Escuela Politécnica Nacional Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones Comunicaciones Inalámbricas Ph.D. Iván Bernal TOPOLOGIA Y CONTROL EN REDES INALAMBRICAS Y SENSORES DE REDES

Armendariz Juan Carlos PROYECTO No 3 Integrantes: Apolo Francisco Armendariz Juan Carlos Astudillo Verónica Ayala Daniel Bayas Edgar 22 de noviembre del 2006

BIENVENIDO

Ad Hoc y Sensores de Redes EL FUTURO DE LAS COMUNICACIONES INALÁMBRICAS -REDES AD HOC - Características típicas de redes ad hoc inalámbricas - Algunas aplicaciones de las redes ad hoc -SENSORES DE RED INALÁMBRICA - Características típicas de redes de sensores - Algunas aplicaciones de las redes ad hoc DESAFÍOS - Redes Ad Hoc - Redes Inalámbricas de Sensores

EL FUTURO DE LAS COMUNICACIONES INALAMBRICAS La comodidad y los costos relativamente bajos de los equipos que manejan tecnología inalámbrica han permitido su amplia difusión en el mercado actual, especialmente en combinación de la tecnología alámbrica como es el caso de las redes móviles. Actualmente muchos científicos, empresas y compañías tratan de vencer los desafíos que existen y que no permiten maximizar su uso.

REDES AD HOC. Este tipo de redes no necesita de un access point permitiendo que los usuarios se comuniquen directamente con los nodos de las redes a través de transmisores inalámbricos. Se pretende desarrollar ampliamente este tipo de tecnología ya sea para ser utilizada sola o como complemento de la tecnología ya existente

CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE REDES AD HOC INALÁMBRICAS: REDES HETEROGENEAS. Es aplicable en una área de desastre en donde se disponen de equipos tales como celulares, pdas, laptop, etc. y se necesita que estos dispositivos puedan comunicarse. MOVILIDAD. El usuario esta en constante movimiento, y pese a esto no se debe perder la comunicación. REDES RELATIVAMENTE DISPERSAS. La implementación de estas redes es justificado para nodos lejanos.

ALGUNAS APLICACIONES DE LAS REDES AD HOC: ENTREGA DE INFORMACIÓN EN AREAS URBANAS Y AUTOPISTAS. Con ayuda de un gps se puede dar información en tiempo real de las condiciones del tráfico vehicular esto ayuda a evitar los embotellamientos para esto se debe instalar equipos de radios. ACCESO A INTERNET DESDE CUALQUIER LUGAR. Desde cualquier lugar se puede realizar la conexión de internet a través un medio inalámbrico, es decir, si un usuario esta conectado al internet el dispositivo que el usuario este utilizando se lo puede utilizar como un puente acceder al internet y así sucesivamente el área de cobertura crecería. ENTREGA DE LA LOCALIZACIÓN Y ESTADO DE INFORMACIÓN.- Para mostrar información que identifique a los diversos lugares, tales como ubicación, lugares de visita, etc...

SENSORES DE RED INALAMBRICA (WSN) Este tipo de redes es un tipo particular de redes ad hoc. Las redes inalámbricas de sensores (WSN por sus siglas en inglés) están conformadas por peque˜nos nodos de sensado de bajo costo que realizan lecturas de parámetros tales como temperatura, humedad, luminosidad, aceleración,etc. Estos nodos multifuncionales y multipropósito tienen características mínimas muy limitadas, tanto en comunicación como en procesamiento y memoria. Estas características obligan a que los nodos de sensado cooperen para lograr comunicarse a mayor distancia o para procesar mayores volúmenes de información. Una WSN es capaz de autoorganizarse,funcionar de manera desatendida, y puede estar conformada por cientos o incluso miles de nodos.

CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE REDES DE SENSORES REDES HOMOGENEAS.- Cada nodo posee las misma propiedades especialmente si son nodos de comunicación, existe un caso particular en el cual no necesariamente se debe acatar esta propiedad, el caso particular se da cuando se desea realizar una ampliación de la red. RED ESTACIONARIA O CUASI-ESTACIONARIA.- Los nodos que forman parte de un WSN, son fijos o tienen un movimiento muy lento. Debido a la amplia aplicación de WSN existe excepciones y una de ellas es los sensores colocados en animales para detectar sus movimientos. RED RELATIVAMENTE DISPERSADA.- En una red inalámbrica de sensores, los nodos están dispersos en una grande región geográfica, por lo que una comunicación 1-persistente (es decir muy propensa a colisiones) no se da. TAMAÑO DE LA RED GRANDE.- El rango de nodos en una red es desde unas pocas decenas hasta unos miles de nodos.

ALGUNAS APLICACIONES DE LAS REDES DE SENSORES MONITOREO DE LA TEMPERATURA OCEÁNICA PARA PROYECCIONES MEJORADAS DEL CLIMA.- Uno de los factores influyentes en el clima es la temperatura de las grandes masas de agua como los océanos , por lo que se podría colocar sensores en dichas aguas para lograr un monitoreo de las mismas y poder ayudar a la ciencia con nuevos avances. DETECCIÓN DE INTRUSOS.- En ambientes en cuyo caso el acceso es restringido, se puede utilizar sensores asociados a cámaras que permiten identificar a personas no autorizadas y por medio de alarmas dar una alerta a tiempo. PREDICCIÓN DE AVALANCHA.- Uso de sensores asociados a GPS para predecir desplazamientos de grandes cantidades de nieve.

DESAFÍOS Redes Ad-Hoc Redes Inalámbricas de Sensores Pese a estar tan desarrolladas las redes Ad Hoc y de sensores, no tiene muchas aplicaciones debido a ciertos conflictos que aún no han sido resueltos. Redes Ad-Hoc - Conservación de Energía - Topologías de redes no estructuradas y/o variantes en el tiempo - Comunicaciones de baja calidad - Cómputo obligado de recursos - Escalabilidad - Interoperabilidad - Definición de un modelo de negocios factible - Cooperación estimulada entre nodos Redes Inalámbricas de Sensores - Conservación de energía - Procesamiento de datos - Carencia de fáciles aplicaciones comerciales

REDES AD HOC La implementación de redes ad hoc ha atraído ampliamente el interés de los investigadores, de tal manera que se ha establecido diseños y estándares como 802.11 y Bluetooth para este tipo de redes, permitiendo así comunicación sin necesidad de infraestructura. Actualmente existen algunos conflictos en cuanto a la implementación práctica de redes ad hoc.

DESAFÍOS DE LAS REDES AD HOC: CONSERVACIÓN DE ENERGÍA.- Se pretende hacer que la cantidad limitada de energía de la batería de cada unidad ad hoc sea tratada de la manera más eficiente. TOPOLOGÍAS DE REDES NO ESTRUCTURADAS Y/O VARIANTES EN EL TIEMPO.- Lograr optimizar el rendimiento de los protocolos ad hoc es algo muy difícil de lograr, debido a que si bien es cierto la topología de las redes de estos nodos móviles es normalmente no estructurados, puede ser alterado con el tiempo debido al daño de uno que otro nodo, o por su movimiento mismo. COMUNICACIONES DE BAJA CALIDAD.- Una red ad hoc debería ser lo suficientemente fuerte como para soportar condiciones extremas ambientales a las que las redes inalámbricas están frecuentemente sujetas, así como también debería soportar cambios en periódos de tiempo en que las redes están fuera de servicio CÓMPUTO OBLIGADO DE RECURSOS.- Tanto la energía como el ancho de banda son recursos escasos de este tipo de redes, para lo cual se pretende desarrollar protocolos en los cuales pese a este inconveniente se logre la eficiencia deseada. ESCALABILIDAD.- Los protocolos asociados a las redes ad hoc deben permitir que dichas redes consigan trabajar con muchos nodos, sin causar problemas.

Si se pretende establecer una red “ubicuo”, se debe tomar en cuenta además los siguientes desafíos: INTEROPERABILIDAD.- Se pretende conseguir un Handoff de red un tanto complicado, debido a que se trata de hacer una conversión de redes sin interrumpir sus aplicaciones. DEFINICIÓN DE UN MODELO DE NEGOCIOS FACTIBLE.- En una red “ubicuo” no esta claramente definido que infraestructura realizará la facturación y que reglas se van ha fijar para el roaming entre diversas redes. COOPERACIÓN ESTIMULADA ENTRE NODOS.- Se pretende mediante la implementación de protocolos conseguir una participación voluntaria de los nodos usados en la red.

REDES INALÁMBRICAS DE SENSORES Hay mucho interés por parte de la ciencia en desarrollar todo un campo relacionado con sensores. Actualmente hay muchas compañías e industrias que han desarrollado prototipos y otras que han producido sensores, pero que por diversas condiciones del mercado y su limitada aplicación no se atreven a desarrollar redes de sensores. Este tipo de redes también tiene asociado estándares como son 802.15.4 (Zeeg Bee), que define protocolos a nivel de capa física y MAC. Pese a su gran desarrollo aún no hay un campo especifico de aplicación.

DESAFÍOS DE LAS REDES INALÁMBRICAS DE SENSORES: CONSERVACIÓN DE ENERGÍA.- Debido al tamaño reducido de los nodos el ahorro de consumo de energía es vital en este tipo de redes, ya que es casi imposible la recarga y se pretende lograr su máxima eficiencia. COMUNICACIONES DE BAJA CALIDAD.- Se pretende aplicar sensores en ambientes cuyas condiciones climáticas son extremas, por lo que la calidad de la radiocomunicación puede ser muy pobre, dificultando así la detección. OPERACIÓN EN AMBIENTES HOSTILES.- Se deben establecer protocolos que sean fuertes ante posibles fallas de los sensores, debido a que los ámbitos de acción serás ambientes hostiles que requieren nodos físicos diseñados con mucho cuidado. CÓMPUTO OBLIGADO DE LOS RECURSOS.- Los recursos disponibles son aún más críticos en este tipo de redes que en las redes ad hoc, por lo que los protocolos a desarrollar deberían conseguir una Calidad del Servicio lo más alta posible.

PROCESAMIENTO DE DATOS PROCESAMIENTO DE DATOS.- Se crea un mecanismo de agregación en la cual la información captada por el sensor es agregada a los datos de nodos que se encuentran cerca, el problema está en que dichos niveles de agregación y compresión de la información deberían permitir al usuario obtener la cantidad de datos requerida. ESCALABILIDAD.- Se debe considerar protocolos en los cuales una red pueda extenderse al uso de múltiples nodos. CARENCIA DE FÁCILES APLICACIONES COMERCIALES.- Muchas compañías han desarrollado sensores para el mercado, pero se les hace muy complicado desarrollar redes de sensores ya que los campos de mercado son específicos y limitan a los posibles clientes, lo cual no sería un beneficio para la empresa.

BIBLIOGRAFÍA Santi, Paolo. Topology control in wireless ad hoc and sensor networks. Chapter . 2005

GRACIAS POR SU ATENCIÓN !!!