Przeskocz do nawigacji głównej Przeskocz do wyszukiwania Przeskocz do głównej treści

Energy Dynamics of Green IoT Nodes with Time-Varying Energy Harvesting, Leakage, and Consumption Patterns

  • Godlove Suila Kuaban
  • , Tadeusz Czachorski
  • , Erol Gelenbe
  • , Piotr Pecka
  • , Piotr Czekalski
  • Institute of Theoretical and Applied Informatics of the Polish Academy of Sciences

Wyniki badań: Rozdział w książce/raport/materiał konferencyjny › Wkład w konferencję › recenzja

Abstrakt

The growing proliferation of Internet of Things (IoT) devices has intensified the need for sustainable energy solutions, particularly in resource-constrained deployments where non-rechargeable batteries and supercapacitors are the primary energy sources. Green IoT (G-IoT) frameworks address this challenge by combining energy-saving techniques with energy harvesting from ambient sources such as solar power. However, the intermittent nature of renewable energy and the non-ideal behavior of energy storage systems-such as energy leakage and capacity degradation-complicate reliable energy provisioning. This paper presents a novel Markovian framework for modelling the coupled dynamics of time-varying solar energy harvesting, time-dependent energy consumption, and state-dependent energy leakage in G-IoT systems. Unlike traditional steady-state models, our approach uses Discrete-Time Markov Chains (DTMCs) to capture the stochastic variability in both energy harvesting and consumption processes. We also introduce a refined leakage model in which the leakage rate is dynamically dependent on the stored energy level, enabling a more realistic characterization of energy losses due to energy leakage. Through extensive analytical evaluation, we examine how key parameters-such as storage capacity, leakage rate coefficient, and energy harvesting and consumption patterns-affect critical performance metrics, including the mean stored energy and energy-related service outage probability. Furthermore, we propose a parameter tuning strategy to optimize energy reliability and storage efficiency. The proposed model provides valuable insights for the design and optimization of robust, energy-aware IoT systems powered by renewable energy sources.

Język oryginałuangielski
Tytuł publikacji goszczącejProceedings - 2025 IEEE 33rd International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems, MASCOTS 2025
WydawcaIEEE Computer Society
ISBN (elektroniczny)9798331557607
Identyfikatory DOI
Status publikacjiOpublikowano - 2025
Wydarzenie33rd IEEE International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems, MASCOTS 2025 - Paris, Francja
Czas trwania: 21 paź 2025 → 23 paź 2025

Seria publikacji

NazwaProceedings - IEEE Computer Society's Annual International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunications Systems, MASCOTS
ISSN (drukowany)1526-7539

Konferencja

Konferencja33rd IEEE International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems, MASCOTS 2025
Kraj/TerytoriumFrancja
MiejscowośćParis
Okres21/10/25 → 23/10/25

Cele SDG ONZ

Ten wynik przyczynia się do realizacji następujących celów zrównoważonego rozwoju

  1. Cel 7 - Przystępna i czysta energia
    Cel 7 Przystępna i czysta energia
  2. Cel 17 - Partnerstwa na rzecz celów
    Cel 17 Partnerstwa na rzecz celów

Obszary tematyczne ASJC Scopus

  • Oprogramowanie
  • Modelowanie i symulacja
  • Sieci komputerowe i komunikacja
  • Inżynieria elektryczna i elektroniczna

Fingerprint

Zanurz się w tematy badawcze publikacji „Energy Dynamics of Green IoT Nodes with Time-Varying Energy Harvesting, Leakage, and Consumption Patterns”. Razem tworzą niepowtarzalny odcisk palca.

Cytowanie