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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
ÍNDICE
Introducción
Estado del arte
Desarrollo e implementación del prototipo
Comparativa
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
INTRODUCCIÓN
Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
INTRODUCCIÓN
Crecimiento de las comunicaciones inalámbricas:
Infraestructuras.
Aplicaciones.
Dispositivos inalámbricos.
Solución para costosas infraestructuras cableadas:
Sensores remotos.
Control ambiental.
Surgimiento de las WSN.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
INTRODUCCIÓN
Definición de WSN:
Conjunto de dispositivos que conforman una red
de datos inalámbrica y que tiene ciertas capacidades sensoriales que dotan a un administrador de la
habilidad de observar, medir y reaccionar a eventos
y fenómenos en un medio específico.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
INTRODUCCIÓN
Limitaciones de una WSN:
De recursos:
De diseño:
Energéticos.
Rango de comunicaciones corto.
Ancho de banda reducido.
Baja capacidad de procesamiento y almacenamiento.
Aplicación destinada.
Parámetro medido.
El entorno que monitoricen.
Tamaño.
Distribución.
Topología.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
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.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
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 Edosoft Factory S.L.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
ESTADO DEL ARTE
Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
ESTADO DEL ARTE
Una WSN está formada
por:
Arquitectura de una WSN:
Motes:
Microprocesador.
Memoria.
Radio.
Batería.
Sensores y actuadores.
Gateway.
Estación base.
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ESTADO DEL ARTE - MOTES
Parte básica de una WSN.
Cuentan con cinco componentes principales:
Sensores y actuadores.
Controlador.
Memoria.
Comunicación.
Fuente de energía.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
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.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
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.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
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.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
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.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
DESARROLLO E
IMPLEMENTACIÓN DEL
PROTOTIPO
Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL
PROTOTIPO
Representación de esta red.
Red RF
TCP/IP
Enlaces inalámbricos
Enlaces cableados
Red Bluetooth
Red ZigBee
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL
PROTOTIPO: GATEWAY
Módulo Rabbit
Mote Telos
Módulo MaxStream
Módulo BlueGiga
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL
PROTOTIPO: MAPAS DE TEMPERATURA
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
COMPARATIVA
Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
COMPARATIVA
Comparativa entre diferentes Gateways.
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Gateway configurable para múltiples protocolos de comunicación en WSN
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.
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