A New Approach to Design Autonomous Wireless Sensor Node Based on RF Energy Harvesting System
Notice bibliographique
Résumé
Energy Harvesting techniques are increasingly seen as the solution for freeing the wireless sensor nodes from their battery dependency. However, it remains evident that network performance features, such as network size, packet length, and duty cycle, are influenced by the sum of recovered energy. This paper proposes a new approach to defining the specifications of a stand-alone wireless node based on a Radio-frequency Energy Harvesting System (REHS). To achieve adequate performance regarding the range of the Wireless Sensor Network (WSN), techniques for minimizing the energy consumed by the sensor node are combined with methods for optimizing the performance of the REHS. For more rigor in the design of the autonomous node, a comprehensive energy model of the node in a wireless network is established. For an equitable distribution of network charges between the different nodes that compose it, the Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol is used for this purpose. The model considers five energy-consumption sources, most of which are ignored in recently used models. By using the hardware parameters of commercial off-the-shelf components (Mica2 Motes and CC2520 of Texas Instruments), the energy requirement of a sensor node is quantified. A miniature REHS based on a judicious choice of rectifying diodes is then designed and developed to achieve optimal performance in the Industrial Scientific and Medical (ISM) band centralized at 2.45 GHz . Due to the mismatch between the REHS and the antenna, a band pass filter is designed to reduce reflection losses. A gradient method search is used to optimize the output characteristics of the adapted REHS. At 1 mW of input RF power, the REHS provides an output DC power of 0.57 mW and a comparison with the energy requirement of the node allows the Base Station (BS) to be located at 310 m from the wireless nodes when the Wireless Sensor Network (WSN) has 100 nodes evenly spread over an area of 300 × 300 m 2 and when each round lasts 10 min . The result shows that the range of the autonomous WSN increases when the controlled physical phenomenon varies very slowly. Having taken into account all the dissipation sources coexisting in a sensor node and using actual measurements of an REHS, this work provides the guidelines for the design of autonomous nodes based on REHS.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».