Para Aparecer en Entornos Inteligentes

8/15/2019 Para Aparecer en Entornos Inteligentes

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Para aparecer en Entornos Inteligentes:Te tecnologías, protocolos yaplicaciones ed.D. J. Cook y S. K. Das, John Wiley, !e"a #ork, $%%&.

Sensor inal'()rico e * +a"oritos

. -. -EWIS Director sociado de In"estigaci/n, Controles a"an0ados, lossensores y los 1E1S 2r!po a!to(ati0aci/n y ro)/tica del Instit!to deIn"estigaci/n 3ni"ersidad de Te4as en rlington 56%% Jack e7ell 8l"d. S Pies.Worth, Te4as 59**;5**< correo electr/nico le7is=!ta.ed! ,http:>>arri.!ta.ed!>acs

$.* . IT?@D3CCIA

entornos inteligentes representan el pr/4i(o paso del desarrollo e"ol!ti"o enla constr!cci/n, los ser"icios pB)licos, ind!strial, hogar, "ida a )ordo,a!to(ati0aci/n y siste(as de transporte. l ig!al !e c!al!ier otro organis(osensorial, el entorno inteligente depende, en pri(er l!gar, de los datossensoriales del (!ndo real.Sen sory datos pro"iene de "arios sensores dedi+erentes (odalidades en !)icaciones distri)!idas. El entorno inteligentenecesita in+or(aci/n acerca de s!s alrededores, así co(o acerca de s!

+!nciona(iento interno t s! capt!ra en los siste(as )iol/gicos por la distinci/nentre e4teroceptors y proprioceptors.

-os desa+íos de la erar!ía: d etecci/n las cantidades correspondientes, elseg!i(iento y la recopilaci/n de in+or(aci/n, an'lisis y e"al!aci/n de lain+or(aci/n, la +or(!laci/n !s!ario (!estra signiFcati"a, y de to(a dedecisiones y +!nciones de alar(a son enor(es. -a in+or(aci/n !e se necesitapara entornos inteligentes distri)!idos por las redes inal'()ricas de sensores,!e son responsa)les para la detecci/n, así co(o de las redes de sensoresinal'()ricos la

"igilancia del "ehíc!lo pri(eras etapas de la s!per"isi/n de la ('!ina ni(alproceso de "igilancia (Gdica erar!ía.el control de las redes de sensoresinal'()ricos se pone de (aniFesto en el nB(ero de los Blti(os datos de

las redes inal'()ricas de sensores inal'()ricos Fnanciaci/n de iniciati"as,incl!yendo la D?P Sensor 8SC

H8ase Station SESIT progra(a controlador (ilitar,


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8!!e los progra(as de "igilancia, y S de preproceso 8ST Centro de2esti/n d!isici/n de datos HData)ase gran al(acena(iento, n!ncios deprogra(as. n'lisis de la ?ed

-a Fg!ra (!estra la distri)!ci/n de datos co(pleidad de red inal'()ricatrans(isor Itinerante redes de sensores, !e i(presora en línea Ser"idor(onitoreo h!(ano

consisten general(ente de !n (onitor de datos

Wireless PD Wireland ad!isici/n y !na red 7iF %$.** H$,& 20 HEthernetW-,

8l!etooth Aptico datos red de distri)!ci/n, red de tele+onía cel!lar: CD1,2S1 en c!al!ier, c!al!ier seg!i(iento y control del tie(po de acceso a !ncentro de gesti/n.

-a plGtora delas tecnologías cel!lares port'til hace !e incl!so el telG+ono PC

la selecci/n de

* Esta in"estigaci/n +!e apoyada por ?@ 8eca de In"estigaci/n DD *;%$;*;%699 *

co(ponentes di+ícil, por no ha)lar de la concepci/n de !n !ni+or(e, conFa)le,ro)!sto siste(a glo)al.

El est!dio de las redes de sensores inal'()ricos es di+ícil en el sentido de !ere!iere !na enor(e a(plit!d de los conoci(ientos de !na enor(e "ariedadde disciplinas. En este capít!lo se descri)en las redes de co(!nicaci/n, redes

de sensores inal'()ricos y sensores inteligentes, principios +ísicostransd!cci/n, disponi)les en el (ercado siste(as de sensores inal'()ricos, ala li)re organi0aci/n, procesa(iento de la seLal y la to(a de decisiones, yFnal(ente alg!nos conceptos de a!to(ati0aci/n del hogar.

$.$ . -S ?EDES DE C@13ICCIA El est!dio de las redes de co(!nicaci/np!eden a)arcar "arios aLos en el colegio o !ni"ersidad. Para entender y ser


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capaces de i(ple(entar las redes de sensores, sin e()argo, "arios conceptos)'sicos son s!Fcientes.

$.$.* . Topología de la ?ed -a c!esti/n )'sica de las redes de co(!nicaci/n esla trans(isi/n de (ensaes para lograr !n rendi(iento de los (ensaesHCantidad de ser"icio y la calidad de ser"icio HMoS. MoS p!ede ser

especiFcado en tGr(inos de retardo de (ensae, (ensae las +echas de"enci(iento, tasas de error en )its, la pGrdida de pa!etes, coste econ/(icode la trans(isi/n, potencia de trans(isi/n, etc. , en +!nci/n de MoS, el entornode instalaci/n, las consideraciones econ/(icas, y la aplicaci/n, !na de las"arias topologías de red )'sicos p!eden ser !tili0ados.

3na red de co(!nicaci/n se co(pone de nodos, cada !no de los c!ales tienepoder de c/(p!to y p!ede trans(itir y reci)ir (ensaes a tra"Gs "ínc!los deco(!nicaci/n, cone4i/n inal'()rica o por ca)le. E- )ase estrella las topologíasde red )!s de anillo se (!estran en la Fg!ra y son co(pleta(ente conectado,(alla, estrella, anillo, 'r)ol, )!s. 3na sola red p!ede consistir en "arias

s!)redes interconectadas de di+erentes topologías.r edes se clasiFcan en 1alla-ocal co(pleta(ente conectado - Hredes de 'rea, por ee(plo, dentro de!n (is(o ediFcio, o redes de 'rea a(plia de las topologías de red HW, poree(plo, entre los ediFcios.

Total(ente conectado las redes s!+ren pro)le(as de P;co(pleidad N2arey*5O co(o nodos adicionales se aLaden el nB(ero de "ínc!los a!(enta de+or(a e4ponencial. Por lo tanto, en el caso de las grandes redes, el pro)le(ade enr!ta(iento es co(p!tacional(ente di+ícil incl!so con la disponi)ilidad de!na gran cantidad de potencia in+or('tica.

-as redes de (alla se distri)!yen reg!lar(ente las redes de trans(isi/n !eper(iten, en general s/lo a !n nodo ('s cercano de "ecinos.T Gl los nodos deestas redes s!elen ser idGnticos, de (odo !e redes de (alla ta()iGn seconocen co(o peer;to;peer H"Gase ('s a)ao las redes. 1e sh las redesp!eden ser )!enos (odelos de gran escala de las redes de sensoresinal'()ricos !e se distri)!yen a tra"Gs de !na regi/n geogr'Fca, poree(plo, personal o de !n "ehíc!lo siste(as de "igilancia de seg!ridad. o te!e reQea la estr!ct!ra reg!lar las co(!nicaciones topologíat el act!aldistri)!ci/n geogr'Fca de los nodos no de)e ser !na (alla reg!lar.

#a !e no son, por lo general "arias r!tas entre los nodos, las redes sonro)!stos a +racaso de los nodos indi"id!ales o a tra"Gs de los enlaces. 3na delas "entaas de los ser"icios de redes de (alla es !e, a pesar de !e todos losnodos p!eden ser idGnticos y tienen el (is(o in+or('tica y capacidad detrans(isi/n, alg!nos nodos p!ede ser designado co(o líderes de gr!po !eas!(ir n!e"as +!nciones. Si !n líder de gr!po est' desacti"ado, otro nodop!ede, a contin!aci/n, lle"e a ca)o esa tarea.


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Todos los nodos de la topología en estrella se conectan a !n Bnico nodoconcentrador. El centro re!iere de !n (ayor (aneo de (ensaes, elenr!ta(iento y la capacidad de to(a de decisiones de los otros nodos. Si !nenlace de co(!nicaci/n est' cortada, s/lo a+ecta a !n nodo. Sin e()argo, si el

c!)o se enc!entra incapacitado la red es destr!ida. En la topología de anillotodos los nodos reali0an la (is(a +!nci/n y no hay líder node.1es sa)ios "iaanalrededor del anillo en !na sola direcci/n.

$

Sin e()argo, si el anillo se corta, toda la co(!nicaci/n se ha perdido.T !e laa!to;c!raci/n red en anillo HS? se (!estra tiene dos anillos y es ('stolerante a +allos.

En la topología de )!s, los (ensaes se trans(iten en el )!s a todos losnodos.Cada 88aacck!p k!p nodo "eriFca la direcci/n de destino en la ca)eceradel (ensae, y procesa la ririnngg (ensaes dirigidos a Gl. -a topología de )!ses pasi"a en !e cada nodo si(ple(ente Pri( Pri(aarryy

esc!cha de los (ensaes y no se hace responsa)le para retrans(itir (ensaes.

ririnngg

$.$.$ . Protocolos de co(!nicaci/n y de enr!ta(iento Sel SelR;;eal ealiing ?ng ?iingng

los te(as de los protocolos de co(!nicaci/n y de enr!ta(iento son co(pleosy re!ieren (!cho est!dio.Para (í conceptos )'sicos Btiles para laco(prensi/n de las redes se presentan a!í.

-os enca)e0ados. Cada (ensae tiene por lo general !n ca)e0al identiFcar la+!ente nodo, nodo destino, longit!d del ca(po de datos, y nnggtthh s hheeaaddeerr PrProottococolol oR Preaa(())llee DDeessttininaatiotionn

SoSo!r!rccee -ele aa F Feleldd DDaatata p paaddddiningg otra in+or(aci/n.Ts! es !tili0ado por los nodos de enr!ta(iento adec!ado por )ytesddddrresesss ddddrresesss Dat Dat )yteess 99 por 99 por $$ por )yteess)yteess %;%;**


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en pa!etes de longit!d Fa.T !e se trans(iten los pa!etes por separado atra"Gs de la red y, a contin!aci/n, (ontar en el l!gar de destino.el pa!ete Folongit!d hace !e sea ('s +'cil de enr!ta(iento y satis+acci/n de MoS. Engeneral, las co(!nicaciones de "o0 con con(!taci/n de circ!itos, (ientras !elas trans(isiones de datos !tili0ar enr!ta(iento de pa!etes.

de('s de la in+or(aci/n los (ensaes con contenido en alg!nos protocolosHp. e. DDI, "Gase a contin!aci/n los nodos trans(itir tra(as especiales parain+or(ar e identiFcar las condiciones de +alla. Esto p!ede per(itir !e la redreconFg!raci/n para rec!peraci/n de errores.

@tras tra(as especiales p!eden incl!ir pa!etes de desc!)ri(iento o r!ta losh!rones !e Q!o a tra"Gs de la red, por ee(plo, para identiFcar r!tas ('scortas, enlaces, o costo de trans(isi/n in+or(aci/n.En alg!nos planes, el h!r/n"!el"e a la +!ente y los in+or(es la (eor r!ta para la trans(isi/n de (ensaes.

C!ando !n nodo desea trans(itir !n (ensae, protocolos de interca()io con elnodo destino se !tili0an para (eorar la Fa)ilidad.T el origen y destino p!edentrans(itir alternati"a(ente de la sig!iente (anera: solicit!d de en"ío, listopara reci)ir, en"iar (ensae, (ensae reci)ido. Enlace se !tili0a para garanti0arMoS y para retrans(itir los (ensaes !e no +!eron )ien reci)idas.

Con(!taci/n.1 ost redes !tili0an !n e!ipo de con(!taci/n conal(acena(iento y tGcnica para controlar el Q!o de in+or(aci/n ND!ato *9O.Entonces, cada "e0 !e !n pa!ete llega a !n nodo, es co(pleta(ente en)B+er en la (e(oria local, y se trans(ite co(o !n todo. 1's soFsticadas

tGcnicas de ca()io incl!yen g!sano, !e di"ide el (ensae en !nidades ('spe!eLas conocidas co(o !nidades control de Q!o o re"olotea. El ca)e0al Qitdeter(ina la r!ta. (edida !e la plata+or(a se dirige, los restantes re"oloteaen d!cto (oda.T s! tGcnica act!al(ente (ensae logra el (enor latencia. @tropop!lar plan de con(!taci/n es "irt!al;c!t;thro!gh. l, c!ando el ca)e0al llegaa !n nodo, Gste se dirige sin esperar a !e el resto del pa!ete. -os pa!etesse al(acenan en (e(oria )B+eres de so+t7are o hard7are en los ta(pones ydi"ersos tipos de ta(pones se !tili0an ta(pones incl!idos, )!Rers, etc.

"arios protocolos de acceso. C!ando "arios nodos deseo de trans(itir,protocolos necesarios a Fn de e"itar colisiones y pGrdida de datos. ?Ggi(en enel -@, !tili0ada por pri(era "e0 en la dGcada de *5% en la 3ni"ersidad dea7ai, !n nodo si(ple(ente trans(ite !n (ensae c!ando lo desea.Si sereci)e !n ac!se de reci)o, todo est' )ien. Si no es así, el nodo espera !ntie(po aleatorio y re; trans(ite el (ensae.

En re!ency Di"ision 1!ltiple ccess HD1, di+erentes nodos tienendi+erentes +rec!encias de portadora.d esde rec!rsos de +rec!encias se di"iden,esto se red!ce el ancho de )anda disponi)le para cada nodo. D1 ta()iGnre!iere hard7are adicional e inteligencia en cada nodo. En


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cceso (Bltiple por di"isi/n de c/digo HCD1, !n c/digo Bnico es !tili0ado porcada nodo para codiFcar s!s (ensaes. T s! a!(enta la @S@SIIpplppliiccaattiionsons P>>??11 Prrogrograa((ss co(pleidad del trans(isory el receptor. En cceso (Bltiple por di"isi/n de Tie(po HTD1, el enlace de? se ha di"idido en !n --;55, 3 pplppliiccaattiionsons - -aayeyerr

TeTellnneett ee de tie(po, en el !e cada nodo est' dando !n tie(popredeter(inado --99 P Prreesseennttaattiion --aayeyerr TTPP de

ran!ra en la !e p!ede !tili0ar para la co(!nicaci/n.T s! dis(in!ye el )arrido-


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las (edidas de la eec!ci/n del es!e(a de enr!ta(iento son rendi(ientoHcantidad de ser"icio y retardo pro(edio de los pa!etes Hcalidad deser"icio .?o ilenciar planes ta()iGn de)en e"itar tanto estanca(iento y !n)lo!eo acti"o H"Gase ('s adelante.

1Gtodos de enr!ta(iento p!eden ser Fos Hes decir, la pre"ista, adapta)le,centrali0ado, distri)!ido, di+!si/n, etc. !i0' el es!e(a de enr!ta(iento ('ssi(ple es el token ring NS(ythe *O. ere, !na topología si(ple y !nsencillo protocolo Fo res!ltado de (!y )!ena Fa)ilidad y preco(p!ta)le MoS.3n sí()olo Htoken pasa contin!a(ente en torno a !na topología de anillo.When !n nodo desea trans(itir, capt!ra el token y atri)!ye el (ensae. Co(o eltoken pasa, el destino lee el enca)e0ado, y capta el (ensae. En alg!nos casos,se atri)!ye !na seLal ha reci)ido !n (ensae en el token, !e est' acontin!aci/n, reci)ido por el nodo +!ente original. contin!aci/n, el token seli)era y p!ede aceptar ('s (ensaes. El token ring es !n siste(a total(ente

descentrali0ado !e !tili0a TD1. !n!e este siste(a es (!y conFa)le, !nop!ede "er !e el res!ltado de !na pGrdida de capacidad de la red. -a seLalde)e pasar !na "e0 alrededor del anillo de cada (ensae. Por lo tanto, hay"arias (odiFcaciones de este siste(a, lo !e incl!ye el !so "arias Fchas, etc.

ia es!e(as de direcciona(iento a (en!do !san ta)las de enr!ta(iento !edictan el sig!iente nodo para dirigirse a, dada la act!al !)icaci/n del (ensae yel nodo de destino. -as ta)las de enr!ta(iento p!eden ser (!y grandes paragrandes redes, y no p!ede tener en c!enta e+ectos en tie(po real tales co(oenlaces, nodos, con copia de las colas, o esla)ones congestionado.

Es!e(as de direcciona(iento daptaci/n depende de el estado act!al de lared y p!ede tener en c!enta las distintas (edidas de rendi(iento, incl!yendolos gastos de la trans(isi/n a tra"Gs de !na deter(inada artic!laci/n,congesti/n de !n deter(inado enlace, la Fa)ilidad de la r!ta, y el tie(po de latrans(isi/n. P!eden ta()iGn c!enta de enlace o errores de nodo.

-os algorit(os de enr!ta(iento se p!eden )asar en di"ersos an'lisis y gr'Fcosred conceptos te/ricos en las ciencias de la Co(p!taci/n Hp. e. ;star

)Bs!eda del 'r)ol, o en in"estigaci/n de operaciones N8ronson *5Oincl!idas r!ta ('s corta de Q!o ('4i(o, y el (íni(o de pro)le(as.Enr!ta(iento est' estrecha(ente asociada con la progra(aci/n din'(ica ypro)le(a de control /pti(o control de retroali(entaci/n en teoría N-e7is ySyr(os *


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('s corta desde !n nodo dado a todos los de('s nodos o descentrali0adaHencontrar la r!ta ('s corta desde todos los nodos a !n nodo deter(inado.ay deter(inados algorit(os para r!ta ('s corta, incl!yendo la eFcientealgorit(o de Dikstra NK!(ar $%%*O, la c!al ha co(pleidad polino(ial. elalgorit(o 8ell(an;ord enc!entra la r!ta con el (enor nB(ero de saltosNK!(ar $%%*O. Es!e(as de direcciona(iento )asado en nociones te/ricas

!ego co(petiti"o ta()iGn se han desarrollado Nlt(an et al. $%%$O.

Estanca(iento y !n )lo!eo acti"o.- de las redes de co(!nicaci/n contienenciclos Hr!tas circ!lares de nodos.1e(ory Sticks er, cada nodo es !n rec!rsoco(partido !e p!ede (anear (Bltiples los (ensaes !e Q!yen a tra"Gs der!tas di+erentes.así p!es, la co(!nicaci/n las redes son s!scepti)les a !ncalle/n sin salida, en el c!al todos los nodos de !n deter(inado ciclo co(pletota(pones y est'n esperando a !e los otros. Entonces, no nodo p!edetrans(itir por!e no hay ningBn nodo p!ede o)tener li)re espacio deal(acena(iento inter(edio, por lo !e todas la trans(isi/n en el ciclo de !ese detenga. 3n )lo!eo acti"o, por otro lado, es el estado en el !e !n

(ensae se trans(ite contin!a(ente alrededor de la red y n!nca llega a s!destino. 3n )lo!eo acti"o es la deFciencia de alg!nos es!e(as dedirecciona(iento !e pase el (ensae a otros esla)ones c!ando los "ínc!losest'n congestionadas, sin tener en c!enta !e el (ensae se en"ía a s!destino Fnal.(!chos es!e(as de direcciona(iento est'n disponi)les para!e el enr!ta(iento en !n i(passe y e"itar !n )lo!eo acti"o Np. e., D!ato*9O.

Control de Q!o. En las redes de colas, cada nodo tiene !na cola asociada o)!Rer !e p!ede apilar los (ensaes. En este tipo de redes, control de Q!o yasignaci/n de rec!rsos son i(portantes. -os o)eti"os de control de Q!o son

con el Fn de proteger la red contra so)recarga los pro)le(as relacionados conlos dese!ili)rios y la "elocidad, y a (antener la MoS, la eFciencia, la e!idady la li)ertad del estanca(iento. I + !n nodo dado 3 tiene !na alta prioridad,s!s (ensaes p!eden ser pre+erente(ente colocados en cada caso, de (odo!e co(piten los nodos se ahog/ en el tr'Fco de 3 a!(enta. Es!e(as dedirecciona(iento J!sto e"itar esto. E4isten "arias tGcnicas para el control deQ!o: en ad(inistraci/n de )!Rer, ciertas partes del espacio de )B+er seasignan para deter(inados Fnes. En pa!ete de cho!e, c!al!ier nodo sensoren"ía el estrang!lador pa!etes congesti/n a otros nodos !e dice !e red!cirs!s e(isiones. isarr-W-t(ico planes tienen !n nB(ero Fo de per(isospara la red. 3n (ensae p!ede ser en"iado Bnica(ente si el per(iso est'disponi)le. En la "entana o siste(as kan)an, el receptor concede UcrGditosU s/loal re(itente si tiene li)re espacio en )B+er. Desp!Gs de reci)ir !n crGdito, ele(isor p!ede trans(itir !n (ensae.

& En


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Protocolo de Control de trans(isi/n HTCP HTahoe y ?eno !na +!ente lineala!(enta s! "elocidad de trans(isi/n en la (edida en !e todos s!s (ensaes

en"iados son reconocidos a. C!ando se detecta !n pa!ete perdido, !edis(in!ye s! "elocidad de trans(isi/n.

Desde entonces, han perdido los pa!etes dependen de la congesti/n, TCPdis(in!ye a!to('tica(ente las trans(isiones c!ando se detecta congesti/n.

$.$.6 . 2esti/n de la energía Con el ad"eni(iento de las redes ad hoc desensores distri)!idos geogr'Fca(ente en el sitio re(oto Hpor ee(plo,sensores lan0ados desde !n a"i/n personal de i('n per(anente>"igilancia de"ehíc!los, la atenci/n se centra en el a!(ento de la "ida Btil de

los nodos de sensores de "i)raci/n a tra"Gs de generaci/n, conser"aci/n y de

gesti/n de la )o)ina. In"estigaci/n act!al se centra en diseLo de pe!eLoschips 1E1S 1E1S

Hsiste(as (icroelectro(ec'nicos co(ponentes de ? para los transceptores,incl!ido el

condensadores, ind!ctores, etc. El +actor li(itante ahora es en la +a)ricaci/n de(icro

ta(aLo DE ind!ctores. @tro o)eti"o es el diseLo de 1E1S !tili0andogeneradores no ; +erro(agnetis(o (aterial +erro(agnGtico tecnologíasincl!yendo la energía solar, las "i)raciones electro(agnGticas Hy

electrost'tica,tGr(ica del (aterial, etc. -os 1E1S generador de energía (ediante"i)raciones

?;ID HidentiFcaci/n de ? son dispositi"os de (icrocirc!itos transpondedorelectro(agnGtica y !n (Gtodo

-;C del circ!ito !e al(acena energía seLales reci)idas de interrogatorio y, acontin!aci/n, !sa ese poder para trans(itir !na resp!esta. P assi"e eti!etasno tienen +!ente de ali(entaci/n integrada y al(acena(iento de datos

li(itada a )ordo, (ientras !e las eti!etas acti"as tienen !na )atería y !n('4i(o de *1) de al(acena(iento de datos. ?;ID +!nciona en !n rango de)aa +rec!encia de *%%k0 y *,< 10 o de alto rango de +rec!encia de %%10;$.&20, !e posee !n rango de +!nciona(iento de hasta 6% (.?;eti!etas de identiFcaci/n son (!y )aratos, y se !tili0an en la +a)ricaci/n y"enta de in"entarios, control de transporte de contenedores, etc. ?;ID tagsest'n instalados en (edidores de ag!a en alg!nas ci!dades, lo !e per(ite!na dosiFcaci/n "ehíc!lo si(ple(ente al leer re(ota(ente las lect!ras


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act!ales. T hey ta()iGn se e(plean en los a!to(/"iles para co)ro de peaea!to('tico. 1E1S + a)rication la oport!na de po7 er 1ientras tanto, gesti/n deenergía de so+t7are p!ede red!cir en gran (edida las tGcnicas generador de)o)ina do)le "i)raci/n de la energía cons!(ida por los nodos de sensores ?.

TD1 es especial(ente Btil en el caso de s!spensi/n de plegada.

conser"aci/n de la energía, ya !e !n nodo p!ede apagar o UsleepU entre s!sran!ras de tie(po, despertar a tie(po para reci)ir y trans(itir (ensaes.

-a potencia de trans(isi/n a!(enta co(o el c!adrado de la distancia entre elorigen y el destino.

Por lo tanto, (Bltiples (ensaes cortos saltos de trans(isi/n re!ieren (enosenergía !e !n largo salto. De hecho, si la distancia entre el origen y el destinoes ?, la potencia necesaria para !n solo salto la trans(isi/n es proporcional a?$. Si los nodos entre el origen y el destino se apro"ech/ para trans(itir n

corto saltos en s! l!gar, la energía re!erida por cada !no de los nodos esproporcional a ?$>n$.T es !n +!erte arg!(ento en +a"or de las redesdistri)!idas con (Bltiples nodos, es decir

las redes de la (alla.

3n te(a de act!alidad es el de la in"estigaci/n control de potencia acti"a, enla c!al cada nodo coopera con los de('s nodos en la selecci/n de s! ni"el depotencia de trans(isi/n indi"id!al NK!(ar $%%*O. Este es !n pro)le(a decontrol in+or(aci/n descentrali0ada.

-a congesti/n es (ayor si el nodo !tili0a de(asiada energía, pero cada !no delos nodos de)e seleccionar !n gran rango de trans(isi/n s!Fciente !e la redper(anece conectado. Para n nodos distri)!idos al a0ar en !n disco, la red esasint/tica(ente conectado con pro)a)ilidad !no si el rango de trans(isi/n r detodos los nodos se selecciona (ediante

r logn Hn

donde Hn es !na +!nci/n !e tiende a inFnito c!ando n es grande.

$.$.& . Estr!ct!ra de la red y las redes er'r!icas las ta)las de enr!ta(iento

de las redes distri)!idas a!(entar e4ponencial(ente a (edida !e se aLadennodos. 3na red de (alla n ( ha n( enlaces y hay "arias r!tas desde cada+!ente a cada destino. -as estr!ct!ras de la red er'r!ica si(pliFcar elenca(ina(iento, y ta()iGn son s!scepti)les de distri)!idos de procesado deseLal y to(a de decisiones, ya !e se p!ede reali0ar algBn procesa(iento

er'r!ico en cada capa.


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Se ha de(ostrado N-e7is y )dallah *6O !e !na red conectada tieneco(pleidad P;d!ro, a la "e0 !e i(ponían los protocolos de enr!ta(iento porrestringir la r!tas de acceso a o)tener !na reentrada res!ltados en topologíade co(pleidad polino(ial. Si(pliFcar esos protocolos son nat!rales de lasredes er'r!icas.

<

Siste(as 1!lticast en las redes de (alla con !n sso!r o!rce nodo nodo ce desdestinati tinatioonn grgro!p o!p líder líder lidera0go er'r!ico plan )asadopara la trans(isi/n de (ensaes NChen et al. $%%%O. Cada gr!po de < enlaces <enlaces & enlaces & enlaces tottotaall

de nodos se ha designado !n líder !e es el responsa)le de reci)ir y trans(itirlos (ensaes de los nodos de +!era del gr!po.P arte Ha de la Fg!ra (!estra los(ensaes enr!tados en

** con (alla est'ndar peer;to;peer lilinks nks protocolos. -a longit!d de losesla)ones de los ** enlaces ** enlaces totottaall se (!estran las r!tas detrans(isi/n. -as pie0as H) y Hc se (!estran las (is(as dos (ensaes !e seenr!tan SSttananddaarrdd p peer; ger;ttoo;;ppeer eer rroo!!ttiinngg *. S *.

!ente gria de(asiado lleader t ce $ er. $. --eader eader t de(asiado desdesttiinnatatiioonn

!tili0ando !n protocolo de (!ltidi+!si/n. Tenga en c!enta !e el total 1!l1!ltticicasast rt roo!t!ting ing r!tas de trans(isi/n son signiFcati"a(ente ('scortos. Ken +rroo(( TTaaken + C Chhen et en et al. al. H$%%% $%%% 1!lticastha sido i(ple(entado (ediante 'r)ol y )asado en la r!ta. Enr!ta(iento1!lticast (eora la eFciencia y red!ce (ensae

?edes er'r!icas longit!d de la r!ta. Se ha hecho !na gran la)or en lasestr!ct!ras er'r!icas +or(ales de 8as 8as 8asiiic c c &&&;;;llliiink ri ri nk nk elanillo ng el ng ele( e( e(eeennnttt

redes distri)!idas.C ao N *O los est!dios para deter(inar las conFg!raciones/pti(as de enr!ta(iento er'r!ico.sh i N *


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si(pliFcada de es!e(a de direcciona(iento. Dos Dos Dos $;D ( $;D ( $;Dneto (eeessshhh net777ork ork orksss interconectar los enlaces

El )orde (!estra !na Fg!ra &; Constr!cci/n de dos redes en (alla

anillo ele(ento ele(ento co(p!esto de c!atro nodos y c!atro enlaces.I t(!estra dos +or(as de conectar estos dos anillos, !e se trad!ce en dos redesde (alla de las di+erentes estr!ct!ras. -a pri(era red alterna consiste en callesde !n solo sentido, (ientras !e la seg!nda consiste en alternar de "/rticesdirecci/n. Es interesante anali0ar estas dos estr!ct!ras desde el p!nto de "istade las nociones de ca(po de Q!o y di"ergencia ri0o.

& V & & 4 & sh eett 11eesh en c!al!ier red, el +en/(eno deenc!adernaci/n por el )orde !e signiFca (!cho iierarch erarchiiccalal CCll!st!steeriringng

de la r!ta de las estaciones peri+Gricas es inBtil, por!e la gr!paci/nperi+Gricos

enlaces nodos se !tili0an. Por lo tanto, los (ensaes tienden a reQear de la+rontera hacia el interior o para a"an0ar paralela(ente a la peri+eria NJ. W.S(ith, ?and Corp. Disa Disa))lle so((ee lin, e linkkss

*9&O. Para e"itar esto, la geo(etría 1anhattan conecta los nodos en !no delos )ordes de la red de nodos en el )orde op!esto. -a sig!iente Fg!ra (!estrael 1anhattan geo(etría est'ndar, así co(o !n 1anhattan red alternaconstr!ida a partir de la calle de !na sola "ía (esh aca)a(os de constr!ir.

1edida !e se aLaden nodos, el nB(ero de enlaces a!(enta de +or(ae4ponencial. DeDesisigna gnattiion de P Prrii((aarry y

esto hace !e para P;co(pleidad pro)le(as en la r!ta y la rec!peraci/n encaso de +allo. CCoo((!nic ((!nicaatition ?iingng ?

pode(os !tili0ar los conglo(erados er'r!icos para si(pliFcar estr!ct!ra dered,

D!a D!all;;??iing ng iiererarcarchhicicalal StStrr!!cctt!!rre +o lr lee""eell epara

red!cir la co(pleidad tGcnicas $$. -a estr!ct!ra er'r!ica de)e sercoherente, es decir, de)e tener la (is(a estr!ct!ra en cada ni"el. -a Fg!ra(!estra !n &4& (alla y ta()iGn !n agr!pa(iento en c!atro gr!pos. Tenga enc!enta !e la estr!ct!ra ha agr!pado !na topología anillo do)le S?. Parared!cir la co(pleidad de enr!ta(iento, pode(os desacti"ar !no de los anillosy o)tener !na estr!ct!ra de anillo.


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-a sig!iente Fg!ra (!estra !na (alla 4 net.S e"ol!cidn pri(era son todoslos enlaces, y, a contin!aci/n, la agr!paci/n er'r!ica con alg!nos "ínc!lospara red!cir la co(pleidad. e(os optado por (antener el anillo e4terior encada ni"el. ota de la estr!ct!ra de anillo las ag!as es el (is(o en cada !node los ni"eles, lo !e se trad!ce en !na erar!ía.

?!ta 9 es (!y +'cil en esta red er'r!ica S7a(y N $%%6O. En pri(er l!gar, seselecciona !n consistente siste(a de n!(eraci/n. o nB(ero de ee(plo losgr!pos co(o *,$,6,& partir de nonodede * *&&66

la parte s!perior i0!ierda y derecha. ste es hecho en cada ni"el. E ntonces,reFriGndose a la 4 (alla en la Fg!ra, el nodo *&6, (ostrado en la Fg!ra, enla parte s!perior i0!ierda &4& gr!po, dentro del c!al se enc!entra en el c!arto$4$ Cl Cl iiieeerrraaarrrccchhhiiicccaaalll Cl!st!st!steeeririring de ng de ngde 4 4 4 (((eeeshshsh ier ier ierarararchchchicalCCClll!!!sssterterteriiinnnggg ical ical>apagado o o 444 (

(eeessshhh shshsho7 o7 o7iiing !n ng !n ng allllll + c!atro n!estra !nicccooo(( (( ((!ni !nicccaaatttiiiooonnn rrriiings ngs ngs gr!po, dentro delas c!ales es el tercer nodo. sssho7 c/(o ho7iiinnnggg llleee"e"e"elll 6 pr 6 pr6 (( ((!ni priii(((aaarrryyy cccooo(( !ni !nicccaaatttiiiooonnn ri riringngng

!tili0ando este nB(ero (ayo de !n 4 (alla (antiene "ínc!los nillo para+or(ar estr!ct!ras er'r!icas

constr!ir !n sencillo es!e(a de direcciona(iento en donde el (is(oalgorit(o de enr!ta(iento )'sico se repite en cada ni"el de la erar!ía.T noes la s!ya a di+erencia de enr!ta(iento !adtree en planiFcaci/n de r!ta del

ro)ot (/"il. ?ec!peraci/n de errores ta()iGn es directa. Si +alla !n enlace, !nop!ede si(ple(ente ca()iar en !no de los enlaces a las personas condiscapacidad. C/digo de este es (!y +'cil de escri)ir.

Distri)!ci/n de r!tas, to(a de decisiones y PESIA. Es nat!ral para elenr!ta(iento y la rec!peraci/n en caso de +allo de las redes er'r!icas paradesignar la entrada para cada gr!po co(o !n gr!po líder. Este nodo de)eto(ar decisiones adicionales ('s all' de los de los otros nodos, incl!si"e la


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disponi)ilidad de rec!rsos para e"itar estanca(iento, acti"aci/n de enlacepara la rec!peraci/n de errores, y así s!cesi"a(ente. Esto esta)lece !n (arconat!ral de adopci/n de decisiones y el procesa(iento digital de seLales HDSP,en donde !n líder de gr!po procesa los datos del gr!po antes de trans(itirla.

El líder del gr!po de co(!nicaciones de)e ser la entrada nodo de cada gr!po,

(ientras !e el líder del gr!po para DSP de)ería ser la salida para cada gr!po.

$.$.< . Desarrollo hist/rico y las or(as gran parte de esta in+or(aci/n se hato(ado de 2!ía TGcnica NPCO, el c!al contiene !n res!(en co(pleto de la redde co(!nicaci/n nor(as, topologías y co(ponentes. Gase ta()iGn Jordania y)dallah N $%%$O.

Ethernet. El Ethernet +!e desarrollado a (ediados de los *5%Us por Vero4, DECe Intel, y +!e estandari0ado en *5.

El Instit!to de Ingenieros ElGctricos y Electr/nicos HIEEE p!)lic/ el est'ndarEthernet IEEE %$.6 en *6. -a ast Ethernet opera en die0 "eces la "elocidad

del Ethernet ha)it!al, y +!e apro)ado oFcial(ente en *


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o(e ? se inici/ en * y tiene o)eti"os si(ilares a 8l!etooth para WP.S! o)eti"o es co(partir datos>trans(isi/n de "o0. InteractBa con la Internet,así co(o la ?ed Tele+/nica PB)lica Con(!tada. 3tili0a la )anda de $,& 20 ytiene !n alcance de


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eRer(an $%%6O. Principales co(ponentes se enc!entran STI1, DET, TII, yCP co(o se detalla en la Fg!ra. El est'ndar IEEE *&transd!ctor, ade('s del acondiciona(ientode seLal asociado y el procesa(iento digital de seLales HDSP necesario parao)tener esti(aciones conFa)les de la in+or(aci/n sensorial."irt!al sensor es!n co(ponente del sensor inteligente.

$.6.$ . -os transd!ctores y transd!cci/n ísica Principios !n transd!ctor es !ndispositi"o !e con"ierte la energía de !n do(inio a otro. En n!estra

aplicaci/n, !e con"ierte la cantidad !e se "a a detectar en !na seLal Btil !ese p!ede (edir directa(ente y procesado. Si nce (!cho acondicionador deseLal HSC y procesa(iento de seLal digital HDSP es lle"ada a ca)o por loscirc!itos electr/nicos, los res!ltados de los transd!ctores !e son Btiles para!a !antintitty a y de )e)e ddeettect ecta)a)llee s siiggnnaall redes desensores son general(ente "oltaes o corrientes. Sesennsseedd sensorial


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transd!cci/n trtrananssdd!!cer cer p!ede reali0arse !tili0ando principios+ísicos, alg!nos de transd!ctor sensorial !e re"isa(os a!í. Siste(as(icroelectro(ec'nicos H1E1S los sensores son por ahora (!y )iendesarrolladas y est'n disponi)les para la (ayoría de las aplicaciones de lateleo)ser"aci/n redes inal'()ricas.

-as re+erencias de esta secci/n incl!yen rank N $%%%O, Ko"acs N *O, 1ado! N*5O, de Sil"a N *O.

Sensores (ec'nicos son a!ellos !e dependen del contacto +ísico directo.

El e+ecto pie0oresisti"o con"ierte !na cepa de !n ca()io en la resistencia !ep!ede ser detectada (ediante circ!itos electr/nicos, tales co(o el p!ente deWheatstone H!e se descri)e ('s adelante. Desc!)ierto por -ord Kel"in en* ? S , con ? la resistencia, la tensi/n y el +actor de (edici/n !e depende delas cantidades, co(o la resisti"idad y de la relaci/n de Poisson del (aterial. Esposi)le !e e4ista !n tGr(ino c!adr'tico en de alg!nos (ateriales. 1etales yse(icond!ctores presentan pie0oresisti"ity. -a cGl!la pie0orresisti"a e+ecto ensilicio es (eorada por el dopae con )oro Htipo p tipo silicio p!ede tener !n+actor de (edici/n hasta $%%. Wi de se(icond!ctores (edidores dede+or(aci/n, la co(pensaci/n de la te(perat!ra es i(portante.

El e+ecto pie0oelGctrico, desc!)ierto por los C!rie en *%, con"ierte !na

tensi/n aplicada H+!er0a a !na separaci/n de carga elGctrica o di+erencia depotencial. -os (ateriales incl!yen P ie0oelectric titanato de )ario, P\T, y de !nsolo cristal de c!ar0o.

-a relaci/n entre el ca()io de +!er0a y el ca()io en la tensi/n est' dadapor k , donde k es proporcional a la carga (aterial coeFcientes desensi)ilidad y el cristal espesor, e in"ersa(ente proporcional a la crystal yper(iti"idad relati"a del (aterial. El e+ecto pie0oelGctrico es re"ersi)le, por lo!e !n ca()io en la tensi/n ta()iGn genera !na +!er0a y !n ca()iocorrespondiente en el espesor.T el síndro(e !rG(ico he(olítico HS3 el(is(o dispositi"o p!ede ser a la "e0 !n sensor y !n act!ador sensorcoordinada.C>act!adores son !n te(a intrigante de la in"estigaci/n act!al.

Detecci/n TBnel e4ponencial depende de la relaci/n entre el act!al tBnel I y lap!nta>s!perFcie

k0 separaci/n dada por 0 I I oe , donde k depende de la alt!ra de la )arreratBnel en e".T !nneling es !n


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(Gtodo (!y preciso de detecci/n de escala nano(Gtrica despla0a(ientos,pero s! nat!rale0a alta(ente no;lineales re!iere el !so de control deretroali(entaci/n para !e le res!lte Btil.

-os sensores capaciti"os nor(al(ente tienen !na placa Fa y !na placa (/"il.C !ando se aplica !na +!er0a en la placa (/"il, el ca()io de la capacitancia C,

C >d , con el consig!iente despla0a(iento, el

'rea y la constante dielGctrica. 3n gran ca()io de la capacitancia se p!ededetectar (ediante !na gran "ariedad de circ!itos elGctricos y se con"ierte en!na tensi/n o corriente de ca()io ela)oraci/n !lterior. Sensores ind!cti"os,despla0a(iento !e con"ierten a !n ca()io en la ind!ctancia, ta()iGn son a(en!do es Btil.

Sensores (agnGticos y electro(agnGticos no re!ieren contacto +ísico directo yes Btil para detectar e+ectos pro4i(idad Ko"acs N *O.

El E+ecto all, desc!)ierta por Ed7in all en *5, se )asa en el hecho de !ela +!er0a -orent0 des"ía los portadores de carga !e Q!ye en !na direcci/nperpendic!lar 8800 tanto a s! sentido de circ!laci/n y !n ca(po(agnGtico Hes decir "ector prod!cto cr!0ado. -a Sala tensi/n ind!cida en !naplaca de espesor II44 c!c!rrrrenentt T est' dada por ?I 480 >T , con ? elcoeFciente all, I4 el act!al

Q!o QQoo77 en la direcci/n 4, y 8 n. ? es (a(agngneetictic

&;< "eces lar

0 la densidad de Q!o (agnGtico en el 0 a!to"ía direcci/n ger ense(icond!ctores !e en la (ayoría de los (etales. El

e+ecto (agnetorresisti"o FFeelldd es !n +en/(eno relacionado en +!nci/n delhecho de !e la cond!cti"idad "aría co(o el c!adrado de la densidad de Q!o.El E+ecto all

Sensores de Ca(po 1agnGtico p!ede !tili0arse para detectar la presenciare(ota de o)etos (et'licos. Eddy;C!rrent sensores !tili0an )o)inas sonda(agnGtica para detectar de+ectos en estr!ct!ras (et'licas co(o t!)erías.


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-os sensores ter(ales son !na +a(ilia de sensores !tili0ados para (edir late(perat!ra y Q!o de calor.

-a (ayoría de los (icroorganis(os han desarrollado soFsticados

siste(as detecci/n de te(perat!ra )e)endndiningg Ko"acs N *O.

elelectectrriicalcal la

transd!cci/n conttactact (a(atteerriiaall Ther(o;1echanical se !tili0a paradetecci/n de te(perat!ra y 7i7itthh lalarrggeerr regla(ento en las casas y losa!to(/"iles. En los ca()ios de la te(perat!ra T, todos los (aterialesththeerr((aall

e4posici/n Hlineal e4pansi/n tGr(ica de la +or(a - > - T , con - la longit!d ye4e4pans pansiioonn

el coeFciente de e4pansi/n lineal.En e p!ede +a)ricar !na +rana de dos(ateriales con di+erentes e4pansiones tGr(icas. E ntonces, el radio dec!r"at!ra de la TGr(ica

tGr(ica )i(orph )i(orph depende del ca()io de te(perat!ra.

Ther(oresisti"e e+ectos se )asan en el hecho de !e la resistencia ? ca()iacon la te(perat!ra T. De ca()ios (oderados, la relaci/n es deapro4i(ada(ente de para (!chos (etales por ? > ? ? T , con ? el coeFcientede te(perat!ra de resistencia.T, relaci/n de silicio es ('s co(plicado, pero seentiende )ien. Por lo tanto, el silicio es Btil para detectar los ca()ios de

te(perat!ra.

-os ter(opares se )asan en el e+ecto See)eck ter(oelGctrica, segBn la c!alc!ando !n circ!ito se co(pone de dos (ateriales di+erentes se !nieron encada e4tre(o, con !n cr!ce ('s caliente !e el otro, !n Q!o de corriente en elcirc!ito. T el

$ $ genera !na tensi/n See)eck dado apro4i(ada(ente por HT* T$ HT* T$ con T*, T$ la te(perat!ra en los dos cr!ces. T los coeFcientes dependen de laspropiedades de los dos (ateriales.s e(icond!ctor ter(opares general(ente

tienen (ayor sensi)ilidad !e los ter(opares (et'licos. -os ter(opares son)aratos y Fa)les, y por lo tanto se !tili0a (!cho. E e(plo ter(opares tienensalidas de la orden de C y alg!nos de ellos son eFcaces para rangos dete(perat!ra de ;$5% oc a $5%% oc.

Sensores de te(perat!ra resonante contar con el hecho de !e !n solo cristalSi en +!nci/n de ca()ios de te(perat!ra. #a !e este es !n e+ecto de


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+rec!encias, es S$ e4hi)e !n ca()io en +rec!encia de resonancia ('s preciso!e a(plit!d de e+ectos del ca()io y tiene sensi)ilidad e4tre(a y precisi/npara pe!eLos ca()ios de te(perat!ra.

-os transd!ctores Apticos con"ertir la l!0 en di+erentes cantidades !e p!edendetectarse Ko"acs N *O. Estos se )asan en !no de "arios (ecanis(os. En ele+ecto +otoelGctrico HEinstein, Pre(io o)el de -iterat!ra, *$* se e(ite !nelectr/n en el e4tre(o negati"o de !n par de placas cargadas de l!0 para cada+ot/n de energía s!Fciente. Esto hace !e la corriente Q!ya. otocond!ctor enlos sensores, los +otones generan portadores !e red!ce la resistencia del(aterial. En cr!ce de los +otosensores, +otones generan electrones y h!ecos en!n se(icond!ctor pares !ni/n !e pro"oca el paso de la corriente. Esto es a(en!do (al el e+ecto +oto"oltaico. Estos dispositi"os incl!yen +otodiodos y+ototransistores. Ter(/pilas !so de !n ter(opar rec!)ierto con !n cr!ce en eloro negro del a(ortig!ador o el )is(!to, !e genera el calor de la il!(inaci/n.

-as celdas solares son +otodiodos !e generan gran tensi/n de la l!0.1icro)ol/(etros !tili0ados constan de dos resistencias sensi)les a late(perat!ra en !n p!ente de Wheatstone, con !no de ellos protegidos de lal!0 incidente. -os transd!ctores /pticos p!ede ser opti(i0ada para di+erentes+rec!encias de l!0, lo !e se trad!ce en detectores in+rarroos, detectores!ltra"ioleta, etc.

di"ersos dispositi"os, incl!yendo aceler/(etros, se )asan en tecnología de la

F)ra /ptica, a (en!do !tili0ando tie(po de "!elo in+or(aci/n.

H** !í(ica y )iol/gica Ko"acs Transd!ctores N *O c!)ren !na ga(a (!ya(plia H*

de los dispositi"os !e interactBan con los s/lidos, lí!idos y gases, de todoslos tipos. P osi)ilidad

H$

las aplicaciones incl!yen la s!per"isi/n y "igilancia g!erra )io!í(ica, H6

'rea de seg!ridad "igilancia, diagn/stico (Gdico, )iosensores i(planta)les ycontrol de ali(entos. 3so eFca0 se ha (ostrado en I2] plag!icidasorgano+os+orados, gases ne!rot/4icos HS

4 Hde la conta(inaci/n, arin, etc, cian!ro de hidr/geno, H5 H H

H9 H*% H& la "ir!ela, el 'ntra4, Co4, S@4 y otros. H


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Che(iresistors interdigit'ndose dedo tienen dos electrodos rec!)iertos con %,9^ 8lo!eo directo por i(p!lsos de tensi/n del condensador Di+erencial Sensor1@SET re"esti(ientos !í(icos especiali0ados !e ca()ian s! resistenciac!ando se e4ponen a la e4citaci/n (pliFcador

reto Calida alg!nos agentes !í(icos. T, los electrodos p!eden ser conectados

directa(ente a

!n ET, por la !e se a(plían las seLales res!ltantes in sit! para el )!enrecha0o de r!ido. Estr!ct!ra I2EET

Este dispositi"o se conoce co(o !n interdigit'ndose de electrodo p!erta ETHI2EET. -as (atrices Kolesar H*$

*%

de che(iresistors, cada dispositi"o con !n di desacoplaría re"esti(iento!í(ica(ente acti"os, p!ede ser ! sed para a!(entar la especiFcidad de losagentes Kolesar N *$O. Procesa(iento de la seLal digital, incl!yendo lastGcnicas de clasiFcaci/n de redes ne!ronales, es i(portante identiFcaci/ncorrecta del agente.

-os sensores de 2as tecnología dependen de el hecho de !e adsorci/n degases en alg!nos se(icond!ctores ca()ia de +or(a considera)le lasresisti"idades. I n thin;Fl( los detectores, !n catali0ador co(o el platino sedeposita en la s!perFcie de las reacciones y (eorar la resp!esta.

]til co(o los sensores son los /4idos de estaLo, 0inc, hierro, 0irconio, etc. gases !e p!eden detectarse incl!yen C@$, C@, ss, 6, y el o0ono. -as

reacciones son de la +or(a 646 I2EET Sensor@$ $e $@, para !e e+ecti"a(ente adsorci/n prod!ce !n electr/n tra(pa sitio,

!e agotan 1icroarray la s!perFcie de los operadores de tele+onía (/"il ya!(entar s! resistencia.


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de )ordes, !()rales, seg(entaci/n, reconoci(iento de patrones, an'lisis de(o"i(iento, etc.

sensores acBsticos son los !e !tili0an el sonido co(o (edio de detecci/n. D

oppler tGcnicas per(iten al SoSo!n!ndd In+In+rraassoo!!nndd 3ltrasso!nd3ltra sonido

(edici/n de "elocidades. El !ltrasonido proporciona a (en!doWWaa""eelelengt ngthh H HSSTP TP atat le"le"eel se (ar al.

('s in+or(aci/n so)re (a!inaria (ec'nica


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HSW, espesor de (odo de ci0alla HTS1, Qe4i/n onda placa HPW, o (odoplaca acBstica HP1. T lo "io en la Fg!ra se (!estra (e(e()r ()raanene yconsiste de dos con!ntos de interdigit'ndose los dedos en cada !no de lose4tre(os de !na (e()rana, !n !ego para generar la sierra y !no paradetectarlo. - ike la I2EET, estos se "ieron Sensor

plata+or(as Btiles para con"ertir los ca()ios en la propiedad co(o en detectarseLales elGctricas. Por ee(plo, la s!perFcie del dispositi"o p!ede serrec!)ierto con !na !í(ica o )iol/gica(ente acti"os delgada pelíc!la. En el(o(ento de la presentaci/n de !na (agnit!d !e se "a a detectar, laadsorci/n p!ede ca!sar la (asa ( para ca()iar, lo !e se trad!ce en !n

$ ca()io de +rec!encia de la K+or per(aneci/ Sa!er)rey ec!aci/n + ( >, con+o la (e()rana +rec!encia de resonancia, la

constante k en +!nci/n del dispositi"o, y el 'rea de la (e()rana.

$.6.6 . Sensores para Entornos Inteligentes 1!chos pro"eedores prod!cen en la

act!alidad los sensores disponi)les en el (ercado de (!chos tipos !e sonadec!ados para las aplicaciones de las redes inal'()ricas. Por ee(plo, "Gasela p'gina 7e) de S3V Sensores, Schae"it0, Keyence, T!rck, Pepperlb!chs,ational Instr!(ents, 3E Syste(s H!ltrasonidos, -eake HI?, CSI H"i)raci/n. -ata)la (!estra !G principios +ísicos p!eden ser !tili0ados para (edir di"ersascantidades. 1E1S sen retirarlo son por ahora se enc!entran disponi)les para la(ayoría de los (es!randos.

-as (ediciones de las redes inal'()ricas de sensores

1ens!rando transd!cci/n

de Presi/n Principio Propiedades ísicas pie0oresisti"o,

ter(istor Te(perat!ra capaciti"o, ter(o;(ec'nico, el ter(opar !(edadresisti"os, capaciti"os

Presi/n de Q!o,

(o"i(iento del ter(istor Propiedades Posici/n E;(ag, 2PS, sensor de contacto

"elocidad Doppler, e+ecto all, optoelectr/nicos

codiFcador /ptico "elocidad ang!lar


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celeraci/n pie0oresisti"o, pie0oelGctrico, F)ra /ptica

Propiedades de Contacto Tensi/n pie0oresisti"o !er0a pie0oelGctricos, Par

pie0oresisti"o pie0oresisti"o, optoelectr/nicos

i)raci/n do)le antidesli0ante par pie0oresisti"o, pie0oelGctrico, F)ra /ptica,sonido, !ltrasonido

Presencia t'ctil>contacto Contacto de

pro4i(idad capaciti"os, e+ecto all, capaciti"os, (agnGtico, sís(icos, acBstica,

distancia de ?>ga(a E;(ag Hsonar, radar, lidar,

1o"i(iento (agnGtico, tBneles E;(ag, I?, acBstica, sís(ica H"i)raci/n

8io!í(ica 8io!í(ica 8io!í(ica transd!cci/n agentes

IdentiFcaci/n Personal

IDETIICCIA Personal isi/n características h!ellas dactilares, esc'ner deretina, "o0, pl!(a de calor, an'lisis de (o"i(iento "isi/n

*$


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$.6.& . Cooperaci/n disponi)le )asado (!chos siste(as de sensoresinal'()ricos co(!nicaciones inal'()ricas disponi)les co(ercial(entedisponi)les, incl!yendo los nodos -yn4 Tecnologías y "arios kits 8l!etooth,incl!yendo dispositi"os de Casira Ca()ridge Silicon ?adio, ?SE.

Cross)o7 8erkeley 1otes p!ede ser la ('s "ers'til red de sensoresinal'()ricos dispositi"os en el (ercado para el desarrollo de prototipos. Cross)o7 Hhttp:>>777.4)o7.co(> hace tres 1ote radio (/d!lo procesador+a(ilias; 1IC N1P?6%%O Hpri(era generaci/n, 1IC$ N1P?&%%O y 1IC$;D@TN1P?seg. y !na ga(a de 6% pies a *%%pies. Cada nodo tiene !n )ao cons!(o (icrocontrolador procesador con !na"elocidad de &10, !na (e(oria Qash de *$ K)ytes, y la S?1 y EEP?@1 de&K )ytes cada !no.el siste(a operati"o es (!y pe!eLo;@S, !n pe!eLo

(icro;threading CCrross) oss)o7o7 tratrannsce scei"er i"er siste(a operati"odistri)!ido desarrollado por 3C 8erkeley, con !na ES;C HC c/digo +!enteHleng!ae si(ilar a 8erkeley Cross)o7 1otes C. De instalaci/n de estosdispositi"os re!iere !na gran cantidad de progra(aci/n. Se o+rece !n taller decapacitaci/n.

1icrostrain V;-ink Siste(a de (edici/n Hhttp:>>777.(icrostrain.co(> p!edeser el siste(a ('s sencillo de poner en (archa y al progra(a.T, +rec!encia!tili0ada es de *9 10, !e se enc!entra en los EE.33. li)re de licencia de)anda IS1. -os nodos de sensores son (!lti;canal, con !n ('4i(o de sensores apoyado por !n solo nodo inal'()rico. ay tres tipos de nodos de

sensores ; S;link Hindicador de presi/n, 2;link Haceler/(etro, y ;link Hesco(pati)le con todos los sensores generar di+erencias de tensi/n .T, los nodosde sensores tienen !n pre; 11iicro crosstrtraiainn 2;2;SSeennssoorrprogra(ar la EP?@1, por lo !e !na gran cantidad de progra(aci/n por partedel !s!ario no es necesaria. Datos de la tareta de al(acena(iento es de$18.Sen sor los nodos !tili0an !n 6,9 "oltios )atería interna de iones de litioH recarga)le )atería e4terna es co(pati)le. 3n Bnico receptor HEstaci/n


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8ase direcciones (Bltiples nodos.Eac h nodo tiene !na Bnica direcci/n de *9)its, por lo !e !n ('4i(o de $

nodos *9 se p!ede a)ordar. El enlace de ? entre la Estaci/n 8ase y los nodoses )i;

direccional 1i1iccrroossttrraaiinn 11iicrcroossttrraiainn y los nodos desensores tienen !n datos progra(a)les ;;-i-inknk TTrrananscei scei""eer r

TTrrananscei scei""eerr CoConnnnect ect de registro t de(asiado P? tasa de(!estreo. El enlace de ? tiene !n alcance de 6% (etros !n *$%% )a!dios. -a"elocidad en )a!dios en el enlace serie ?S;$6$ 1icrostrain SensoresInal'()ricos

entre la Estaci/n 8ase y !n ter(inal PC es 6&%%.

Inter+a0 -a)IEW es co(pati)le.

$.6.< . !to;organi0aci/n y -ocali0aci/n redes d hoc de nodos p!ede ser

i(ple(entada (ediante, por ee(plo a"iones o )arcos.Se l+ organi0aci/n de adhoc +rraa((ee T + T

incl!ye tanto las redes de co(!nicaciones I I ?? PP organi0aci/n yposiciona(iento de la organi0aci/n.En e4e4ttrraa rreepepeaatt ne ne4t4t TD

TD11 + +rraa((ee la antig!a, los nodos de)en despertar, detectar cada

eett otros, y +or(an !na red de co(!nicaciones. StStartart!!pp eeigh)igh)oorr Dis Distt. HVH4yy iieerr.. Ent Entrryy;; oodede Tecnologías paraeste est'ndar son, por ahora, en ininRoo toto ccoor oordsds.. rro!ti o!tinnggin"itar a in"itar a ICE n nrr. . eeiigghh;; !ny nd nrnr. . gran desarrolladodentro de la ind!stria de la tele+onía (/"il. rreespspoonnsese )or )orss

@@rrigin origen redes de sensores distri)!idos re!ieren "igilancia ponteponterr ode oda I #@D@

in+or(aci/n acerca de las posiciones relati"as de los

CCoo(((( lliinnkk ( (eesh en sh inRoo PPoossition gr tr ansici/n ininRoogrid id de nodos distri)!idos de procesado de seLal, así co(o in+or(aci/na)sol!ta de posiciona(iento para la notiFcaci/n de los datos TD1 paraprotocolos de co(!nicaci/n y locali0aci/n

de o)eti"os detectados.

*6


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- ayo!t relati"a del acondicionador Pos; - ocali0ation. I(portancia relati"a o lalocali0aci/n re!iere co(!nicaciones entre nodos, y !n enca)e0ado de(ensae TD1 +ra(e !e tiene tanto las co(!nicaciones y locali0aci/nca(pos se (!estra en la Fg!ra. E4isten di"ersos (edios para !n nodo para(edir la distancia a s!s "ecinos, la (ayoría )asados en ? tie(po de "!elo enel aire, la "elocidad de propagaci/n es conocido, por lo !e el tie(po lasdi+erencias p!eden con"ertirse en grandes distancias. Dadas las distanciasrelati"as entre los nodos, !ere(os organi0ar la 7e) en !na c!adríc!laespeciFcada en tGr(inos de posiciones relati"as.

3n en+o!e )asado en trans+or(aciones cine('tica del ro)ot o+rece !nasencilla tGcnica iterati"a para aLadir n!e"os nodos a la red.!na trans+or(aci/nho(ogGnea es !na (atri0 &4& N-e7is, )dallah, Da7son *6O

?i pi i % *

6 donde ?i es !n 646 (atri0 rotaci/n y pi ? es !n "ector trad!cci/n. -a (atri0deFnida por las rotaciones iterati"o y

las trad!cciones !e i i * Ti... le per(ite e4presar los "ectores en el)astidor en tGr(inos de las coordenadas del (arco i. Si la red es !na red $Dplano, las coordenadas 0 p!ede ser pasado por alto, si(pliFcar el pro)le(a.

-a Fg!ra (!estra c/(o iniciar !n a!to;organi0aci/n algorit(o deposiciona(iento relati"o !)icaci/n.el pri(er

nodo yy yyy a despertarte es asignado el origen @. co(o nodos 666 7ake !p

se les in"ita a la red y la distancia es yyy666 deter(inado. El seg!ndo nodo, a!na distancia d ddd*6*6*6 ddd$6$6$6

en pri(er l!gar, deFne los ees 4 e y.C !ando el t

*$ del tercer nodo es $*$*$*666 4$6 4$6 4$6 desc!)ierto y dos distancias(edidas, !no calc!la @@ @@@ * $ * $ * $ ddd*$*$*$ 444 * $ * $ * $ 666*$*$*$ ddd 444 444 s!s coordenadas 4 e y de la sig!iente (anera. Dee !e!na (atri0 de p!ntos i y . contin!aci/n, en

i denota la (anera est'ndar aa. odo n TT77oo odess;; dedeFFnene 4 4a(p y a(p y .66 a44eess )) n nooddee cl cloosseded kkiinnee((aattic c

ic chhaaiinn;;Hc. +. $;-ink )ra0o ro)ot N-e7is et al. *6O 3n coco((pp!!te H te H4466, yy66

calc!la !n integrar n!e"os nodos en posici/n relati"a c!adríc!la

p!ede escri)ir t

*$, *6, $6, en tGr(inos de d*$, d*6, d$6,


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y !)icaci/n relati"a en el (arco de la n!e"a p!nto 6 de dos (aneras: T*6 *6and T*$6 *$ $6 . El tri'ng!lo (ostrado en la Fg!ra es !na cadena cine('ticade la especie est!diada en N-i! y -e7is *6O. -a sol!ci/n se o)tiene (ediantela e4igencia de !e los dos en el p!nto 6. Esto signiFca !e la posici/n los"ectores p lB(enes o (apas T*6 y T*$6 ser e4acto de los dos (apas de)e serla (is(a. Esto se trad!ce en !na ec!aci/n no lineal !e ca

*6 y p*$6 Hes decir, el tercer co n ser res!eltos por las distancias.

Trans+or(aciones ho(ogGneas para per(itir !n r'pido procedi(iento rec!rsi"opara integrar n!e"os nodos en la red.

S!ponga(os !e !n n!e"o nodo, nB(ero &, entra en la red. Para ! ni!eposiciona(iento tiene !e encontrar las distancias a tres nodos ya en la red. Entonces, )asados en in+or(aci/n de distancia, !no calc!la !n (atrices(atrices y T para interrelacionar los nodos *,$,6,& . E ntonces, las coordenadas

4 e y del nodo & relaci/n con el origen se calc!lan e4cl!si"a(ente por o)ligar atres (apas para ser e4actos en el nodo &. Es decir, !n $& *66&. o7, lascoordenadas del nodo n!e"o en tGr(inos de la estr!ct!ra )ase de las!)c!adríc!la se p!ede co

*& *$

(p!ted.

Posiciona(iento 2eogr'Fco a)sol!to.3na red se dice !e es relati"a(entecali)rar si las posiciones relati"as de todos los nodos son conocidos. hora)ien, es necesario para deter(inar la posici/n geogr'Fca de la red. net se dice!e es Hen s! totalidad cali)rar si las posiciones a)sol!tas de todos los nodosson conocidos. Para deter(inar la a)sol!ta las posiciones de los nodos en !nplano relati"a(ente cali)rado $D net, al (enos tres nodos en la red de)edeter(inar s!s posiciones a)sol!tas. ay (!chas (aneras de !n nodo paradeter(inar s! posici/n a)sol!ta, incl!yendo 2PS y tGcnicas )asadas en (apas,p!ntos de interGs o las )ali0as y Estrin 8!l!s! N $%%$O.

3ltra ?adio de )anda ancha.3 W8 es de gran interGs reciente(ente para lasco(!nicaciones en redes de sensores distri)!idos.

Esto es por!e 3W8 es !na tecnología de corto alcance !e p!ede penetrar enlas paredes, es con"eniente de "arios nodos de las trans(isiones, y haconstr!ido en tie(po de "!elo las propiedades !e lo hacen (!y +'cil de (edirrangos de hasta * c(, con !n rango de &%(. de (edios es !e el (is(o(edio, 3W8, p!ede !tili0arse para las co(!nicaciones, locali0aci/n yseg!i(iento de o)eti"os en !na red de "igilancia.1o reo"er, 3W8 lostransceptores se p!ede hacer (!y pe!eLas y son s!scepti)les de tecnología1E1Sd esde (od!laci/n por p!lsos HPP1 se !tili0a, no es necesario, lo !esigniFca !e las antenas no ind!cti"o. de('s, el receptor se )asa en !nrastrillo y correlador detector )ank para !e si la etapa no es necesario.


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3tili0a seLales 3W8 co(o rayos N $%%*O

sHt 7Ht t + c Tc d

> s

donde 7Ht es el p!lso de d!raci/n apro4. de * ns, a (en!do !na 7a"elet oga!ssiana (onociclo, )astidor o repetici/n de i(p!lsos. En !n entorno de(Bltiples nodos, colisiones catastr/Fcas son e"itados por !si nd T+ es t ng !nasec!encia pse!doaleatoria de p!lsos ca()io en el (arco de di+erentesco(parti(entos y el ta(aLo del ha)it'c!lo es Tc s. 3no p!ede tener, poree(plo, T+ s y Tc


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3n pro)le(a real con sensores 1E1S es sec!ndario indesea)le sensi)ilidad a??** ??$$

cantidades co(o la te(perat!ra. Co(pensaci/n de te(perat!ra p!ede ser a(en!do directa(ente en la constr!cci/n de !n circ!ito del sensor 1E1S.En laFg!ra anterior, en la !e se (!estra !n 646 ** $$

(atri0 de I2EET sensores, se (!estra !n *% I2EET; es de co(pensaci/n dete(perat!ra. Co(pensaci/n de la te(perat!ra ta()iGn se p!eden aLadirnal/gico Fltro de paso )ao

en el SC etapa co(o se e4plica a contin!aci/n.

3 tGcnica )'sica para (eorar la relaci/n seLal;r!ido HS? es Fltro de paso)ao, ya !e por lo general do(ina el r!ido las seLales esperadas en las+rec!encias altas.sh en la Fg!ra es !n anal/gico -P !e ta()iGn a(pliFca,constr!ido a partir de !n a(pliFcador operacional. Estos dispositi"os son+'cil(ente +a)ricados !tili0ando tGcnicas de se(icond!ctores -SI.

-a constante de tie(po de este circ!ito es el ?$C . -a +!nci/n de trans+erenciade este Fltro es Hs k a > Hs a con 6 d8 +rec!encia de corte de !n *> rad. yganar por k ?$ > ?*. ere, s es la trans+or(ada de -aplace "aria)le.

-a +rec!encia de corte de)e ser elegido ('s grandes !e el Btil ('s alta+rec!encia de la seLal del sensor.

lternati"a(ente, se p!ede !tili0ar la -P digital i(ple(entado en !na

co(p!tadora desp!Gs de la to(a de (!estras. digital Fltro de paso )ao y la+!nci/n de trans+erencia asociada ec!aci/n di+erencia de aplicaci/n es dadapor

0 * Fltro Digital: sfk K s di+ +ere

k 0

nce ec!aci/n: sfk * sk KHsk * sk

!í, 0 es el 0;trans+or( "aria)le tratados co(o !na !nidad de(ora en eldo(inio del tie(po, sk es la seLal (edida y sfk es el Fltrado o s!a"i0ado conred!cci/n de r!ido "aria)le contenido. El Fltro se seleccionan los par'(etros

en c!anto a la +rec!encia de corte deseada y el período de (!estreo N-e7is*$O.

Es a (en!do el caso de !e !no p!ede (edir "elocidad. De)ido a lapresencia de !na "elocidad. 3 Fltrado esti(aci/n "elocidad gi


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e !na "aria)le sk Hpor ee(plo, posici/n, pero necesita conocer s! tasa deca()io "k Hp. e.,

ise, !no no p!ede si(ple(ente to(ar la di+erencia entre "alores s!cesi"os desk co(o "en en la "k "k * KHsk * sk a()os Fltros de r!ido y proporciona !ns!a"e

"elocidad esti(aci/n.

(en!do, los ca()ios en la resistencia de)en ser con"ertidas a tensionespara s! !lterior ela)oraci/n. ??** ??$$ Esto se p!ede lograr (ediante !np!ente de Wheatstone Nde Sil"a *O. S!ponga(os !e

oo ?* ? en la Fg!ra, es la resistencia !e ca()ia dependiendo de la(agnit!d Hpor ee(plo,

cepa indicador, y los otros tres resistencias son constantes Htri(estre

conFg!raci/n de p!ente. contin!aci/n, la tensi/n de salida ca()ia en+!nci/n de % re+ ?> &? . os

??66 ??&& as!(ir !n p!ente e!ili)rado para tener dos sensores en hat ?$?* ? y ?6 ?&. Sensi)ilidad p!ede (eorarse in sit!, de (odo !e losca()ios de cada !no est'n en el lado op!esto Hpor ee(plo, dos (edidores dede+or(aci/n en lados op!estos de !na Qe4i/n )ar. Esto es lo !e se conoceco(o !n (edio p!ente. Si rereR ?* y ?$ son dos de los sensores y ?* ?$ y,a contin!aci/n, la tensi/n de salida do)les. El p!ente de Wheatstone

p!ente de Wheatstone ta()iGn p!eden ser !tili0ados para las (ediciones deldi+erencial Hpor ee(plo de insensi)ilidad a los ca()ios co(!nes de los dos

sensores, para (eorar la sensi)ilidad, cero para eli(inar las co(pensaciones,de co(pensaci/n de te(perat!ra, y reali0ar otras acondiciona(iento de seLal.

Especial(ente diseLados los circ!itos a(pliFcadores operacionales son Btilespara acondiciona(iento de seLal general ranco N $%%%O.

(pliFcadores de instr!(entaci/n del di+erencial de entrada y recha0o en(odo co(Bn, adaptaci/n de i(pedancia entre los

*<

sensores y dispositi"os de procesa(iento, cali)raci/n, etc. ?EP@S@a(pliFcadores co(ponentes se(icond!ctores HIndiana, --C cons!(en energía


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37/39

(edio, incl!idas las líneas de ali(entaci/n, par tren0ado, radio +rec!encia H?,in+rarroos HI?, de ca)le coa4ial y F)ra /ptica.

?EE?ECIS

E. lt(an, T. 8a0ar, T. Ji(Gne0, y . Shi(kin, Co(petencia en redes con

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