Revision: A Novel Data Collection Method with Recharge Plan for Rechargeable Wireless Sensor Networks

 Propone hacer islas como en los sistemas e comunicaciones moviles, las mismas podrian lograr 87 m de comunicacion con zigbee, no diseña ningun modulo WPT , solo propone el Bobinas y el TX91503

Describe un algoritmo

Estrategias y Métodos Relacionados con WPT y EH:

1. Estrategias para Extender la Vida Útil de WSN (Redes de Sensores Inalámbricos):

   • Disminución del Consumo de Energía:

     • Diseño de arquitecturas de hardware de bajo consumo energético.

     • Uso de tecnologías de comunicación de bajo consumo.

     • Software de bajo consumo y complejidad.

     • Desarrollo de protocolos de recolección de datos que ahorren energía.

     • Algoritmos de posicionamiento de bajo consumo energético.

     • Uso de nodos ancla móviles en las redes de sensores.

2. Técnicas de Recolección de Energía (Energy Harvesting - EH):

   • Uso de energías naturales del entorno:

     • Solar: Uso de energía solar para alimentar las redes, aunque su adquisición puede verse afectada por factores ambientales y meteorológicos.

     • Energía Terrestre: Captura de calor terrestre.

     • Viento: Energía generada por el viento.

     • Vibración: Recolección de energía a partir de vibraciones.

     • Bioenergía: Aprovechamiento de la energía derivada de fuentes biológicas.

3. Tecnologías de Carga Inalámbrica (Wireless Power Transfer - WPT):

   • Aplicación en Teléfonos Móviles:

     • El desarrollo de tecnologías de carga inalámbrica para teléfonos móviles está avanzando rápidamente y se espera que sea una característica estándar en los próximos teléfonos.

     • Estas tecnologías pueden dividirse en dos categorías según su aplicación.

Resumen de Estrategias y Métodos:

• Disminución del Consumo Energético: Se trata de optimizar los recursos existentes (hardware, software, protocolos, etc.) para que los dispositivos consuman la menor cantidad de energía posible.

• Recolección de Energía: El uso de energías renovables como el sol, viento, y vibraciones, para generar energía de forma continua sin depender de baterías convencionales.

• Carga Inalámbrica: Avances en la carga de dispositivos sin cables, una tendencia que se está implementando cada vez más en dispositivos móviles.

Algoritmo y Función de la Curva Node-Gosper:

1. Curva Node-Gosper: Una curva fractal utilizada en el artículo, que recorre todas las celdas (hexágonos) de una "isla" sin cruzar, similar a otras curvas de espacio llenado. El patrón de la curva permite optimizar el recorrido de los cargadores móviles que visitan los nodos para recargarlos de manera eficiente.

2. Generación de la Curva Node-Gosper:

   • Utiliza una dirección de base-7 para identificar cada hexágono dentro de una isla Node-Gosper, lo que permite un acceso eficiente a los nodos.

   • La curva se genera en niveles jerárquicos (por ejemplo, niveles 1, 2, 3), y se construye uniendo las curvas de menor nivel para formar la curva del nivel superior .

3. Aplicación en recarga inalámbrica (WPT):

   • Cargadores móviles (carros robotizados) recorren estas curvas de Gosper para recargar los nodos de los sensores en la red.

   • La curva de Gosper asegura que el cargador pase por todas las ubicaciones de los nodos sin redundancia, optimizando la longitud de la ruta de carga y aumentando la eficiencia energética .

Funcionamiento de las Islas Node-Gosper:

• Las islas Node-Gosper son áreas compuestas por hexágonos distribuidos según el patrón de la curva de Gosper. Cada nivel de la isla se refiere a un conjunto jerárquico de hexágonos que se cargan de manera secuencial según las reglas de la curva.

• Los nodos de relé en el centro de cada isla son responsables de la agregación y transmisión de datos, facilitando una recolección de datos eficiente desde los nodos hasta el estación base ubicada en el centro de la isla .

Resultados del Estudio:

1. Comparación de Consumo de Energía:

   • El método propuesto basado en la curva Node-Gosper mostró un menor consumo de energía en comparación con otros métodos tradicionales de recopilación de datos, como transmisión directa, LEACH y multihop.

   • Se observó que, a medida que el número de sensores aumentaba, el consumo energético por sensor del método Node-Gosper seguía siendo más eficiente debido a que los sensores normales transmiten datos a corta distancia, mientras que en otros métodos, los nodos distantes o de relé requieren mayores distancias de transmisión, incrementando el consumo.

2. Eficiencia de Viaje de los Cargadores Móviles:

   • El camino de recarga basado en la curva Node-Gosper mostró una mayor eficiencia de viaje, ya que tiene una ruta más corta y más paradas para recargar los nodos en comparación con otras rutas como SCAN, Hilbert, S-Curve y Z-Curve.

3. Latencia de Carga:

   • La latencia de carga promedio para la curva Node-Gosper fue más baja que para otras curvas, lo que significa que los sensores alcanzaron su umbral de energía más rápido y menos tiempo fue necesario para recargarlos.

Aportes del Paper:

El artículo propone un nuevo enfoque para la recolección de datos en redes de sensores recargables inalámbricas (RWSN), basado en el uso de curvas Node-Gosper para optimizar tanto la recolección de datos como la recarga de los sensores. A diferencia de otros métodos, este enfoque utiliza móviles cargadores que siguen rutas predefinidas por la curva Node-Gosper, lo que reduce el consumo de energía al proporcionar rutas más eficientes y más paradas de recarga para los sensores.

Futuras Líneas de Investigación:

• Optimización del Ciclo de Recarga: El estudio menciona que los sensores de relé en las islas de Node-Gosper consumen más energía que los sensores normales, lo que podría solucionarse acortando el ciclo de recarga de estos sensores de mayor consumo energético.

• Ampliación a Redes de Sensores Más Grandes: Se sugiere que la metodología podría aplicarse a redes de sensores aún más grandes, donde la distribución y el manejo eficiente de la energía será aún más crucial.

• Mejoras en la Autonomía de los Sensores: Se propone investigar más sobre cómo minimizar la latencia y mejorar la autonomía de los cargadores móviles que recorren las redes para recargar los sensores, haciendo el proceso aún más eficiente en términos de energía y tiempo Wireless Communications…