Modeling of RF energy harvesting and energy consumption system for low power wireless sensor networks

Abstract

Son zamanlarda, teknolojinin ilerlemesi ile birlikte,Kablosuz algılayıcı ağlar (KAA) ve İnternet gibi düşük güçlü kablosuz aygıtlarŞeylerin (IoT). Bu nedenle, bunların sürekli çalışması için enerji ihtiyacıCihazlar da arttırılmıştır. Bununla birlikte, karşılaştırıldığında pilin gelişimiTeknolojileri henüz enerji talebini karşılayacak kapasiteye sahip değildir, bu nedenle büyük birKablosuz cihazların enerji talebi ile sonuçlanan enerji yoğunluğu arasındaki farkPil teknolojisindeki gelişmeden. Bu nedenle, en büyük zorluk,Kendini sürekli sensör sağlayan alternatif ve umut verici bir enerji kaynağıDüğüm işlemleri.Bu bağlamda, çevresel yeşilinden hasat edilen kablosuz enerji kavramıKaynaklar (örneğin, güneş, termal, titreşimsel, RF) güç için çok önem kazanmıştır.Bu cihazlar. Diğer kaynaklar arasında, RF kaynağı enerji için potansiyel bir adadırRF sinyallerin kesintisiz olarak bulunabilmesi nedeniyle hasat. Ancak, kritik varRF enerjisinin tasarımı ve uygulanması gibi ele alınması gereken zorluklarHasat sistemleri Sunulan iş, RF'nin tasarımını ve analizini göstermektedirHücresel baz istasyonlarından enerji toplama, aynı anda 900 MHz'de çalışmaVe 1800 MHz. Dahası, toplam hasat üzerine gerçek zamanlı kablosuz kanalın etkisiBu eserin yeni bir yönü olan enerji araştırılmıştır. Ek olarak, başvuruWSN'lerde RF enerjisinin hasat edilmesi tartışılmıştır.Farklı bir durumdaki bir sensör düğümünün güç tüketimi talebi. Bu amaç için,OpenMote donanımı (en son nesil Berkeley motes),Farklı deneyler ve tüketim talebini ölçmekDevletleri (ör., Algılama, iletim ve alım).

Recently, with the advancement of technology, there has been a rapid growth oflow power wireless devices, such as wireless sensor networks (WSNs) and Internetof Things (IoT). Therefore, the energy requirement for perpetual operation of thesedevices has also been increased. However, in comparison the evolution of batterytechnologies is not yet capable to meet the energy demand, thus there exists a hugegap between the energy demand of the wireless devices and the energy density resultingfrom the development in battery technology. Therefore, the major challenge is tond an alternative and promising source of energy that enables self sustained sensornode operations.In this regard, the concept of wireless energy harvesting from ambient greensources (e.g., solar, thermal, vibrational, RF) has gained much importance to powerthese devices. Among other sources, RF source is a potential candidate for energyharvesting due to continuous availability of RF signals. However, there exist criticalchallenges that need to be tackled, such as design and implementation of RF energyharvesting systems. The presented work demonstrates the design and analysis of RFenergy harvesting from cellular base stations, operating simultaneously at 900 MHzand 1800 MHz. Moreover, the eect of real time wireless channel on total harvestedenergy has been investigated, which is a novel aspect of this work. In addition, applicationof RF energy harvesting in WSNs has been discussed that aims to reportthe power consumption demand of a sensor node under dierent states. For this purpose,OpenMote hardware (the latest generation of Berkeley motes) has been used toperform experiments and to measure the power consumption demand under dierentstates (e.g., sensing, transmission and reception).