Thesis: Software-Defined Radio Techniques for Resource Optimization in Cognitive Wireless Sensor Networks

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Author: Ramiro Utrilla Gutiérrez

Advisor: Alvaro Araujo Pinto

Synopsis: Due to the spectrum scarcity problem, mostly in license-free ISM bands, and the forecasts regarding the increasing adoption of wireless communications, especially in scenarios like cities, it is essential to optimize the use of the spectrum to ensure the proper functioning of services and devices in the near future.

As the characteristics of the spectrum, by their own physical nature and its use, are very dynamic and vary constantly, devices must be able to intelligently adapt to these changes, as the Cognitive Radio paradigm proposes. Moreover, this adaptation should be done quickly in order to be effective and it should minimize the impact on the use of the spectrum.

Because of that, this work is going to be mainly focused on the development and evaluation of cognitive strategies with zero or minimum communication overhead. In other words, the aim of the research is to evaluate the degree of optimization of resources that can be achieved in a Cognitive Wireless Sensor Network (CWSN) by doing the cognitive cycle (spectrum sensing, learning and adaptation) mostly at node-level. To better exploit the cognitive radio capabilities of these networks, and thanks to the current development of wireless and processing technology, Software-Defined Radio (SDR) techniques are going to be used in sensor nodes for that purpose. This approach supposes a new paradigm in CWSNs which implies new challenges to be faced.

At this point, it appears to be necessary to evaluate some issues about the future of wireless communications. Will someday the need for cognition to use the spectrum outweigh the current energy constraints? In other words, will it be possible to achieve efficient and reliable wireless communication without cognitive capabilities in the near future? Answering this question will reveal whether it still make sense to compare the power consumption of SDR solutions with other platforms based on COTS radio transceivers or, conversely, the addition of cognitive capabilities will cease to pose a challenge to maximize systems’ efficiency and become a key point for their proper operation.

 

Artículo aceptado en la IWCMC 2015

Dubrovnik, Croacia

El artículo “Controlling the Degradation of Wireless Sensor Networks”, enmarcado en la tesis de Alba Rozas y cuyos co-autores son los miembros del B105 Javier Blesa, Elena Romero y Alvaro Araujo ha sido aceptado en la International Wireless Communications and Mobile Computing Conference (IWCMC 2015).

En el artículo se presentan varias de las ideas iniciales de la tesis de Alba Rozas, cuyo objetivo principal es el desarrollo de algoritmos y estrategias para el aumento del tiempo de vida de las redes de sensores. En concreto, se propone el concepto de “degradación controlada” para referirse a los mecanismos destinados a controlar el deterioro de calidad de servicio que sufren estas redes cuando se acercan al fin de su funcionamiento.

La conferencia tendrá lugar en Dubrovnik, Croacia, del 24 al 27 de agosto de 2015. Esperemos que sea una gran experiencia y sirva para obtener nuevas ideas y aportes a la investigación de esta tesis y del grupo en general.

Dubrovnik, Croacia

Pruebas finales PRECOIL

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En abril tuvieron lugar las pruebas finales del proyecto PRECOIL.

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Constaron de dos pruebas diferentes, una en un entorno de obras real y otra en un parque de maquinaria de GEOCISA.

En ambas se desplegó el sistema que consistía en 1 dispositivo i-obra, 4 dispositivos i-valla (1 de ellos móvil embarcado en maquinaria de obra) y 6 dispositivos i-obreros.

i-obra

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i-valla (fija y embarcada)

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i-obrero

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Las pruebas simularon accidentes que tienen lugar en obras lineales y pudimos caracterizar parámetros del sistema como el tiempo de respuesta, errores, falsos positivos..

Comprobamos el correcto funcionamiento del sistema para su uso en prevención de atropellos, colisiones, exposición o condiciones climáticas extremas. Asimismo comprobamos que el sistema avisaba de aquellos accidentes que se producían pero que no son posibles de prevenir (posibles desvanecimientos o caídas)

Aquí podemos ver algunas fotos de las pruebas:

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Curso de habilidades personales para la investigación

Durante este mes de mayo tres doctorandos de este laboratorio, Francisco Tirado, Ramiro Utrilla y Alba Rozas, han participado en un curso de 20 horas impartido por el Instituto de Ciencias para la Educación (I.C.E.) de la UPM.

La temática del curso han sido las habilidades transversales para la investigación, como son la búsqueda y gestión bibliográfica, la redacción de artículos científicos, la selección de publicaciones, técnicas para hablar en público, etc.

doctoradoEl nuevo plan de doctorado, regulado por el R.D. 99/2011, introduce como requisito obligatorio que el doctorando curse estas materias en alguno de los estudios previos conducentes a su título. El Máster en Ingeniería de Sistemas Electrónicos (MISE), impartido por nuestro departamento y que realizan la mayoría de los doctorandos de este laboratorio, ya incluye esta temática en una de sus asignaturas. Sin embargo, tras la evaluación de la ANECA se determinó que eran necesarias 20 horas adicionales para satisfacer completamente el requisito. Desde el departamento y la escuela se hicieron las gestiones oportunas para organizar este curso ad hoc con el I.C.E., dirigido a todos los doctorandos de la escuela que estuvieran en la misma situación.

escuela

 

Las 20 horas del curso se han desarrollado en cinco jornadas de cuatro horas, y ha tenido lugar en la E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos, sede del I.C.E.. La evaluación del curso simplemente se ha basado en la asistencia, aunque se podían realizar actividades opcionales.

El balance del curso ha sido positivo, ya que la mayoría de los contenidos impartidos son de gran utilidad para la actividad diaria de un doctorando.