WIRELESS SENSOR NETWORKS

COMUNICACIONES INALAMBRICASDIEGO VILLEGAS REDROBÁNKLEBER SUAREZ TACO

WIRELESS SENSOR NETWORKS

Una  red  de  sensores inalámbricos  (WSN) consiste  en dispositivos autónomos espaciados  con  el  fin de  monitorizar condiciones  físicas  o ambientales. 

En  un  principio  sus aplicaciones  fueron militares,  pero actualmente su uso se está  extendiendo significativamente para aplicaciones civiles. 

La  clave  del  éxito  de estos  sensores autónomos  radica  en su  bajo  coste  y capacidad  de funcionamiento  en tiempo  real,  lo  cual impone  uno  de  sus principales  criterios  de diseño:  deben  gastar la  menor  cantidad  de energía  para  asegurar que  sus  baterías perduren  el  máximo tiempo posible. 

Características WSN

Los recientes avances en microelectrónica, Wireless y electrónica digital han permitido el  desarrollo de nodos sensores de bajo coste, reducido tamaño, bajo consumo y que se comunican de forma inalámbrica. 

Desarrollo de Nodos Sensores

Las  WSN  se  componen  de  miles  de  dispositivos pequeños, autónomos, distribuidos geográficamente 

Toma de medidas o cualquier actividad programada con el fenómeno en cuestión

Requisitos para una Wireless Sensor Networks

Para que una red pueda funcionar de acuerdo con las  anteriores  características  surgen  una  serie  de retos  que  la  aplicación  debe  resolver.  Estos,  que  se detallan  a  continuación,  son  los  requisitos  no funcionales del sistema: 

Eficiencia Energética

Autoorganización

Escalabilidad

Tolerancia a Fallos

Tiempo Real 

Seguridad

Arquitectura de Wireless Sensor Networks (WSN)

Tomando  como  elementos  principales  de  la  red  a los  nodos  sensores,  las  pasarelas  (Gateway)  y  las estaciones  base,  podemos  distinguir  dos  tipos principales de arquitecturas.

Arquitectura CentralizadaEn  este  tipo  de  arquitectura  los nodos  de  una  red  que  estudian  un fenómeno  enviaran  sus  datos directamente  a  la  pasarela  más cercana, que dirige el tráfico de esa red en concreto.

Arquitectura de las Wireless Sensor Networks (WSN)

Arquitectura Distribuida

Dada  la  naturaleza intrínseca de  las redes de  sensores, normalmente se tiende a  este  tipo  de arquitectura  con  una computación distribuida

Protocolos de las Wireless Sensor Networks (WSN) Las  WSN  utilizan  una  comunicación  inalámbrica  y, 

obviamente, son diferentes de las Redes cableadas. También  son  diferentes  de  las  tradicionales  redes inalámbricas  como  las  redes  celulares,  Bluetooth  o las móviles ad hoc (MANETS).

En  estas  redes,  el  objetivo  es  optimizar  el rendimiento y el retardo.

Los nodos sensores son  frecuentemente expuestos a  extremas  condiciones  ambientales,  haciéndolos propensos a frecuentes fallos en los nodos.

Protocolos de las Wireless Sensor Networks (WSN)

Esto conlleva unas restricciones estrictas en las WSN, no como en las otras redes.

Capa Física

Capa de Enlace

Capa de Red

Capa de Transporte

Capa de Aplicación

Evolución de las Arquitecturas de Protocolos para WSN

Para  lograr  la  comunicación  entre  los  nodos sensores  a  través  del  medio  inalámbrico,  se  fueron desarrollando  diferentes  protocolos  que  fueron evolucionando  con  el  fin  de  adaptarse  a  las características y limitaciones propias de las WSN. 

Aquí  describimos  los  diferentes  protocolos  que  se han  ido  desarrollando  de  acuerdo  a  los  diferentes requerimientos  que  plantean  las  WSN  para  su funcionamiento:

Protocolo IEEE 802.15.4

Protocolo ZigBee

Estándar 6LowPAN (IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Network) 

Protocolo CAP

Diagrama de Bloques (WSN)

Aplicaciones de las Wireless Sensor Networks (WSN) Aplicaciones Ambientales

Detección de Incendios Forestales

Detección de Inundaciones

Monitorización de zonas / climas extremos

Aplicaciones Sociales y Sanitarias

Aplicaciones Militares Monitorización de Equipos

Vigilancia de Enemigos