WSN es el acrónimo de Wireless Sensor Network, esto es, un Red de Sensores Inalámbricos, donde cada nodo de dicha red se le denomina mote.

 

Un “mote” (término anglosajón) es un pequeñísimo dispositivo compuesto de: un microprocesador con memoria, sensor(-es), una radio de baja potencia y una batería (generalmente, un par de pilas del tipo AA). El alias de “mote”, que precisamente se lo asignó la Universidad de Berkeley (USA), viene por el tamaño que se prevé va a tener en unos años, siempre que se cumpla la Ley de Moore, porque será como una “mota de polvo” (tamaño insignificante). De hecho, nos referiremos al mismo también como mota, de forma indistinta. Una motatiene un alcance máximo de comunicación inalámbrica de hasta 150 metros aproximadamente.

 

El despliegue de este tipo de redes distribuidas de sensores ofrece varias ventajas (redes auto-organizativas, con gran robustez, diversidad, escalabilidad y mayor densidad espacial de medida) frente a sistemas centralizados y es potencialmente muy útil para aplicaciones importantes para la sociedad, tales como:

 

a) Monitorización del medioambiente (suelos, contaminación, climatología, predicción de incendios forestales, monitorización de cuencas)

b) Monitorización de estructuras y predicción sísmica

c) Edificios inteligentes

d) Monitorización en zonas urbanas y ciudades (monitorización de tráfico, seguridad vial, aparcamiento inteligente)

e) Asistencia a personas discapacitadas (por ej. ciegos sin necesidad de usar bastón),

f) Reacción inteligente ante catástrofes

  

Las motas pueden incluir sensores de vibración, temperatura, humedad, presión, así como químicos, biológicos y nucleares. Un valor diferenciador de una mota es el hecho de que admita de forma sencilla la conexión de cualquier tipo de sensor, puesto que los datos que se transfieren son independientes de la gestión de red, mencionado posteriormente.

 

Los componentes de una mota son:

 


· La batería: actualmente tienen una duración aproximada de hasta 1 año realizando una adecuada gestión del tiempo de transmisión y de procesamiento. La vida de las motas depende de la aplicación  y de cómo de optimizadas estén las cosas. Generalmente son pilas de Niquel-Cadmio. Las baterías empleadas actualmente son pilas, aunque ya se está investigando energía alternativa a través de la luz e incluso a través de las vibraciones.

· El microprocesador: su velocidad suele ser de varios Megahertzios y tiene una RAM bastante reducida (alrededor de los 256 Kbytes para RAM y otros 256 KBytes para EEPROM).

 

· La radio: actualmente, nos encontramos varias alternativas siendo la IEEE 802.15.4 y la Zigbee (futuro estándar de facto que combina la mencionada IEEE 802.15.4 y HomeRFLite) las más prometedoras por el amplio respaldo de las industrias a nivel mundial. Emplean diversas bandas de frecuencia de radio: 2.4 GHz con una velocidad de transmisión de 250 Kbps, 915 MHz (banda americana) con una velocidad de transmisión de 40 Kbps y 868 MHz (banda europea) con una velocidad de transmisión de 40 Kbps; tienen un alcance entre 5 y 200 metros, siendo 50 metros lo habitual. Bluetooth y la IEEE 802.11b (WLAN) no se emplean en las redes de motas por el alto consumo de energía que conllevan, por el contrario ofrecen velocidades de transmisión de 1 Mbps y 11 Mbps, respectivamente. Sin embargo, se pueden utilizar como punto de acceso o gateways. Estos hechos van a afectar decididamente en la selección de los fabricantes porque no todos están implementando la IEEE 802.15.4.

 

· Los sensores: cada vez son más pequeños, más potentes y consumen menos energía. Además, de acuerdo a la ley de Moore, se prevé que para el año 2006 cada sensor tenga un coste de 10$. Como ya hemos comentado, el catálogo de sensores es muy amplio y se puede encontrar fabricantes  de diferentes tipos de sensores.

 

· El software: se suele emplear el lenguaje NESC (similar al lenguaje C) sobre sistemas operativos empotrados como el TinyOS. No obstante, están surgiendo nuevas plataformas. En cuanto a las herramientas de desarrollo SW son aplicables las empleadas en otros desarrollos de sistemas empotrados.


Las redes inalámbricas de motas realizan una comunicación auto-organizativa, en el sentido de que se van pasando su información sensorial y la información que reciben de sus motas vecinas a otras motas hasta que llega a los motes-gateway.

 

Éstas últimas son las motas encargadas de transmitir al servidor de la aplicación la información recopilada por todas las motas de la red. Los gateways están directamente conectados a la red eléctrica, emplean Bluetooth, WLAN, Ethernet e incluso podría ser Wi-Fi.

 

No obstante, todavía hay varios problemas que se deben resolver para que las redes inalámbricas de sensores sea un elemento cotidiano alrededor nuestro y conseguir la eficacia, auto-organizativa robustez y diversidad adecuadas. Las motasson componentes de recursos muy limitados: tienen una velocidad de CPU limitada, una capacidad de almacenamiento limitada, así como un ancho de banda de comunicación limitado. Además la vida operativa se determina por su capacidad de conservar la energía (no malgastar la batería). Todas estas limitaciones requieren nuevos diseños hardware, nuevas arquitecturas de red,  nuevos algoritmos,  nuevas arquitecturas software, nuevas heurísticas, manteniendo al mismo tiempo que su implantación sea de bajo coste. Toda esta problemática se está abordando e intentando solucionar en diversos centros tecnológicos, entre los que podemos resaltar:

 

· Centro de Investigación de Intel. (Intel research laboratory)

· Centro de Investigación de Palo Alto.

· Universidad de Berkely, California.

· UCLA Centro para Mallas de Sensores Empotrados (yo no traduciría) (CENS).

· Universidad de Ohio.

· Universidad de Virginia.

· Swiss Federal Institute of Technology -EPFL

 

En cuanto a fabricantes de este tipo de sensores hemos encontrado varios y están la mayoría en Estados Unidos, hay también en Europa por ejemplo Shockfish en Suiza (http://www.shockfish.com) aunque los más importantes tienen distribuidores en Europa (a fecha de mediados de 2006):

 

· AVID Wireless: http://www.avidwireless.com/

· DUST Networks: http://www.dust-inc.com/flash-index.shtml

· Jennic: http://www.jennic.com/

· Millenial Net: http://www.millennial.net/

· Sensicast : http://www.sensicast.com/

· Sensoria : http://www.sensoria.com/

· CrossBow: http://www.xbow.com/

· http://www.intel.com/

 

La tecnología de WSNs tiene unas perspectivas muy prometedoras en el mercado mundial y es el motivo por el cual consideramos que merece realmente la pena meterse en este campo. Algunas de las aplicaciones inalámbricas que se están comenzando a realizar abarcan prácticamente todos los campos: biomedicina (monitorización niveles de la sangre en animales), agricultura de precisión (climatización en temperatura y humedad de invernaderos), medioambiente (monitorización niveles de contaminación), vulcanología (monitorización zonas sísmicas), industria (monitorización desgaste de la maquinaria) y, entre otros, seguridad que es precisamente uno de los objetivos del proyecto aquí presentado.

Con este proyecto, como ya se ha indicado, los miembros del consorcio vana adquirir los conocimientos técnicos suficientes para poder plantear soluciones a necesidades concretas de nuestros actuales clientes y de potenciales clientes, que puedan surgir en el futuro inmediato, basándonos en sistemas TIC que incorporan redes inalámbricas de sensores.

 

Last Updated (Wednesday, 02 February 2011 )

 

  •  

 

 

Ministerio y logo Plan Avanza2