Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

1. Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Electrónica Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN Autor: Nauzet Plasencia Cruz Tutores: Pedro Pérez Carballo Antonio Caballero Santiago Titulación: Ingeniero de Telecomunicación Fecha: Diciembre de 2010

2. Índice • Introducción • Estado del arte • Desarrollo e implementación del prototipo • Comparativa Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

3. Introducción Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

4. Introducción • Crecimiento de las comunicaciones inalámbricas: • Infraestructuras. • Aplicaciones. • Dispositivos inalámbricos. • Solución para costosas infraestructuras cableadas: • Sensores remotos. • Control ambiental. • Surgimiento de las WSN. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

5. 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. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

6. 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. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

7. 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. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

8. 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 EdosoftFactory S.L. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

9. Estado del arte Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

10. Estado del arte • Una WSN está formada por: • Motes: • Microprocesador. • Memoria. • Radio. • Batería. • Sensores y actuadores. • Gateway. • Estación base. • Arquitectura de una WSN: Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

11. Estado del arte - Motes • Parte básica de una WSN. • Cuentan con cinco componentes principales: • Sensores y actuadores. • Controlador. • Memoria. • Comunicación. • Fuente de energía. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

12. 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. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

13. 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. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

14. 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. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

15. 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. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

16. Desarrollo e implementación del prototipo Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

17. Desarrollo e implementación del prototipo • Representación de esta red. Red RF TCP/IP Enlaces inalámbricos Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN Enlaces cableados Red Bluetooth Red ZigBee

18. Desarrollo e implementación del prototipo: Gateway Módulo Rabbit Mote Telos Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN Módulo MaxStream Módulo BlueGiga

19. Desarrollo e implementación del prototipo: mapas de temperatura Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

20. Comparativa Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

21. Comparativa • Comparativa entre diferentes Gateways. Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN

22. 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.