Universidad de Cuenca

REDES DE SENSORES INALAMBRICOS

Facultad de Ingeniería

Escuela de Sistemas

Carlos León

c.leonviz@gmail.com

Cuenca, Ecuador

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Agenda

Introducción

Redes de sensores inalámbricos (WNS)

Arquitectura de WNS

Partes de un nodo

Captura de datos

Características de WSN

Estándares de comunicación

Topología de la red

Aplicaciones

Conclusiones

Bibliografia

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Introducción

Las redes de sensores inalámbricos

ofrecen una poderosa combinación de

sensores distribuidos, la informática y

comunicación.

Redes formadas por pequeños nodos

inalámbricos y que se caracterizan por ser

redes robustas, escalables y auto-

organizativas.

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Introducción (2)

Incorporan distintos tipo de sensores.

Tecnología utilizada en aplicaciones de

control, manipulación y seguimiento de

diferentes actividades.

Idea: dispersar diminutos dispositivos

inalámbricos, donde no se puede llegar

con cableado físico.

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Redes de Sensores Inalámbricos

Una Red de Sensores Inalámbricos

(WSN) es una red auto-configurable.

Formada por un pequeño número de

nodos sensores que se comunican entre

sí usando señales de radio, con la finalidad

de monitorizar y entender el mundo

físico.

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Redes de Sensores Inalámbricos (2)

Puente entre el mundo físico real y el

mundo virtual.

Construida a partir de dispositivos de

bajo coste y consumo llamados nodos o

motas.

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Redes de Sensores Inalámbricos (3)

Nodo o motas:

◦ Obtener información de su entorno,

◦ Procesarla localmente,

◦ Comunicarla a través de enlaces inalámbricos

hasta un nodo central de coordinación.

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Redes de Sensores Inalámbricos (4)

Idea principal: construir un entorno

donde un gran número de pequeños

elementos colaboren para llevar a cabo

una tarea.

◦ Monitorización, a través de un número de

sensores desplegados en el fenómeno o cerca

de fenómeno que desea observar.

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Arquitectura de WNS

Cuatro elementos principales: 1. Nodos o Motas

2. Sensor field.

3. Task Manager

4. Sink o Gateway

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Partes de un Nodo o Mota

Los nodos o motas son unidades

autónomas que constan de:

◦ Microcontrolador

◦ Fuente de energía,

◦ Un radiotransceptor (RF)

◦ Un elemento sensor

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Partes de un Nodo o Mota

(Importancia construcción)

Debido a las limitaciones de la vida de la

batería, los nodos se construyen teniendo

presente la conservación de la energía.

◦ Modo sleep o dormidos, de bajo consumo

de potencia, con el fin de ahorrar energía.

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Captura de los Datos

Los nodos o motas poseen sensores de distinta naturaleza y tecnología.

Toman del medio la información y la convierten en señales eléctricas.

Estándar IEEE 1451.5. estándares propuestos para definir una interfaz para sensores y actuadores, que sea independiente de los protocolos de la red de comunicaciones utilizados.

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Características WSN

Tiempo de vida, su principal factor

limitante es el consumo de energía de los

nodos, existen protocolos propuestos

que tienden a minimizar el consumo de

energía.

Flexibilidad, Las redes de sensores

deben ser escalables.

Tolerancia a fallos

Mantenabilidad

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Estándares de Comunicación

Los dos estándares inalámbricos

utilizados en WNS son:

◦ 802.15.4

◦ Zigbee

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Estándares de Comunicación (2)

IEEE 802.15.4

◦ Es un estándar que define el nivel físico y

el control de acceso al medio de redes

inalámbricas de área personal con tasas bajas

de transmisión de datos.

◦ Define una capa de comunicación en el nivel 2

del modelo OSI, su propósito principal es

permitir la comunicación entre dos

dispositivos.

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Estándares de Comunicación (2)

ZigBee ◦ Es el nombre de la especificación de un conjunto

de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radios digitales de bajo consumo que se basa en el estándar IEEE 802.15.4.

◦ Bajas tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de la baterías.

◦ Establecen mecanismos tales como autenticación, encriptación, asociación y en la capa superior servicios de aplicación.

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Estándares de Comunicación (3)

ZigBee

◦ Además maneja y organiza las unidades de

información digital (bits) que van a ser

convertidos en impulsos electromagnéticos

(ondas) en el nivel inferior, la capa física.

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Topología de la Red

Tipo estrella

◦ Los nodos inalámbricos se comunican con un

dispositivo de pasarela o gateway, que hace de

puente de comunicación con una red

cableada.

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Topología de la Red (2)

Topología de árbol,

◦ Cada nodo se conecta a un nodo de mayor

jerarquía en el árbol y después al gateway.

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Topología de la Red (3)

Las redes tipo malla, la característica

de esta topología es que los nodos se

pueden conectar a múltiples nodos en el

sistema y pasar los datos por el camino

disponible de mayor confiabilidad.

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Aplicaciones

Monitoreo ambiental de aire, agua y suelo

Monitoreo estructural para edificios y

puentes

Monitoreo industrial de maquinas

Monitoreo de procesos

Seguimiento de activos, etc.

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Conclusiones

Gracias a la utilización de esta tecnología en los diversos campos se está alcanzando un mayor nivel de control y monitorización lo cual lleva a una mejora del manejo del medio en que se están utilizando y de respuesta frente a inconvenientes o simplemente para el perfeccionamiento del mismo.

El incremento de estos nodos en nuestro día a día conlleva un mayor interés por conseguir un mejor rendimiento y funcionamiento.

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Bibliografía D. Puccinelli, y M. Haenggi, Wireless Sensor Networks: Applications and Challenges of

Ubiquitous Sensign, 2005.

M. Zennaro, Introduction to wireless sensor network, Italia: ICTP, 2005.

C. Apneseth, D. Dzung, S. Kjesbu, G. Scheible, y W. Zimmermann, Introduccion de los interruptores de proximidad inalambricos, mayo de 2002.

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F. L. Lewis, Wireless Sensor Networks, Arlington: The University of Texas, 2004

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Gracias..!

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