Published January 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Energy Harvesting in Underwater Acoustic Wireless Sensor Networks: Design, Taxonomy, Applications, Challenges and Future Directions
- 1. University of Peshawar
- 2. Federation University
- 3. King Saud University
- 4. Prince Sattam Bin Abdulaziz University
- 5. Aswan University
- 6. Idaho State University
Description
In underwater acoustic wireless sensor networks (UAWSNs), energy harvesting either enhances the lifetime of a network by increasing the battery power of sensor nodes or ensures battery-less operation of nodes.This, in effect, results in sustainable and reliable operation of the network deployed for various underwater applications.This work provides a survey of the energy harvesting techniques for UAWSNs.Our work is unique than the existing work on underwater energy harvesting in that it includes state-of-the art techniques designed in the last decade.It analyzes every harvesting scheme in terms of its main idea, merits, demerits and the extent of the harvested power (energy).The description of the merits results in selection of the suitable scheme for the suitable underwater applications.The demerits of the addressed schemes provide an insight to their future enhancement and improvement.Moreover, the harvested techniques are classified into various categories depending upon the involved energy harvesting mechanism and compared based on the maximum and minimum amount of harvested power, which helps in selection of the suitable category keeping in view the power budget of an underwater network before deployment.The challenges in energy harvesting and in UAWSNs are described to provide an insight to them and to address them for further enhancement in the harvested extent.Finally, research directions are specified for future investigation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في شبكات الاستشعار اللاسلكية الصوتية تحت الماء (UAWSNs)، يؤدي حصاد الطاقة إما إلى تحسين عمر الشبكة عن طريق زيادة طاقة بطارية عقد المستشعر أو يضمن تشغيل العقد بدون بطارية. وهذا، في الواقع، يؤدي إلى تشغيل مستدام وموثوق للشبكة المنشورة لمختلف التطبيقات تحت الماء. يوفر هذا العمل مسحًا لتقنيات حصاد الطاقة لـ UAWSNs. عملنا فريد من نوعه مقارنة بالعمل الحالي على حصاد الطاقة تحت الماء من حيث أنه يتضمن أحدث التقنيات المصممة في العقد الماضي. إنه يحلل كل حصاد المخطط من حيث فكرته الرئيسية ومزاياه وعيوبه ومدى الطاقة المحصودة (الطاقة). ينتج عن وصف المزايا اختيار المخطط المناسب للتطبيقات المناسبة تحت الماء. توفر عيوب المخططات التي تم تناولها نظرة ثاقبة لتعزيزها وتحسينها في المستقبل. علاوة على ذلك، يتم تصنيف التقنيات المحصودة إلى فئات مختلفة اعتمادًا على آلية حصاد الطاقة المعنية ومقارنتها بناءً على الحد الأقصى والحد الأدنى من الطاقة المحصودة، مما يساعد في اختيار الفئة المناسبة مع مراعاة القوة ميزانية شبكة تحت الماء قبل النشر. يتم وصف التحديات في حصاد الطاقة وفي UAWSNs لتوفير نظرة ثاقبة لهم ومعالجتها لمزيد من التحسين في المدى المحصود. أخيرًا، يتم تحديد اتجاهات البحث للتحقيق المستقبلي.Translated Description (French)
Dans les réseaux de capteurs sans fil acoustiques sous-marins (UAWSN), la récupération d'énergie améliore la durée de vie d'un réseau en augmentant la puissance de la batterie des nœuds de capteurs ou assure un fonctionnement sans batterie des nœuds. Il en résulte en effet un fonctionnement durable et fiable du réseau déployé pour diverses applications sous-marines. Ce travail fournit une enquête sur les techniques de récupération d'énergie pour UAWSN. Notre travail est unique en son genre par rapport aux travaux existants sur la récupération d'énergie sous-marine en ce qu'il comprend des techniques de pointe conçues au cours de la dernière décennie. Il analyse chaque récolte schéma en termes d'idée principale, de mérites, de démérites et d'étendue de la puissance récoltée (énergie).La description des mérites entraîne la sélection du schéma approprié pour les applications sous-marines appropriées.Les démérites des schémas abordés donnent un aperçu de leur amélioration et de leur amélioration futures.En outre, les techniques récoltées sont classées en différentes catégories en fonction du mécanisme de récolte d'énergie impliqué et comparées en fonction de la quantité maximale et minimale de puissance récoltée, ce qui aide à sélectionner la catégorie appropriée en gardant à l'esprit la puissance budget d'un réseau sous-marin avant le déploiement. Les défis de la récupération d'énergie et des UAWSN sont décrits pour leur donner un aperçu et pour les résoudre afin d'améliorer davantage l'étendue récoltée. Enfin, des orientations de recherche sont spécifiées pour une enquête future.Translated Description (Spanish)
En las redes de sensores inalámbricos acústicos subacuáticos (UAWSN), la recolección de energía mejora la vida útil de una red al aumentar la potencia de la batería de los nodos de sensores o garantiza el funcionamiento sin batería de los nodos. Esto, en efecto, da como resultado un funcionamiento sostenible y confiable de la red implementada para diversas aplicaciones subacuáticas. Este trabajo proporciona un estudio de las técnicas de recolección de energía para UAWSN. Nuestro trabajo es único que el trabajo existente sobre la recolección de energía subacuática, ya que incluye técnicas de vanguardia diseñadas en la última década. Analiza cada cosecha en términos de su idea principal, méritos, deméritos y el alcance de la potencia cosechada (energía). La descripción de los méritos da como resultado la selección del esquema adecuado para las aplicaciones submarinas adecuadas. Los deméritos de los esquemas abordados proporcionan una idea de su mejora y mejora futuras. Además, las técnicas cosechadas se clasifican en varias categorías dependiendo del mecanismo de recolección de energía involucrado y se comparan en función de la cantidad máxima y mínima de potencia cosechada, lo que ayuda en la selección de la categoría adecuada teniendo en cuenta la potencia presupuesto de una red submarina antes del despliegue. Los desafíos en la recolección de energía y en las UAWSN se describen para proporcionarles una visión y abordarlos para una mayor mejora en la extensión cosechada. Finalmente, se especifican las direcciones de investigación para futuras investigaciones.Files
09991959.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:679af6cb1cfec37d0c4ff58996fed488
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- حصاد الطاقة في شبكات الاستشعار اللاسلكية الصوتية تحت الماء: التصميم والتصنيف والتطبيقات والتحديات والاتجاهات المستقبلية
- Translated title (French)
- Récolte d'énergie dans les réseaux de capteurs sans fil acoustiques sous-marins : conception, taxonomie, applications, défis et orientations futures
- Translated title (Spanish)
- Cosecha de energía en redes de sensores inalámbricos acústicos subacuáticos: diseño, taxonomía, aplicaciones, desafíos y direcciones futuras
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4313141309
- DOI
- 10.1109/access.2022.3230600
References
- https://openalex.org/W1551593963
- https://openalex.org/W1561171787
- https://openalex.org/W1607486260
- https://openalex.org/W1753604201
- https://openalex.org/W1893226876
- https://openalex.org/W1999548437
- https://openalex.org/W2010814759
- https://openalex.org/W2015035939
- https://openalex.org/W2029788446
- https://openalex.org/W2041173904
- https://openalex.org/W2050824703
- https://openalex.org/W2051925766
- https://openalex.org/W2053165262
- https://openalex.org/W2096597390
- https://openalex.org/W2160806348
- https://openalex.org/W2251525587
- https://openalex.org/W2261911131
- https://openalex.org/W2290825687
- https://openalex.org/W2344031691
- https://openalex.org/W2406851109
- https://openalex.org/W2434344070
- https://openalex.org/W2500682163
- https://openalex.org/W2522085611
- https://openalex.org/W2565776826
- https://openalex.org/W2566713565
- https://openalex.org/W2567159603
- https://openalex.org/W2581158133
- https://openalex.org/W2599987222
- https://openalex.org/W2603429182
- https://openalex.org/W2728209237
- https://openalex.org/W2731499355
- https://openalex.org/W2759520197
- https://openalex.org/W2760781304
- https://openalex.org/W2766196879
- https://openalex.org/W2798815388
- https://openalex.org/W2809579252
- https://openalex.org/W2891497771
- https://openalex.org/W2897498375
- https://openalex.org/W2905101974
- https://openalex.org/W2914787562
- https://openalex.org/W2915838728
- https://openalex.org/W2921890437
- https://openalex.org/W2924136159
- https://openalex.org/W2952108965
- https://openalex.org/W2961596567
- https://openalex.org/W2979578803
- https://openalex.org/W2982401632
- https://openalex.org/W2986910206
- https://openalex.org/W2994282745
- https://openalex.org/W2998119893
- https://openalex.org/W3004485783
- https://openalex.org/W3006280643
- https://openalex.org/W3006294326
- https://openalex.org/W3011725703
- https://openalex.org/W3011733147
- https://openalex.org/W3048739298
- https://openalex.org/W3087752172
- https://openalex.org/W3092359436
- https://openalex.org/W3111113881
- https://openalex.org/W3119915333
- https://openalex.org/W3130102368
- https://openalex.org/W3132110320
- https://openalex.org/W3139751582
- https://openalex.org/W3157968300
- https://openalex.org/W3166141465
- https://openalex.org/W3173253746
- https://openalex.org/W3173393209
- https://openalex.org/W3178330152
- https://openalex.org/W3183982902
- https://openalex.org/W3184999498
- https://openalex.org/W3195372009
- https://openalex.org/W3197344675
- https://openalex.org/W3204439764
- https://openalex.org/W3209213092
- https://openalex.org/W3211057671
- https://openalex.org/W3212572738
- https://openalex.org/W3212693925
- https://openalex.org/W3214188517
- https://openalex.org/W3215249529
- https://openalex.org/W3217532633
- https://openalex.org/W378064082
- https://openalex.org/W4205298615
- https://openalex.org/W4205978435
- https://openalex.org/W4206260196
- https://openalex.org/W4206323001
- https://openalex.org/W4210391504
- https://openalex.org/W4210593428
- https://openalex.org/W4210657443
- https://openalex.org/W4210796396
- https://openalex.org/W4210840103
- https://openalex.org/W4210890124
- https://openalex.org/W4210956471
- https://openalex.org/W4212938264
- https://openalex.org/W4213065452
- https://openalex.org/W4213136432
- https://openalex.org/W4214749006
- https://openalex.org/W4220873684
- https://openalex.org/W4225405829
- https://openalex.org/W4238149535
- https://openalex.org/W4245131997
- https://openalex.org/W4286009903
- https://openalex.org/W4289889720
- https://openalex.org/W4294690768