Redes de Área Extensa para aplicaciones de IoT: modelado de comunicaciones Sigfox

Abstract

Nowadays we live in a communicated world in which the concept of Internet of Things (IoT) is becoming more important. This concept refers to the digital interconnection of any object with internet through different technologies. Technologies that can be the traditional, such as LTE, WiFi or Bluetooth, or the recently developed for the IoT world, called Low Power Wide Area Networks (LPWAN), such as LoRa, Sigfox or RPMA among others. These new technologies, which aim to become future standards, offer many interesting capabilities. When choosing the most appropriate communication technology for each type of application is important to know their capabilities, as well as the advantages they offer respect to each other. Due to this reason, a theorical study of the main LPWAN technologies has been carried out. The conclusions of this theoretical study suggest that the characteristics of Sigfox make it one of the most promising technologies in the sector and is present in many devices. It is for this reason that, in order to verify and analyze these characteristics in detail, a NS-3 model of this communication technology has been implemented. With this model is possible to study many characteristics in different environments, such as coverage, power consumption or error rate. The final intention of this work, which pretends to be a future Doctoral Thesis, is to rely on this model to propose new protocols that improve Sigfox beyond its limitations.

Hoy en día vivimos en un mundo conectado en el que el Internet de las Cosas (IoT, ¿Internet of Things¿) está cobrando cada vez más importancia. Este concepto hace referencia a la interconexión de cualquier objeto con Internet a través de diferentes tecnologías de comunicación. Para ello los dispositivos IoT pueden emplear redes de datos ya existentes, como pueden ser LTE, WiFi o Bluetooth, si bien surgen nuevas tecnologías desarrolladas para el sector IoT, entre las que pueden citarse las denominadas ¿Low Power Wide Area Network¿ (LPWAN), como LoRa, Sigfox o RPMA. Al estar concebidas específicamente para este entorno IoT, estas nuevas tecnologías, que pretenden convertirse en futuros estándares, ofrecen unas prestaciones muy interesantes. A la hora de elegir la tecnología de comunicación más apropiada para cada tipo de aplicación es importante conocer sus capacidades, así como las ventajas que ofrecen unas respecto de otras. Por este motivo, en este trabajo se ha realizado un estudio teórico de las principales tecnologías de comunicación LPWAN. Las conclusiones de este estudio teórico apuntan que las características de Sigfox hacen que sea una de las tecnologías más prometedoras del sector y está presente en muchos dispositivos. Es por ello que, con el fin de poder verificar y analizar detalladamente estas características, se ha implementado un modelo NS-3 de esta tecnología de comunicación. Con este modelo es posible estudiar muchas características en diferentes entornos, como la cobertura, el consumo de potencia o la tasa de errores. La intención última de este trabajo, que se pretende reflejar en forma de Tesis Doctoral, es apoyarse en este modelo para proponer nuevos protocolos que mejoren las prestaciones de Sigfox y permitan superar sus limitaciones.

[CA] Hui en dia vivim en un món connectat en el que l'Internet de les Coses (IoT, "Internet of Things") està cobrant cada vegada més importància. Aquest concepte fa referència a la interconnexió de qualsevol objecte amb Internet a través de diferents tecnologies de comunicació. Per a això els dispositius IoT poden emprar xarxes de dades ja existents, com poden ser LTE, WiFi o Bluetooth, si bé sorgixen noves tecnologies desenrotllades per al sector IoT, entre les que poden citar-se les denominades "Low Power Wide Àrea Network" (LPWAN) , com LoRa, Sigfox o RPMA. A l'estar concebudes específicament per a este entorn IoT, estes noves tecnologies, que pretenen convertir-se en futurs estàndards, oferixen unes prestacions molt interessants. A l'hora de triar la tecnologia de comunicació més apropiada per a cada tipus d'aplicació és important conéixer les seues capacitats, així com els avantatges que oferixen unes respecte d'altres. Per este motiu, en este treball s'ha realitzat un estudi teòric de les principals tecnologies de comunicació LPWAN. Les conclusions d'aquest estudi teòric apunten que les característiques de Sigfox fan que siga una de les tecnologies més prometedores del sector i està present en molts dispositius. És per això que, a fi de poder verificar i analitzar detalladament estes característiques, s'ha implementat un model NS-3 d'aquesta tecnologia de comunicació. Amb este model és possible estudiar moltes característiques en diferents entorns, com la cobertura, el consum de potència o la taxa d'errors. La intenció última d'aquest treball, que es pretén reflectir en forma de Tesi Doctoral, és recolzar-se en este model per a proposar nous protocols que milloren les prestacions de Sigfox i permeten superar les seues limitacions.