redes de sensores wireless
TRANSCRIPT
Universidad de Cuenca
REDES DE SENSORES INALAMBRICOS
Facultad de Ingeniería
Escuela de Sistemas
Carlos León
Cuenca, Ecuador
1
Agenda
Introducción
Redes de sensores inalámbricos (WNS)
Arquitectura de WNS
Partes de un nodo
Captura de datos
Características de WSN
Estándares de comunicación
Topología de la red
Aplicaciones
Conclusiones
Bibliografia
2
Introducción
Las redes de sensores inalámbricos
ofrecen una poderosa combinación de
sensores distribuidos, la informática y
comunicación.
Redes formadas por pequeños nodos
inalámbricos y que se caracterizan por ser
redes robustas, escalables y auto-
organizativas.
3
Introducción (2)
Incorporan distintos tipo de sensores.
Tecnología utilizada en aplicaciones de
control, manipulación y seguimiento de
diferentes actividades.
Idea: dispersar diminutos dispositivos
inalámbricos, donde no se puede llegar
con cableado físico.
4
Redes de Sensores Inalámbricos
Una Red de Sensores Inalámbricos
(WSN) es una red auto-configurable.
Formada por un pequeño número de
nodos sensores que se comunican entre
sí usando señales de radio, con la finalidad
de monitorizar y entender el mundo
físico.
5
Redes de Sensores Inalámbricos (2)
Puente entre el mundo físico real y el
mundo virtual.
Construida a partir de dispositivos de
bajo coste y consumo llamados nodos o
motas.
6
Redes de Sensores Inalámbricos (3)
Nodo o motas:
◦ Obtener información de su entorno,
◦ Procesarla localmente,
◦ Comunicarla a través de enlaces inalámbricos
hasta un nodo central de coordinación.
7
Redes de Sensores Inalámbricos (4)
Idea principal: construir un entorno
donde un gran número de pequeños
elementos colaboren para llevar a cabo
una tarea.
◦ Monitorización, a través de un número de
sensores desplegados en el fenómeno o cerca
de fenómeno que desea observar.
8
Arquitectura de WNS
Cuatro elementos principales: 1. Nodos o Motas
2. Sensor field.
3. Task Manager
4. Sink o Gateway
9
Partes de un Nodo o Mota
Los nodos o motas son unidades
autónomas que constan de:
◦ Microcontrolador
◦ Fuente de energía,
◦ Un radiotransceptor (RF)
◦ Un elemento sensor
10
Partes de un Nodo o Mota
(Importancia construcción)
Debido a las limitaciones de la vida de la
batería, los nodos se construyen teniendo
presente la conservación de la energía.
◦ Modo sleep o dormidos, de bajo consumo
de potencia, con el fin de ahorrar energía.
11
Captura de los Datos
Los nodos o motas poseen sensores de distinta naturaleza y tecnología.
Toman del medio la información y la convierten en señales eléctricas.
Estándar IEEE 1451.5. estándares propuestos para definir una interfaz para sensores y actuadores, que sea independiente de los protocolos de la red de comunicaciones utilizados.
12
Características WSN
Tiempo de vida, su principal factor
limitante es el consumo de energía de los
nodos, existen protocolos propuestos
que tienden a minimizar el consumo de
energía.
Flexibilidad, Las redes de sensores
deben ser escalables.
Tolerancia a fallos
Mantenabilidad
13
Estándares de Comunicación
Los dos estándares inalámbricos
utilizados en WNS son:
◦ 802.15.4
◦ Zigbee
14
Estándares de Comunicación (2)
IEEE 802.15.4
◦ Es un estándar que define el nivel físico y
el control de acceso al medio de redes
inalámbricas de área personal con tasas bajas
de transmisión de datos.
◦ Define una capa de comunicación en el nivel 2
del modelo OSI, su propósito principal es
permitir la comunicación entre dos
dispositivos.
15
Estándares de Comunicación (2)
ZigBee ◦ Es el nombre de la especificación de un conjunto
de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radios digitales de bajo consumo que se basa en el estándar IEEE 802.15.4.
◦ Bajas tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de la baterías.
◦ Establecen mecanismos tales como autenticación, encriptación, asociación y en la capa superior servicios de aplicación.
16
Estándares de Comunicación (3)
ZigBee
◦ Además maneja y organiza las unidades de
información digital (bits) que van a ser
convertidos en impulsos electromagnéticos
(ondas) en el nivel inferior, la capa física.
17
Topología de la Red
Tipo estrella
◦ Los nodos inalámbricos se comunican con un
dispositivo de pasarela o gateway, que hace de
puente de comunicación con una red
cableada.
18
Topología de la Red (2)
Topología de árbol,
◦ Cada nodo se conecta a un nodo de mayor
jerarquía en el árbol y después al gateway.
19
Topología de la Red (3)
Las redes tipo malla, la característica
de esta topología es que los nodos se
pueden conectar a múltiples nodos en el
sistema y pasar los datos por el camino
disponible de mayor confiabilidad.
20
Aplicaciones
Monitoreo ambiental de aire, agua y suelo
Monitoreo estructural para edificios y
puentes
Monitoreo industrial de maquinas
Monitoreo de procesos
Seguimiento de activos, etc.
21
Conclusiones
Gracias a la utilización de esta tecnología en los diversos campos se está alcanzando un mayor nivel de control y monitorización lo cual lleva a una mejora del manejo del medio en que se están utilizando y de respuesta frente a inconvenientes o simplemente para el perfeccionamiento del mismo.
El incremento de estos nodos en nuestro día a día conlleva un mayor interés por conseguir un mejor rendimiento y funcionamiento.
22
Bibliografía D. Puccinelli, y M. Haenggi, Wireless Sensor Networks: Applications and Challenges of
Ubiquitous Sensign, 2005.
M. Zennaro, Introduction to wireless sensor network, Italia: ICTP, 2005.
C. Apneseth, D. Dzung, S. Kjesbu, G. Scheible, y W. Zimmermann, Introduccion de los interruptores de proximidad inalambricos, mayo de 2002.
M. A. Perillo y W. B. Heinzelman, Wireless Sensor Network Protocols, Dep, Newyork: Depart of Electrical and Computer Engineering, Universyty of rochester.
J. N. Fernandez, Simulacion de redes de Sensores Wireless, Bellarerra, Septiembre de 2010.
M. Soledad Escobar Diaz, Wireless Sensor Network: Estado del Arte e Investigacion.
A. S. Khan Pathan, H. Woo Lee y C. Seon Hong, Security in Wireless Sensor Networks: Issues and Challenges, Korea: HanShin University, Febrero de 2006
I. F. Akyildis, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, y E. Cayirci, Wireless sensor networks: a survey, Atlanta: Georgia Intitute of Technology, Diciembre de 2001.
F. L. Lewis, Wireless Sensor Networks, Arlington: The University of Texas, 2004
23
Gracias..!
24