Modelado y simulación de un protocolo de comunicaciones para redes subacuáticas

Abstract

[ES] El Internet of Underwater Things (IoUT) es una nueva clase de IoT que podría definirse como una red de objetos inteligentes subacuáticos interconectados, y se espera que este paradigma posibilite un gran abanico de aplicaciones, contribuyendo no solo al desarrollo de smart cities/industry. El IoUT se basa en las Underwater Wireless Sensor Networks (UWSNs), que tienen características específicas respecto las tradicionales WSN, al utilizar señales acústicas en lugar de radiofrecuencia, como el retardo de propagación, limitado ancho de banda y baja fiabilidad, además de resultar especialmente crítico la eficiencia energética, representando todo ello grandes retos. En este TFG se modelará y evaluará la adaptación de un protocolo de comunicaciones del equipo de investigación para contribuir a posibilitar el IoUT considerando los retos planteados. Para ellos se implementará y adaptará la base del protocolo DBR (Depth-Based Routing), validándolo y comparándolo para entender su funcionamiento y los parámetros con los que funciona, realizando pruebas sobre cada uno de ellos con el fin de detallar y explicar los resultados del protocolo en cada una de sus simulaciones. Una vez comprendido esto se evolucionará a un protocolo desarrollando Clustering sobre la base del DBR para ver las ventajas que presenta respecto al anterior y si merece la pena su utilización, tanto en prestaciones de consumo como de paquetes recibidos. Para ello y al final se efectuará una comparación total.

[CA] Internet of Underwater Things (IoUT) és una nova classe de IoT que podria definirse com una xarxa d’objectes intel·ligents subaquàtics interconnectats, i s’espera que este paradigma possibilite una gran quantitat d’aplicacions, contribuint no sols al desenvolupament d’ smart cities/industry. L’IoUT es basa en les Underwater Wireless Sensor Networks (UWSNs) , que tenen característiques específiques respecte les tradicionals WSN, a l’utilitzar senyals acústics en compte de radiofreqüència, com el retard de propagació, limitat amplada de banda i baixa fiabilitat, a més de resultar especialment crític l’eficiència energètica, representant tot això grans reptes. En este TFG es modelarà i avaluarà l’adaptació d’un protocol de comunicacions de l’equip d’investigació per a contribuir a possibilitar l’IoUT considerant els reptes plantejats. Per això s’implementarà i adaptarà la base del protocol DBR (Depth-Based Routing) , validant-ho i comparant-ho per a entendre el seu funcionament i els paràmetres amb què funciona, realitzant proves sobre cada un d’ells amb la fi de detallar i explicar els resultats del protocol en cadascuna de les seues simulacions. Una vegada comprés açò s’evolucionarà a un protocol desenvolupant Clustering sobre la base del DBR per a veure els avantatges que presenta respecte a l’anterior i si val la pena la seua utilització, tant en prestacions de consum com de paquets rebuts. Per això i a la fi, s’efectuaran una comparació total.

[EN] The Internet of Underwater Things (IoUT) is a new class of IoT that could be defined as a network of interconnected underwater intelligent objects, and this paradigm is expected to enable a wide range of applications, contributing not only to the development of Smart cities/industry. The IoUT is based on the Underwater Wireless Sensor Networks (UWSNs), which have specific characteristics regarding traditional WSN, using acoustic signals instead of radio frequency, such as the propagation delay, limited bandwidth and low Reliability, besides being especially critical the energy efficiency, representing all this great challenges. This GFR will model and evaluate the adaptation of a communications protocol of the research team to contribute to enable the IoUT considering the challenges planned. For them, the DBR (Depth-Based Routing) protocol’s base will be implemented and adapted, validating and comparing it to understand its operation and the parameters with which it works, performing tests on each of them in order to detail and explain the results of the protocol in each of its simulations. Once this is understood, we will evolve to a protocol developing Clustering on the basis of the DBR to see the advantages that it presents with respect to the previous one and if it is worth its use, both in consumer benefits and in packages received. For this and in the end a total comparison will be made.