Diseño, simulación y estudio de una red de sensores

Abstract

El objetivo de este proyecto es el diseño y estudio de una red de sensores de bajo consumo. La red será auto-configurable. La configuración de red y los saltos entre nodos no serán controlados externamente, sino que serán los nodos mismos los que se encargarán de la configuración de red. La red utiliza nodos inalámbricos de sensores cuyos recursos energéticos se limitan a sus propias baterías. Estos nodos se encargan de recopilar información del medio y pasan la mayor parte del tiempo en un estado de bajo consumo de energía, despertándose puntualmente para medir el entorno, procesarlos y transmitir o recibir datos. Para minimizar la energía que utiliza el sistema, debemos maximizar el tiempo que pasan los nodos en el estado de bajo consumo. En muchas ocasiones, los nodos pasan a modo activo (se "despiertan") periódicamente y de forma coordinada. Sin embargo, en este proyecto se explorará otra vía, consistente en el denominado Wake-up activo. Este mecanismo consiste en dotar a los nodos de un circuito adicional de consumo despreciable capaz de despertar al nodo como consecuencia de la recepción de una señal de radio específica. Asimismo, se dotará a los nodos sensores con un emisor de esta señal, de forma que cualquier nodo pueda despertar a otros. En este trabajo emplearemos diferentes frecuencias de radio para despertar selectivamente diferentes nodos. Así, cada nodo responderá a una frecuencia predeterminada distinta de los nodos de su entorno. Por otro lado, el circuito emisor está diseñado para que cada nodo pueda seleccionar la frecuencia emitida, y por tanto a qué otro nodo despertar. El diseño del proyecto se centrará en dos aspectos: La configuración de la topología de red: los nodos de nuestra red deben ser capaces de organizarse en una buena configuración de red que se adapte a las exigencias de las redes inalámbricas de bajo consumo por ellos mismos. Diseñaremos un algoritmo de adopción de nodos que dotará al sistema de una configuración de red en forma de árbol. El algoritmo será flexible en cuanto a parámetros como la distancia entre nodos, el número de nodos del sistema, y la introducción o pérdida de nodos en el sistema. Estudiaremos distintas configuraciones de red en forma de árbol para refinar nuestro algoritmo de configuración de red. Políticas de wake-up: Para permitir que los nodos pasen la mayor parte del tiempo en el estado de bajo consumo, definiremos distintas políticas de wakeup que permitirán no sólo despertar a nodos específicos en el sistema, sino además establecer caminos dentro de la red para ofrecer comunicación indirecta entre nodos. Nuestras políticas de wake-up están diseñadas sobre frecuencias de radio específicas, las cuales son únicas para cada todo del sistema ¿ esto nos permitirá controlar qué nodos son despertados, y podremos establecer distintos caminos por el árbol sin generar conflictos o despertar más nodos de lo necesario.