RF energy harvesting for wireless sensor network

A collection of sensing nodes which are connected through wireless channels formed a wireless sensor network (WSN). Once sensor nodes are deployed, it is challenging and sometimes even impossible to change batteries. As a result, wrong lifetime prediction causes high costs and may make a sensor network useless before its purpose is fulfilled. Accurate prediction of sensor network lifetime requires an accurate energy consumption model. Energy constraint is a bottle-neck for designing wireless sensor networks. As conventional wireless sensor nodes rely on internal batteries, which suffer from a limited lifetime, the first attempt is to extension of the battery lifetime of sensor nodes by using energy conservation techniques. On the other hand in most of typical WSN application, periodical battery replacement is impractical because of either the large number of deployed devices or hard accessible nodes placement. Using energy harvesting (EH) technique is a good solution in these cases. A key advantage of energy harvesting is that it enables potential perpetual operation of the devices, without requiring maintenance for battery substitutions. There are many sources of energy which can be measured for energy harvesting. One of the newest techniques for energy harvesting is RF energy harvesting which typically refers to the capability of the wireless devices to harvest energy from RF signals. RF energy transfer is characterized by low-power and long-distance transfer, and thus is suitable for powering a large number of devices with low energy consumption, dispersed in a relatively wide area. While for outdoor purposes the Global Positioning System (GPS) is dominated, this technique cannot be applied to indoor environment due to poor coverage of satellite signals. One of the indoor localization techniques is using wireless sensor network. One of the indoor localization techniques is using wireless sensor network. The potential of the using RF energy harvesting technique in providing energy for a WSN which is used for indoor localization has been surveyed. Figure of merit defined as the ratio between harvested energy and consumed energy and the effect of the room size, number of energy sources, different ways of locating energy sources, energy harvester circuit, duty cycle, energy consumption of the different components of a sensor node on the figure of merit analysed.

Una collezione di nodi sensori che sono collegati tramite canali wireless forma una rete di sensori wireless (WSN). Una volta che i nodi sensori vengono distribuiti, è impegnativo e talvolta addirittura impossibile cambiarne le batterie. Di conseguenza, la previsione sbagliata di vita causa costi elevati e può rendere una rete di sensori inutile prima che essa raggiunga il suo scopo. Una previsione accurata della vita di una rete di sensori richiede un accurato modello di consumo di energia. I vincoli energetici sono un collo di bottiglia per la progettazione di reti di sensori wireless. Essendo i sensori wireless convenzionali basati su batterie interne, aventi una durata limitata, il primo tentativo è quello di prolungare la durata della batteria dei nodi utilizzando tecniche di risparmio energetico. Al contrario, nella maggior parte delle applicazioni tipiche delle WSN, la sostituzione periodica della batteria è impraticabile a causa del grande numero di dispositivi distribuiti o del difficile posizionamento dei nodi . L'uso della tecnica di raccolta di energia (EH) è una buona soluzione in questi casi. Uno dei principali vantaggi della raccolta di energia è che permette un funzionamento potenziale continuo dei dispositivi, senza la necessità di manutenzione per la sostituzione delle batterie. Ci sono molte fonti di energia che possono essere misurate per la raccolta di energia. Una delle più recenti tecniche per la raccolta di energia è la tecnica RF, che si riferisce generalmente alla capacità dei dispositivi wireless di raccogliere energia da segnali RF. La tecnica RF è caratterizzata da una bassa potenza ed un trasferimento a lunga distanza, ed è quindi adatta ad alimentare un gran numero di dispositivi a basso consumo energetico, dispersi in un'area relativamente ampia. Mentre per scopi esterni il Global Positioning System (GPS) è dominante, esso non può essere applicato per un ambiente interno a causa della scarsa copertura dei segnali satellitari. Una delle tecniche di localizzazione indoor utilizza reti di sensori wireless. Una delle tecniche di localizzazione interna è l'uso di una rete di sensori wireless. Sono state esaminate, infatti, le potenzialità dell'uso della tecnica di raccolta di energia RF per fornire energia ad una WSN che viene utilizzata per la localizzazione interna. La cifra di merito è definita come il rapporto tra energia raccolta e energia consumata, e l'effetto della dimensione delle camere, il numero di fonti di energia, i diversi modi per localizzare le fonti di energia, l'utilizzo di energia nel circuito, il ciclo di lavoro, il consumo di energia dei vari componenti di un nodo sensore sono considerati nella cifra di merito.