastic geometry, game theory, learning, and device implementation, to yield the following fundamental innovations: 1) New spatial models and associated performance metrics for the joint analysis of energy harvesting and communication aspects of energy harvesting IoT systems, 2) Energy-constrained and correlation-aware edge-intelligence techniques for an energy harvesting IoT, 3) Novel, self-organizing resource management mechanisms that advance new ideas from game theory to capture the scale, dynamics, and inter-dependencies across IoT devices, 4) Real-time, online algorithms that enable each IoT device to find its optimal resource management solution in a fully self-organizing manner, and 5) Design and implementation of a novel wideband RF energy harvesting module using wake up circuits that will only activate energy harvesting on the bands where RF energy harvested is more than the energy dissipated by the corresponding components. Collectively, these innovations will lay the foundations of a new breed of energy-harvesting IoT that can cater to emerging smart city services.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
物联网(IoT)是无线连接设备的大规模互连生态系统,从传统的计算设备到普通物体。大多数物联网设备的低成本性质和有限的资源,加上系统的庞大规模,从根本上引入了新的设计限制。特别是,很大一部分物联网设备将部署在难以到达的地方,这使得频繁更换电池变得非常困难。一个有吸引力的解决方案是允许物联网设备从环境源(例如现有无线网络的射频(RF)信号)中获取自己的能量。为此,本研究的总体目标是开发一个基础框架,以揭示大规模能量收集物联网系统的性能和操作限制。特别是,开发的框架将在从拟议的原型物联网设备测试台获得的现实操作约束下提供一种统一的方法来对能量收集物联网进行建模、分析和优化。这项研究是由一个精心设计的教育计划,其中包括新课程的开发和指导研究生和本科生在无线网络,能源收集和物联网的交叉研究的补充。此外,还计划开展针对当地学校代表性不足的少数民族的物联网实验。这项变革性的研究将通过开发第一个用于在能量收集约束下分析和优化物联网性能的综合框架,为能量收集物联网奠定基础。该框架集成了无线网络、随机几何、博弈论、学习和设备实现的新颖理念,产生了以下根本性创新:1)用于能量收集IoT系统的能量收集和通信方面的联合分析的新的空间模型和相关联的性能度量,2)用于能量收集IoT的能量约束和相关性感知的边缘智能技术,3)新颖的,自组织资源管理机制,从博弈论中提出新的想法,以捕获物联网设备之间的规模,动态和相互依赖性,4)实时在线算法,使每个物联网设备能够以完全自组织的方式找到其最佳资源管理解决方案,和5)使用唤醒电路的新型宽带RF能量收集模块的设计和实现,该唤醒电路将仅在RF能量收获的能量大于相应部件消耗的能量。总的来说,这些创新将为新型能源收集物联网奠定基础,以满足新兴的智慧城市服务。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(40)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Adaptive Rate NOMA for Cellular IoT Networks
  • DOI:
    10.1109/lwc.2021.3132932
  • 发表时间:
    2022-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Sreya, G.;Saigadha, S.;Dhillon, Harpreet S.
  • 通讯作者:
    Dhillon, Harpreet S.
RF Energy Harvesting in Minimization of Age of Information with Updating Erasures
通过更新擦除来最大限度地减少信息年龄的射频能量收集
  • DOI:
    10.1109/iscas46773.2023.10181924
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Pour, Fariborz Lohrabi;Williams, Harrison;Hicks, Matthew;Ha, Dong Sam
  • 通讯作者:
    Ha, Dong Sam
Non-Coherent Detection and Bit Error Rate for an Ambient Backscatter Link in Time-Selective Fading
  • DOI:
    10.1109/tcomm.2020.3028416
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    J. K. Devineni;Harpreet S. Dhillon
  • 通讯作者:
    J. K. Devineni;Harpreet S. Dhillon
Energy Efficient Federated Learning Over Wireless Communication Networks
  • DOI:
    10.1109/twc.2020.3037554
  • 发表时间:
    2021-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Yang, Zhaohui;Chen, Mingzhe;Shikh-Bahaei, Mohammad
  • 通讯作者:
    Shikh-Bahaei, Mohammad
Performance Optimization of Distributed Primal-Dual Algorithms over Wireless Networks
  • DOI:
    10.1109/icc42927.2021.9500853
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhaohui Yang;Mingzhe Chen;Kai‐Kit Wong;W. Saad;H. Poor;Shuguang Cui
  • 通讯作者:
    Zhaohui Yang;Mingzhe Chen;Kai‐Kit Wong;W. Saad;H. Poor;Shuguang Cui
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Harpreet Dhillon其他文献

Harpreet Dhillon的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Harpreet Dhillon', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: CNS Core: Medium: Localization in Millimeter Wave Cellular Networks: Fundamentals, Algorithms, and Measurement-inspired Simulator
合作研究: CNS 核心:媒介:毫米波蜂窝网络的本地化:基础知识、算法和测量启发的模拟器
  • 批准号:
    2107276
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: SWIFT: SMALL: Enabling Seamless Coexistence between Passive and Active Networks using Reconfigurable Reflecting Surfaces
合作研究:SWIFT:SMALL:使用可重构反射表面实现无源和有源网络之间的无缝共存
  • 批准号:
    2030215
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SpecEES: Collaborative Research: DroTerNet: Coexistence between Drone and Terrestrial Wireless Networks
SpecEES:协作研究:DroTerNet:无人机与地面无线网络的共存
  • 批准号:
    1923807
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Small: Statistical Performance Analysis and Resource Management for Cyber-Physical Internet of Things Systems
CPS:小型:信息物理物联网系统的统计性能分析和资源管理
  • 批准号:
    1739642
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SpecEES: Collaborative Research: Stochastic Geometry Meets Channel Measurements: Comprehensive Modeling, Analysis,Fundamental Design-tradeoffs in Real-world Massive-MIMO Networks
SpecEES:协作研究:随机几何满足信道测量:现实世界大规模 MIMO 网络中的综合建模、分析、基本设计权衡
  • 批准号:
    1731711
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Small: Joint Backhaul and Radio Access Design for Heterogeneous Wireless Networks
NeTS:小型:异构无线网络的联合回程和无线接入设计
  • 批准号:
    1617896
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: CIF: Towards Self-Powered Heterogeneous Cellular Networks
CRII:CIF:迈向自供电异构蜂窝网络
  • 批准号:
    1464293
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
  • 批准号:
    32000033
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
  • 批准号:
    81900988
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
  • 批准号:
    31772128
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
  • 批准号:
    81704176
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

CNS Core: Small: Fundamentals of Gait Disorder Assessment with Ubiquitous Wireless Signals
CNS 核心:小型:利用无处不在的无线信号进行步态障碍评估的基础知识
  • 批准号:
    2226255
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Boiling Flows in Small and Microchannels (BONSAI): From Fundamentals to Design
小通道和微通道中的沸腾流 (BONSAI):从基础知识到设计
  • 批准号:
    EP/T033045/1
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: Fundamentals of Ultra-Dense Wireless Networks with Generalized Repulsion
合作研究:中枢神经系统核心:小型:具有广义斥力的超密集无线网络的基础
  • 批准号:
    2150486
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: Fundamentals of Ultra-Dense Wireless Networks with Generalized Repulsion
合作研究:中枢神经系统核心:小型:具有广义斥力的超密集无线网络的基础
  • 批准号:
    2006612
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Boiling Flows in Small and Microchannels (BONSAI): From Fundamentals to Design
小通道和微通道中的沸腾流 (BONSAI):从基础知识到设计
  • 批准号:
    EP/T033398/1
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Research Grant
BOiliNg flows in SmAll and mIcrochannels (BONSAI): From Fundamentals to Design
小和微通道中的沸腾流 (BONSAI):从基础知识到设计
  • 批准号:
    EP/T03338X/1
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: Fundamentals of Ultra-Dense Wireless Networks with Generalized Repulsion
合作研究:中枢神经系统核心:小型:具有广义斥力的超密集无线网络的基础
  • 批准号:
    2006453
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Small: Fundamentals of Assessing Occupancy Dynamics with Ubiquitous Wireless Signals
NetS:小型:利用无处不在的无线信号评估占用动态的基础
  • 批准号:
    1816931
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Collaborative Research: Next Generation Communications with Low-Resolution ADCs: Fundamentals and Practical Design
CIF:小型:协作研究:采用低分辨率 ADC 的下一代通信:基础知识和实用设计
  • 批准号:
    1527162
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CIF: Small: Collaborative Research: Next Generation Communications with Low-Resolution ADCs: Fundamentals and Practical Design
CIF:小型:协作研究:采用低分辨率 ADC 的下一代通信:基础知识和实用设计
  • 批准号:
    1527079
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了