Optimum Deployment of FiWi Networks using Wireless Sensors based on Universal Data Aggregation Points Arturo Peralta–Sevilla1, Esteban Inga2, Renato Cumbal3, Roberto Hincapié4 1GITEL – Grupo de investigación en telecomunicaciones – UPS – Sede Cuenca 2GIREI – Grupo de investigación en redes inteligentes – UPS – Sede Quito 3GIETEC – Grupo de investigación en electrónica y telemática – UPS – Sede Quito 4GIDATI – Grupo de Investigación en Desarrollo y Aplicación en Telecomunicaciones e Informática – UPB

Agenda: Motivación. Introducción. Arquitectura FiWi para VANET y AMI. Planteamiento del Problema. Modelo Optimización ILP. Algoritmo CLDAC. Resultados de simulación. Conclusiones, aportes y futuros trabajos. Preguntas.

Motivación ¿¿¿Cómo aglutinar los datos de servicios prestados por Smart Grids y VANETs??? - Será posible en el futuro disponer de Puntos de Agregación de Datos Universales (UDAP) … ¿¿¿Qué acontece con la planeación y despliegue de las redes de comunicaciones que manejen el BIG DATA??? - Pensando proactivamente será una alternativa las Redes Híbridas como es el caso de FiWi …

Introducción Redes FiWi Fibra inalámbrica (FiWi) apuntan a la combinación de la enorme cantidad de ancho de banda disponible de las redes ópticas y la ubicuidad y movilidad de las redes de acceso inalámbrico con el objetivo de reducir su coste y la complejidad1. Tecnología disponible para la evolución de las redes de acceso inalámbricas y ópticas, respectivamente, prestando especial atención a las redes de fibra (TWDM–PON2) y de malla inalámbricas. Redes FiWi dan lugar a nuevas soluciones y paradigmas de redes de acceso de gran alcance3. 1Fiber–Wireless (FiWi) access networks: A survey (IEEE). 2A. Peralta–Sevilla, “Multiservice hybrid WDM/TDM–PON dimensioning using a heuristic method,” IEEE–ColCom2014. 3Fiber–Wireless (FiWi) access networks: Challenges and opportunities.

Introducción AMI (Advanced Metering Infrastructure) Infraestructura de medición avanzada de energía eléctrica que es una etapa de gran importancia en Smart Grid (Red Eléctrica Inteligente). RSU (RoadSide Unit) Es un dispositivo fijo que usualmente se ubica en el trayecto de una carretera o en localizaciones como intersecciones, espacios cercanos a parqueaderos, etc. Es parte del dominio de Infraestructura de las VANET(Redes Vehiculares AdHoc).

Introducción Fuente: Mbugua Njihia

Introducción Despliegue de la Red FiWi ¿Cómo lograr un Optimo Dimensionamiento de una Red FiWi que permitirá disponer Puntos de Agregación de Datos Universal (UDAP)? Mediante un modelo de optimización de costos involucrados en el despliegue de la infraestructura de comunicaciones FiWi mediante programación lineal entera (ILP), los mismos que permitirán el transporte de información proveniente de redes vehiculares (VANET) y de la infraestructura de medición avanzada de energía eléctrica (AMI). –Primer aporte- Soluciones heurísticas sub–óptimas, mediante un algoritmo que lo hemos denominado Clustering Location Deployment Allocation Cost–CLDAC. El algoritmo busca generar un enlace entre UDAP con un mínimo costo en el despliegue de los enlaces backhaul de fibra óptica. –Segundo Aporte-

Arquitectura FiWi para VANET y AMI

Planteamiento del Problema  

Modelo de Optimización ILP F.O.  s. t. 1)  WIRELESS 2)  3)    4)  5)  FIBER 6)  7)  8) 

Algoritmo CLDAC Clustering Location Deployment Allocation Cost ENTRADA DE DATOS AGRUPAMIENTO UBICACIÓN DESPLIEGUE DESIGNACIÓN COSTOS

Algoritmo CLDAC Clustering Location Deployment Allocation Cost

Resultados de Simulación Área Geo–Referenciada para Caso de Estudio Ciudad Metropolitana de Quito–Ecuador OpenStreetMap (OSM)

Resultados de Simulación

Resultados de Simulación

Conclusiones, aportes y futuros trabajos El presente trabajo permite consolidar el concepto de Smart Grid que busca ser escalable, eficiente y confiable en el consumo de energía, que para nuestro caso se relaciona al consumo por despliegue de la red de comunicaciones para los diferentes multiservicios que pueden ser soportados en AMI y VANET. El modelo ILP, y el algoritmo propuesto CLDAC, aseguran un despliegue óptimo de la red de fibra óptica con una mínima asignación de costos en la ubicación de radio bases conglomeradas, así como de los enlaces en TWDM–PON. En adición, se confirma un óptimo despliegue FiWi que pensando en futuros trabajos se pueden incorporar proyecciones estocásticas, que permitan aplicar escenarios de escalabilidad dinámica, acorde a parámetros como son densidad poblacional, demandas de tráfico, mismos que orienten la próxima expansión de la red óptica.