Protocolo de localización para una red inalámbrica de sensores

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Profesores: Dr. Ricardo Marcelín Jiménez y Dr. Michael Pascoe Chalke

Resumen: Las redes inalámbricas de sensores (WSN: wireless sensor networks) son una tecnología emergente cuya aparición se debe a la evolución en la microelectrónica, la computación y las telecomunicaciones. El elemento base de esta tecnología es un nodo que, en lo fundamental, se compone de 3 partes: un microcontrolador, un transmisor-receptor de radiofrecuencia y un sensor. El microcontrolador es un dispositivo programable que sirve para controlar a los otros dos. El transmisor-receptor sirve para transmitir y recibir los datos usando alguna técnica de modulación digital. Por último, el sensor registra algunas variables físicas y las convierte en datos digitales que entrega al transmisor a través del microcontrolador. En muchas aplicaciones de las WSN se requiere conocer la posición de cada uno de los nodos que la componen. En aplicaciones ambientales, tales como la vigilancia para prevenir desastres forestales o el monitoreo de la calidad de un cuerpo de agua, el evento reportado por un sensor resultaría inútil si no se sabe la posición desde la cual se origina. Además, la estimación de la localización facilita nuevas aplicaciones tales como el manejo de inventarios, el monitoreo del tránsito vehicular o el monitoreo de posibles fallas mecánicas en estructuras rígidas (edificios, puentes, muros de contención). La función de localización se refiere a las tareas que desarrolla un nodo para estimar su posición, usando su información local, como pueden ser sus mediciones de alguna variable física (intensidad de campo magnético o potencia de recepción), o bien las estimaciones de sus vecinos inmediatos. Los primeros se conocen como métodos basados en distancia, mientras los segundos se denominan métodos basados en conectividad o libres de distancia. Usualmente, se asume la existencia de una pequeña porción de nodos, denominados anclas o faros, que a priori poseen información acerca de sus propias coordenadas. Estos sirven para referir las posiciones de todos con respecto a un sistema de coordenadas. Los demás nodos utilizan la información propagada desde los faros para estimar sus posiciones locales.

Se conocen varias técnicas para abordar el problema, de las cuales destaca el algoritmo MDS (Multi Dimensional Scaling). Sin embargo, se trata de una técnica centralizada que difícilmente puede escalarse para abordar problemas con un número masivo de sensores. Nuestro equipo ha verificado que la red puede dividirse en una serie de conjuntos de nodos (clusters), dentro de los cuales se puede resolver el problema a una escala menor. Luego, se trata de acomodar todos los resultados parciales para dotar al conjunto de un sistema de coordenadas único y global. Con ello se consiguen importantes ahorros en las comunicaciones, implicadas en la solución del problema. Varias preguntas quedan por responderse, ¿cuál es la mejor forma de construir los clusters?, ¿cuál es el mejor tamaño de cada clúster?, ¿dónde colocar las anclas?, ¿cuántas anclas colocar? En la medida en que podamos responder estas preguntas,  seremos capaces de resolver el problema de localización de una forma más exacta y eficiente. En este proyecto se propone extender el desarrollo y la implementación de un protocolo de localización para ubicar los nodos en un plano de dos dimensiones, usando algún método libre de distancia que permita resolver algunas de las preguntas planteadas anteriormente.

Objetivo general

  • Implantación de un protocolo de localización que utilice un método basado en conectividad

Objetivos específicos

  • Evaluar las soluciones existentes
  • Desarrollar un estudio de viabilidad mediante técnicas de simulación
  • Elegir o proponer una solución de acuerdo con una lista de requerimientos

Última actualización: June 1, 2016 at 23:54 pm

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