DISEÑO Y DESPLIEGUE DE UNA RED INALÁMBRICA DE SENSORES COGNITIVA, ROBUSTA Y ESCALABLE

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Durante los últimos años se ha observado un notable incremento en la penetración de las redes inalámbricas en nuestra sociedad, teniendo previsiones de crecimiento bastante elevadas con la irrupción de Internet de las Cosas (IoT). Sin embargo, esta interconexión masiva desemboca en la aparición de problemas como son principalmente la saturación del espectro radioeléctrico o las interferencias provocadas entre sistemas, lo que repercute en la calidad del servicio y por lo tanto supone un problema para la conexión de elementos.

El B105 lab tiene como una de sus líneas principales de investigación el desarrollo de redes inalámbricas de sensores cognitivas (CWSN, Cognitive Wireless Sensor Networks), es decir, redes compuestas por dispositivos con la capacidad de modificar sus parámetros de comunicación dinámicamente, seleccionando las zonas del espectro con menos ruido e interferencias y por consiguiente, capaces de optimizar las prestaciones globales de la red.

Proyectos anteriores se centraron en el estudio de estos dispositivos, desarrollando la plataforma cNGD (cognitive New Generation Device). Se trata de un nodo que incluye la torre de protocolos de Microchip, que fue modificada para poder albergar tres transceptores radio, consiguiendo trabajar simultáneamente en las bandas de libre acceso de 434, 868 y 2400 MHz.

Plataforma cNGD sobre la que se ha trabajado
Plataforma cNGD sobre la que se ha trabajado

Este Trabajo Fin de Grado los adopta como base y se centra en diseñar e implementar distintas funcionalidades en la actual pila de protocolos, con el objetivo de conseguir interconectar varios cNGDs bajo un modelo de red de tipo malla fiable, robusto y escalable. Estos mecanismos se deben adaptar al tipo de dispositivo, el orden de su llegada a la red y a la frecuencia de trabajo.  Los principales requisitos que se han impuesto en el diseño de la red son:

  • Aceptar a todos los dispositivos que deseen incorporarse mientras la red disponga de capacidad para registrarlos.
  • Garantizar la unicidad en la asignación de la direcciones de red,  para posteriormente, poder realizar correctamente el encaminamiento de paquetes.
  • Que los coordinadores de red sepan reaccionar ante variaciones en la estructura de la red (principalmente conexión y desconexión de coordinadores).
  • Asegurar un máximo de 4 saltos en el encaminamiento de paquetes hasta alcanzar al destinatario.
  • Otros: Inclusión de mecanismos de fiabilidad en las transmisiones de mensajes, no inundar la red con la emisión de paquetes broadcast o informar a las capas superiores del éxito o fracaso en la realización de las operaciones.

Tras la etapa de implementación, modificación y adaptación del software del cNGD, se ha procedido a desplegar la red, midiendo y analizando los resultados obtenidos. Efectivamente, se han cumplido los requisitos impuestos, es decir, se ha conseguido la interconexión de varios cNGDs bajo un modelo de red robusto y fiable, que puede servir de soporte para futuras líneas de trabajo que se centren en las capas de aplicación o en la capa cognitiva del cNGD.