UNIDAD 6 REDES INALAMBRICAS DE SENSORES. 6.1 Ejemplos de redes de sensores
Las redes de sensores tienen una amplia variedad de aplicaciones: •
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Monito Moni tori riza zaci ción ón de un há hábi bita tatt (p (par ara a de dete term rmin inar ar la po pobl blac ació ión n y Comportamiento de animales y plantas) Monitorización del medio ambiente, observación del suelo o agua El mantenimiento de ciertas condiciones !sicas (temperatura, luz) Control de parámetros en la agricultura "etección de incendios, terremotos o inundacione inundacioness #ensorización de ediicios $inteligentes% Control de tráico &sistencia militar militar o civil Control de inventario Control m'dico "etección acstica Cadenas de montae, etc*
Las to Las topo polo log! g!as as ut utililiz izad adas as en re rede dess in inal alám ámbr bric icas as de se sens nsor ores es so son: n: estrellas, malla, y topolog!as h!bridas estrella+malla, como se muestra en la siguiente igura*
La to topo polo log! g!a a es estr trel ella la de la iz izu uie ierd rda a de depe pend nde e de la ca can ntitida dad d y la recuencia de los datos ue se transmitirán, la distancia de transmisión, los reuisitos de la vida para la bater!a , la movilidad y el nivel de carga en el nodo sensor* -na topolog!a en estrella es un sistema de un solo salto en el ue un nodo en particular, el coordinador, coordinador, llama y gestiona las comunicaciones de todos los demás nodos, y se comunican sólo con 'l* Es una especie de estructura maestro+esclavo, donde la coordinador acta tambi'n como un puente hacia otras redes*
Es una solución eiciente desde el punto de vista del aprovechamiento de la energ!a, ue asegura una larga vida a la red, incluso si se cae un nodo* Estas topolog!as solo pueden manear un peue.o nmero de nodos en un área peue.a* La topolog!a de malla es de sistemas de salto mltiple en los ue todos los nodos son id'nticos y pueden comunicarse entre s!, el nodo coordinador o la estación base, no es estrictamente necesaria* El sistema de maya multi+hop permite un rango de operación mucho más grande ue una topolog!a en estrella, a costa de mayores tasas de consumo de energ!a y una mayor latencia, de hecho, los nodos tienen un pesado ciclo de trabao ya ue la necesidad de /escuchar/ los mensaes, los cambios en la red y la latencia se relaciona con el nmero de /saltos/ entre las uentes y los destinos* "e este modo el obetivo es llegar a un h!brido entre la aruitectura estrella y malla (tambi'n conocido como árbol de racimos)* La topolog!a 0!brida entonces, aprovecha la baa potencia y simplicidad de la topolog!a en estrella, as! como el mayor alcance y la naturaleza de auto+reparación de una red tipo malla* Los nodos se organizan en una topolog!a de estrella alrededor de enrutadores o repetidores ue a su vez, se organizan en una red mallada* #in embargo, la latencia puede ser un problema*
REDES DE SENSORES (MOTAS)
Cada nodo de la red consta de un dispositivo con microcontrolador, sensores y transmisor1receptor, y orma una red con muchos otros nodos, tambi'n llamados motas o sensores* 2or otra parte, un sensor es capaz de procesar una limitada cantidad de datos* 2ero cuando coordinamos la inormación entre un importante nmero de nodos, 'stos tienen la habilidad de medir un medio !sico dado con gran detalle* Con todo esto, una red de sensores puede ser descrita como un grupo de motas ue se coordinan para llevar a cabo una aplicación espec!ica* &l contrario ue las redes tradicionales, las redes de sensores llevarán con más precisión sus tareas dependiendo de lo denso ue sea el despliegue y lo coordinadas ue est'n*
TIPOS DE MOTAS
Las 3ireless #ensor 4et5or6s, tienen una corta historia, a pesar de ello, ya tenemos a varios abricantes trabaando en esta tecnolog!a*
C78##983: Especializada en el mundo de los sensores, es una empresa ue desarrolla plataormas hard5are y sot5are ue dan soluciones para las redes de sensores inalámbricas* Entre sus productos encontramos las plataormas Mica, Mica, Micaz, Micadot, telos y telosb* M8;E<=: >oseph 2olastre, antiguo doctorando de un grupo de trabao de la -niversidad de 9ere6eley ormó la compa.!a Moteiv* 0a desarrollado la plataorma* ;mote #6y y ;mote
#08C?@<#0: Empresa suiza ue desarrolla ;iny4ode* & partir de este tipo de mota en Laussane han llevado un proyecto semeante al nuestro, en el ue implementan una red de sensores en todo el campus de la $Ecole 2olytechniue @'d'rale de Lausanne%* 6.2 Enrutamiento.
PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO PARA WSN.
Los nodos no tienen un conocimiento de la topolog!a de la red, deben descubrirla* La idea básica es ue cuando un nuevo nodo, al aparecer en una red, anuncia su presencia y escucha los anuncios broadcast de sus vecinos* El nodo se inorma acerca de los nuevos nodos a su alcance y de la manera de enrutarse a trav's de ellos, a su vez, puede anunciar al resto de nodos ue pueden ser accedidos desde 'l* ;ranscurrido un tiempo, cada nodo sabrá ue nodos tiene alrededor y una o más ormas de alcanzarlos*
Los algoritmos de enrutamiento en redes de sensores inalámbricas tienen ue cumplir las siguientes normas:
Mantener una tabla de enrutamiento razonablemente peue.a* Elegir la meor ruta para un destino dado (ya sea el más rápido, coniable, de meor capacidad o la ruta de menos coste)* Mantener la tabla regularmente para actualizar la ca!da de nodos, su cambio de posición o su aparición* 7euerir una peue.a cantidad de mensaes y tiempo para converger*
MODELOS DE ENRUTAMIENTO
Modelo de un salto
Este es el modelo más simple y representa la comunicación directa* ;odos los nodos en la red transmiten a la estación base* Es un modelo caro en t'rminos de consumo energ'tico, as! como inviable porue los nodos tienen un rango de transmisión limitado* #us transmisiones no pueden siempre alcanzar la estación base, tienen una distancia máAima de radio, por ello la comunicación directa no es una buena solución para las redes inalámbricas* Modelo Multi-hop
En este modelo, un nodo transmite a la estación base reenviando sus datos a uno de sus vecinos, el cual está más próAimo a la estación base, a la vez ue este enviará a otro nodo más próAimo hasta ue llegue a la mota base* Entonces la inormación viaa de la uente al destino salto a salto desde un nodo a otro hasta ue llega al destino* Envista de las limitaciones de los sensores, es una proAimación viable* -n gran nmero de protocolos utilizan este modelo, entre ellos todos los Multi0op de ;mote #6y y ;elos: Multi0op LB<, Mint7oute, 7outer, etc* ste modelo será el utilizado en nuestra red, ya ue dado el
nmero de nodos, el tipo de sensores y el sot5are del ue disponemos, hacen del modelo Multi0op una solución óptima*
6.3 Transporte.
Las caracter!sticas particulares ue poseen las redes de sensores inalámbricas establecen nuevos retos de dise.o como son el uso eiciente de la energ!a, la iabilidad, el control de congestión y la calidad de servicio* Estos actores deben ser satisechos para cumplir con los reuerimientos ue demandan las aplicaciones en este tipo de redes* En este sentido, uno de los retos ue cada vez cobra mayor importancia es la necesidad de implementar mecanismos ue proporcionen iabilidad en la entrega de los datos eAtremos a eAtremo, reduzcan la congestión y la p'rdida de pauetes, además de proveer usticia en la asignación de ancho de banda* Esto aunado a la tendencia de interconectar las redes de sensores inalámbricas a otro tipo de redes como
de luo ni de congestión lo ue puede conducir a la p'rdida de pauetes y el gasto innecesario de energ!a de los nodos sensores*
