Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

GATEWAY CONFIGURABLE PARA MÚLTIPLES PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN WSN

Autor: Nauzet Plasencia CruzTutores: Pedro Pérez Carballo

Antonio Caballero SantiagoTitulación: Ingeniero de TelecomunicaciónFecha: Diciembre de 2010

Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Electrónica

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ÍNDICE Introducción Estado del arte Desarrollo e implementación del prototipo Comparativa

Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

INTRODUCCIÓN


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INTRODUCCIÓN Crecimiento de las comunicaciones inalámbricas:

Infraestructuras. Aplicaciones. Dispositivos inalámbricos. Solución para costosas infraestructuras cableadas:

Sensores remotos. Control ambiental.

Surgimiento de las WSN.


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INTRODUCCIÓN Definición de WSN:

Conjunto de dispositivos que conforman una red de datos inalámbrica y que tiene ciertas capacida-des sensoriales que dotan a un administrador de la habilidad de observar, medir y reaccionar a eventos y fenómenos en un medio específico.


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INTRODUCCIÓN Limitaciones de una WSN:

De recursos: Energéticos. Rango de comunicaciones corto. Ancho de banda reducido. Baja capacidad de procesamiento y almacenamiento.

De diseño: Aplicación destinada. Parámetro medido.

El entorno que monitoricen. Tamaño. Distribución. Topología.


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INTRODUCCIÓN Requisitos de una WSN:

Durabilidad. Escalabilidad. Robustez.

Necesidad de Gateways. Necesario un intercambio de información.

A través de los nodos sensores. A través de un Gateway.


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OBJETIVO Desarrollar una plataforma programable para

procesado de datos provenientes de múltiples tecnologías de recepción de datos inalámbricas en aplicaciones de WSN.

El proyecto surge como solución al problema al que se enfrenta la empresa Edosoft Factory S.L.


ESTADO DEL ARTE


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ESTADO DEL ARTE Una WSN está formada

por: Motes:

Microprocesador. Memoria. Radio. Batería.

Sensores y actuadores.Gateway. Estación base.

Arquitectura de una WSN:


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ESTADO DEL ARTE - MOTES Parte básica de una WSN. Cuentan con cinco componentes principales:

Sensores y actuadores. Controlador. Memoria. Comunicación. Fuente de energía.


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ESTADO DEL ARTE - ESTACIONES BASE Dispositivos finales de la red. Encargados de:

Recolectar los datos. Tratamiento. Configurar la red. Configurar los nodos sensores.

Pueden ser: Dispositivos embebidos. O un PC.


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ESTADO DEL ARTE - GATEWAYS Una red de sensores que solamente puede ser manipulada

por ella misma es insuficiente. La red debe ser capaz de interactuar con otros dispositivos

de información. La WSN debe ser capaz de intercambiar información con ese

tipo de dispositivo móvil o contar con algún tipo de gateway que cuente con conexión a Internet.

Desventajas: Motas multitecnológicas que serían necesarias para satisfacer las

necesidades de los usuarios móviles en comparación con la carga computacional.

Ajustar los transmisores de la WSN a los dispositivos móviles tales como PDAs.


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ESTADO DEL ARTE - GATEWAYS Opciones:

Ver al Gateway como un simple router entre Internet y la WSN. Supondría el uso de los protocolos de Internet dentro de la red de

sensores. A pesar de que esta opción ha sido considerada, existe un

pensamiento consensuado en el que las WSNs requerirán protocolos específicos y muy optimizados, así que un simple router no es suficiente como Gateway.

La posibilidad que nos queda es diseñar el Gateway a nivel de la aplicación: en base a la información de la capa de aplicación, éste decidirá la acción que realizará.


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ESTADO DEL ARTE - GATEWAYS Participante en la red que aporta diferentes interfaces. Deben contener:

Traductores de protocolos. Traductores de señales.

Topologías de WSN haciendo uso de Gateways: Topología de estrella. Topología de árbol. Topología en malla.


DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO


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Representación de esta red.


DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO

Red RF

Red Bluetooth

Red ZigBee

TCP/IP

Enlaces inalámbricosEnlaces cableados

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DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO: GATEWAY


Módulo MaxStream Módulo BlueGiga

Módulo Rabbit

Mote Telos

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DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO: MAPAS DE TEMPERATURA


COMPARATIVA


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COMPARATIVA Comparativa entre diferentes Gateways.


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REFERENCIAS [1] L. Benini, E. Farella and C. Guiducci. (2006, 12). Wireless

sensor networks: Enabling technology for ambient intelligence. Microelectron. J. 37(12), pp. 1639-1649.

[2] Wikimedia. 2009 (Septiembre), Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Motes.

[3] K. Sohraby, D. Minoli and T. F. Znati. Wireless Sensor Networks: Technology, Protocols, and Applications. John Wiley and Sons, 2007.

[4] H. Karl and A. Willig. Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks. John Wiley and Sons, 2005.

[5] M. A. Labrador and P. M. Wightman. (2009). Topology Control in Wireless Sensor Networks.

[6] Crossbow Technologies Inc. (2009). MIB600. Available: http://www.xbow.com/Products/productdetails.aspx?sid=179.

[7] National Instruments Corporation (2009). NI WSN-9791. Available: http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/206919#overview

[8] Sentilla Corporation. (2009). Moteiv Hardware Product. Available: http://www.sentilla.com/moteiv-transition.html.

http://en.wikipedia.org/wiki/Motes

http://www.xbow.com/Products/productdetails.aspx?sid=179

http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/206919#overview

http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/206919#overview

http://www.sentilla.com/moteiv-transition.html

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