218 research outputs found

    Goodbye, ALOHA!

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    ©2016 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.The vision of the Internet of Things (IoT) to interconnect and Internet-connect everyday people, objects, and machines poses new challenges in the design of wireless communication networks. The design of medium access control (MAC) protocols has been traditionally an intense area of research due to their high impact on the overall performance of wireless communications. The majority of research activities in this field deal with different variations of protocols somehow based on ALOHA, either with or without listen before talk, i.e., carrier sensing multiple access. These protocols operate well under low traffic loads and low number of simultaneous devices. However, they suffer from congestion as the traffic load and the number of devices increase. For this reason, unless revisited, the MAC layer can become a bottleneck for the success of the IoT. In this paper, we provide an overview of the existing MAC solutions for the IoT, describing current limitations and envisioned challenges for the near future. Motivated by those, we identify a family of simple algorithms based on distributed queueing (DQ), which can operate for an infinite number of devices generating any traffic load and pattern. A description of the DQ mechanism is provided and most relevant existing studies of DQ applied in different scenarios are described in this paper. In addition, we provide a novel performance evaluation of DQ when applied for the IoT. Finally, a description of the very first demo of DQ for its use in the IoT is also included in this paper.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

    Optimising lower layers of the protocol stack to improve communication performance in a wireless temperature sensor network

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    The function of wireless sensor networks is to monitor events or gather information and report the information to a sink node, a central location or a base station. It is a requirement that the information is transmitted through the network efficiently. Wireless communication is the main activity that consumes energy in wireless sensor networks through idle listening, overhearing, interference and collision. It becomes essential to limit energy usage while maintaining communication between the sensor nodes and the sink node as the nodes die after the battery has been exhausted. Thus, conserving energy in a wireless sensor network is of utmost importance. Numerous methods to decrease energy expenditure and extend the lifetime of the network have been proposed. Researchers have devised methods to efficiently utilise the limited energy available for wireless sensor networks by optimising the design parameters and protocols. Cross-layer optimisation is an approach that has been employed to improve wireless communication. The essence of cross-layer scheme is to optimise the exchange and control of data between two or more layers to improve efficiency. The number of transmissions is therefore a vital element in evaluating overall energy usage. In this dissertation, a Markov Chain model was employed to analyse the tuning of two layers of the protocol stack, namely the Physical Layer (PHY) and Media Access Control layer (MAC), to find possible energy gains. The study was conducted utilising the IEEE 802.11 channel, SensorMAC (SMAC) and Slotted-Aloha (S-Aloha) medium access protocols in a star topology Wireless Temperature Sensor Network (WTSN). The research explored the prospective energy gains that could be realised through optimizing the Forward Error Correction (FEC) rate. Different Reed Solomon codes were analysed to explore the effect of protocol tuning on energy efficiency, namely transmission power, modulation method, and channel access. The case where no FEC code was used and analysed as the control condition. A MATLAB simulation model was used to identify the statistics of collisions, overall packets transmitted, as well as the total number of slots used during the transmission phase. The bit error probability results computed analytically were utilised in the simulation model to measure the probability of successful transmitting data in the physical layer. The analytical values and the simulation results were compared to corroborate the correctness of the models. The results indicate that energy gains can be accomplished by the suggested layer tuning approach.Electrical and Mining EngineeringM. Tech. (Electrical Engineering

    Intelligent Medium Access Control Protocols for Wireless Sensor Networks

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    The main contribution of this thesis is to present the design and evaluation of intelligent MAC protocols for Wireless Sensor Networks (WSNs). The objective of this research is to improve the channel utilisation of WSNs while providing flexibility and simplicity in channel access. As WSNs become an efficient tool for recognising and collecting various types of information from the physical world, sensor nodes are expected to be deployed in diverse geographical environments including volcanoes, jungles, and even rivers. Consequently, the requirements for the flexibility of deployment, the simplicity of maintenance, and system self-organisation are put into a higher level. A recently developed reinforcement learning-based MAC scheme referred as ALOHA-Q is adopted as the baseline MAC scheme in this thesis due to its intelligent collision avoidance feature, on-demand transmission strategy and relatively simple operation mechanism. Previous studies have shown that the reinforcement learning technique can considerably improve the system throughput and significantly reduce the probability of packet collisions. However, the implementation of reinforcement learning is based on assumptions about a number of critical network parameters. That impedes the usability of ALOHA-Q. To overcome the challenges in realistic scenarios, this thesis proposes numerous novel schemes and techniques. Two types of frame size evaluation schemes are designed to deal with the uncertainty of node population in single-hop systems, and the unpredictability of radio interference and node distribution in multi-hop systems. A slot swapping techniques is developed to solve the hidden node issue of multi-hop networks. Moreover, an intelligent frame adaptation scheme is introduced to assist sensor nodes to achieve collision-free scheduling in cross chain networks. The combination of these individual contributions forms state of the art MAC protocols, which offers a simple, intelligent and distributed solution to improving the channel utilisation and extend the lifetime of WSNs

    Application of Game Theory to Wireless Networks

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    Diseños de capa cruzada para redes inalámbricas de área corporal energéticamente eficientes: una revisión

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    RESUMEN: El diseño de capa cruzada se considera una poderosa alternativa para dar solución a las complejidades introducidas por las comunicaciones inalámbricas en redes de área corporal (WBAN), donde el modelo clásico de comunicaciones no ha exhibido un desempeño adecuado. Respecto al problema puntual de consumo de energía, hemos preparado la presente revisión de las publicaciones más relevantes que tratan la eficiencia energética para WBAN usando diseño de capa cruzada. En este artículo se proporciona una revisión exhaustiva de los avances en aproximaciones, protocolos y optimizaciones de capa cruzada cuyo objetivo es incrementar el tiempo de vida de las redes WBAN mediante el ahorro de energía. Luego, se discute los aspectos relevantes y deficiencias de las técnicas de capa cruzada energéticamente eficientes. Además, se introducen aspectos de investigación abiertos y retos en el diseño de capa cruzada para WBAN. En esta revisión proponemos una taxonomía de las aproximaciones de capa cruzada, de modo que las técnicas revisadas se ajustan en categorías de acuerdo a los protocolos involucrados en el diseño. Una clasificación novedosa se incluye para hacer claridad en los conceptos teóricos involucrados en cada esquema de capa cruzada y para luego agrupar aproximaciones similares evidenciando las diferencias con otras técnicas entre sí. Nuestras conclusiones consideran los aspectos de movilidad y modelamiento del canal en escenarios de WBAN como las direcciones para futura investigación en WBAN y en aplicaciones de telemedicina.ABSTRACT: Cross-layer design is considered a powerful alternative to solve the complexities of wireless communication in wireless body area networks (WBAN), where the classical communication model has been shown to be inaccurate. Regarding the energy consumption problem, we have prepared a current survey of the most relevant scientific publications on energy-efficient cross-layer design for WBAN. In this paper, we provide a comprehensive review of the advances in cross-layer approaches, protocols and optimizations aimed at increasing the network lifetime by saving energy in WBANs. Subsequently, we discuss the relevant aspects and shortcomings of these energy-efficient cross-layer techniques and point out the open research issues and challenges in WBAN cross-layer design. In this survey, we propose a taxonomy for cross-layer approaches to fit them into categories based on the protocols involved in the cross-layer scheme. A novel classification is included to clarify the theoretical concepts behind each cross-layer scheme; and to group similar approaches by establishing their differences from the other strategies reviewed. Our conclusion considers the aspects of mobility and channel modeling in WBAN scenarios as the directions of future cross-layer research for WBAN and telemedicine applications

    Towards zero-power wireless machine-to-machine networks

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    This thesis aims at contributing to overcome two of the main challenges for the deployment of M2M networks in data collection scenarios for the Internet of Things: the management of massive numbers of end-devices that attempt to get access to the channel; and the need to extend the network lifetime. In order to solve these challenges, two complementary strategies are considered. Firstly, the thesis focuses on the design, analysis and performance evaluation of MAC protocols that can handle abrupt transitions in the traffic load and minimize the energy consumption devoted to communications. And secondly, the use of energy harvesting (EH) is considered in order to provide the network with unlimited lifetime. To this end, the second part of the thesis focuses on the design and analysis of EH-aware MAC protocols. While the Frame Slotted-ALOHA (FSA) protocol has been traditionally adopted in star topology networks for data collection, results show that FSA-based protocols lack of scalability and present synchronization problems as the network density increases. Indeed, the frame length of FSA must be adjusted to the number of contenders, which may be complex to attain in dense networks with large and dynamic number of end-devices. In order to overcome these issues, a tree splitting-based random access protocol, referred to as Low Power Contention Tree-based Access (LP-CTA), is proposed in the first part of this thesis. In LP-CTA, the frame length can be very short and fixed, which facilitates synchronization and provides better network scalability than FSA. While LP-CTA uses data slots for contention, it is possible to use short access requests in minislots, where collisions are resolved using tree splitting, and avoid the contention in data. Since these minislots can be much shorter than the duration of a data packet, the performance can be improved. The Low Power Distributed Queuing (LP-DQ) protocol proposed in this thesis is based on this idea. LP-DQ combines tree splitting with the logic of two distributed queues that manage the contention resolution and the collision-free data transmission. Results show that LP-DQ outperforms LP-CTA and FSA in terms of delay and energy efficiency, and it relaxes the need to know the size of the network and adapts smoothly to any change in the number of end-devices. The approach of LP-DQ is convenient when the messages transmitted by each end-device fit in one single slot, however, if the end-devices generate long messages that have to be fragmented, it is better to add a reservation mechanism in order to boost the performance. In this sense, the LPR-DQ protocol is proposed as an extension of LP-DQ where the concept of reservation is integrated to allow the end-devices reserve as many collision-free slots as needed. The second part of the thesis is devoted to the integration of the MAC layer with the use of energy harvesting. The variability and fluctuations of the harvested energy is considered for the design of EH-aware MAC protocols and three performance metrics are proposed: the probability of delivery, the data delivery ratio and the time efficiency. Previous works on data collection networks with EH focus on DFSA. In this thesis, the EH-CTA protocol is proposed as an adaptation of LP-CTA that takes the energy harvesting process into account. Results show that EH-CTA outperforms DFSA if the energy threshold for an end-device to become active is properly configured. In addition, while DFSA needs to adapt the frame length dynamically, EH-CTA uses a fixed frame length, thus facilitating scalability and synchronization. Finally, the EH-RDFSA and EH-DQ protocols are proposed for scenarios where data must be fragmented. EH-RDFSA is a combination of RFSA and DFSA, and EH-DQ is an extension of LPR-DQ.Esta tesis contribuye a resolver dos de los retos para el despliegue de redes M2M en escenarios de recolección de datos para el Internet de las Cosas: la gestión del acceso al canal de un número masivo de dispositivos; y la necesidad de extender la vida de la red. Para resolverlos se consideran dos estrategias complementarias. En primer lugar, se centra en el diseño, el análisis y la evaluación de protocolos MAC que pueden manejar transiciones abruptas de tráfico y reducen el consumo de energía. Y en segundo lugar, se considera el uso de mecanismos de captura de energía (Energy Harvesters, EH) para ofrecer un tiempo de vida ilimitado de la red. Con este fin, la segunda parte de la tesis se centra en el diseño y el análisis de protocolos MAC de tipo "EH-aware". Mientras que Frame Slotted-ALOHA (FSA) ha sido tradicionalmente adoptado en aplicaciones de recolección de datos, los resultados muestran que FSA presenta problemas de escalabilidad y sincronización cuando aumenta la densidad de la red. De hecho, la longitud de trama de FSA se debe ajustar según sea el número de dispositivos, lo cual puede ser difícil de estimar en redes con un número elevado y dinámico de dispositivos. Para superar estos problemas, en esta tesis se propone un protocolo de acceso aleatorio basado en "tree-splitting" denominado Low Power Contention Tree-based Access (LP-CTA). En LP-CTA, la longitud de trama puede ser corta y constante, lo cual facilita la sincronización y proporciona mejor escalabilidad. Mientras que LP-CTA utiliza paquetes de datos para la contienda, es posible utilizar solicitudes de acceso en mini-slots, donde las colisiones se resuelven utilizando "tree-splitting", y evitar la contención en los datos. Dado que estos mini-slots pueden ser mucho más cortos que la duración de un slot de datos, el rendimiento de LP-CTA puede ser mejorado. El protocolo Low Power Distributed Queuing (LP-DQ) propuesto en esta tesis se basa en esta idea. LP-DQ combina "tree-splitting" con la lógica de dos colas distribuidas que gestionan la resolución de la contienda en la solicitud de acceso y la transmisión de datos libre de colisiones. Los resultados demuestran que LP-DQ mejora LP-CTA y FSA en términos de retardo y eficiencia energética, LP-DQ no requiere conocer el tamaño de la red y se adapta sin problemas a cualquier cambio en el número de dispositivos. LP-DQ es conveniente cuando los mensajes transmitidos por cada dispositivo caben en un único slot de datos, sin embargo, si los dispositivos generan mensajes largos que requieren fragmentación, es mejor añadir un mecanismo de reserva para aumentar el rendimiento. En este sentido, el protocolo LPR-DQ se propone como una extensión de LP-DQ que incluye un mecanismo de reserva para permitir que cada dispositivo reserve el número de slots de datos según sea el número de fragmentos por mensaje. La segunda parte de la tesis está dedicada a la integración de la capa MAC con el uso de "Energy Harvesters". La variabilidad y las fluctuaciones de la energía capturada se consideran para el diseño de protocolos MAC de tipo "EH-aware" y se proponen tres métricas de rendimiento: la probabilidad de entrega, el "Data Delivery Ratio" y la eficiencia temporal. Los trabajos previos en redes de recolección de datos con EH se centran principalmente en DFSA. En esta tesis, el protocolo EH-CTA se propone como una adaptación de LP-CTA que tiene en cuenta el proceso de captura de energía. Los resultados muestran que EH-CTA supera DFSA si el umbral de energía para que un dispositivo se active está configurado correctamente. Además, mientras que en DFSA se necesita adaptar la longitud de trama de forma dinámica, EH-CTA utiliza una longitud de trama fija, facilitando así la escalabilidad y la sincronización. Por último, se proponen los protocolos EH-RDFSA y EH-DQ para escenarios en los que los datos deben ser fragmentados. EH-RDFSA es una combinación de RFSA y DFSA, y EH-DQ es una extensión de LPR-DQ.Aquesta tesi contribueix a resoldre dos dels reptes per al desplegament de xarxes M2M en escenaris de recol·lecció de dades per a l'Internet de les Coses: la gestió de l'accés al canal d'un nombre massiu de dispositius; i la necessitat d'extendre la vida de la xarxa. Per resoldre'ls es consideren dues estratègies complementàries. En primer lloc, es centra en el disseny, l'anàlisi i l'avaluació de protocols MAC que poden manegar transicions abruptes de trànsit i redueixen el consum d'energia. I en segon lloc, es considera l'ús de mecanismes de captura d'energia (Energy Harvesters, EH) per a oferir un temps de vida il·limitat de la xarxa. Amb aquesta finalitat, la segona part de la tesi es centra en el disseny i l'anàlisi de protocols MAC de tipus "EH-aware".Mentre que Frame Slotted-ALOHA (FSA) ha estat tradicionalment adoptat en aplicacions de recol·lecció de dades, els resultats mostren que FSA presenta problemes d'escalabilitat i sincronització quan augmenta la densitat de la xarxa. De fet, la longitud de trama de FSA s'ha d'ajustar segons sigui el nombre de dispositius, la qual cosa pot ser difícil d'estimar en xarxes amb un nombre elevat i dinàmic de dispositius. Per superar aquests problemes, en aquesta tesi es proposa un protocol d'accés aleatori basat en "tree-splitting" denominat Low Power Contention Tree-based Access (LP-CTA). En LP-CTA, la longitud de trama pot ser curta i constant, la qual cosa facilita la sincronització i proporciona millor escalabilitat.Mentre que LP-CTA utilitza paquets de dades per a la contenció, és possible utilitzar sol·licituds d'accés a mini-slots, on les col·lisions es resolen utilitzant "tree-splitting", i evitar la contenció a les dades. Atès que aquests mini-slots poden ser molt més curts que la durada d'un slot de dades, el rendiment de LP-CTA pot ser millorat. El protocol Low Power Distributed Queuing (LP-DQ) proposat en aquesta tesi es basa en aquesta idea. LP-DQ combina "tree-splitting" amb la lògica de dues cues distribuïdes que gestionen la resolució de la contenció en la sol·licitud d'accés i la transmissió de dades lliure de col·lisions. Els resultats demostren que LP-DQ millora LP-CTA i FSA en termes de retard i eficiència energètica, LP-DQ no requereix conèixer la mida de la xarxa i s'adapta sense problemes a qualsevol canvi en el nombre de dispositius.LP-DQ és convenient quan els missatges transmesos per cada dispositiu caben en un únic slot de dades, però, si els dispositius generen missatges llargs que requereixen fragmentació, és millor afegir un mecanisme de reserva per augmentar el rendiment. En aquest sentit, el protocol LPR-DQ es proposa com una extensió de LP-DQ que inclou un mecanisme de reserva per a permetre que cada dispositiu reservi el nombre de slots de dades segons sigui el nombre de fragments per missatge.La segona part de la tesi està dedicada a la integració de la capa MAC amb l'ús de "Energy Harvesters". La variabilitat i les fluctuacions de l'energia capturada es consideren per al disseny de protocols MAC de tipus "EH-aware" i es proposen tres mètriques de rendiment: la probabilitat d'entrega, el "Data Delivery Ratio" i l'eficiència temporal.Els treballs previs en xarxes de recol·lecció de dades amb EH se centren principalment en DFSA. En aquesta tesi, el protocol EH-CTA es proposa com una adaptació de LP-CTA que té en compte el procés de captura d'energia. Els resultats mostren que EH-CTA supera DFSA si el llindar d'energia perquè un dispositiu s'activi s'ajusta correctament. A més, mentre que a DFSA es necessita adaptar la longitud de trama de forma dinàmica, EH-CTA utilitza una longitud de trama fixa, facilitant així l'escalabilitat i la sincronització. Finalment, es proposen els protocols EH-RDFSA i EH-DQ per a escenaris en els quals les dades han de ser fragmentades. EH-RDFSA és una combinació de RFSA i DFSA, i EH-DQ és una extensió de LPR-DQ.Postprint (published version

    Méthodes d'Accès au Canal pour les Réseaux Dédiés à l'Internet des Objets

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    Dedicated networks for the Internet of Things appeared with the promise of connecting thousands of nodes, or even more, to a single base station in a star topology. This new logic represents a fundamental change in the way of thinking about networks, after decades during which research work mainly focused on multi-hop networks.Internet of Things networks are characterized by long transmission range, wide geographic coverage, low energy consumption and low set-up costs. This made it necessary to adapt the protocols at different architectural layers in order to meet the needs of these networks.Several players compete in the Internet of Things market, each trying to establish the most efficient solution. These players are mostly focused on modifying the physical layer, on the hardware part or through proposing new modulations. However, with regard to the channel access control solution (known as the MAC protocol), all the solutions proposed by these players are based on classic approaches such as Aloha and CSMA.The objective of this thesis is to propose a dynamic MAC solution for networks dedicated to the Internet of Things. The proposed solution has the ability to adapt to network conditions. This solution is based on a machine learning algorithm that learns from network history in order to establish the relationship between network conditions, MAC layer parameters and network performance in terms of reliability and energy consumption. The solution also has the originality of making possible the coexistence of nodes using different MAC configurations within the same network. The results of simulations have shown that a MAC solution based on machine learning could take advantage of the good properties of different conventional MAC protocols. The results also show that a cognitive MAC solution always offers the best compromise between reliability and energy consumption, while taking into account the fairness between the nodes of the network. The cognitive MAC solution tested for high density networks has proven better scalability compared to conventional MAC protocols, which is another important advantage of our solution.Les réseaux dédiés pour l’Internet des Objets sont apparus avec la promesse de connecter des milliers de nœuds, voire plus, à une seule station de base dans une topologie en étoile. Cette nouvelle logique représente un changement fondamental dans la façon de penser les réseaux, après des décennies pendant lesquelles les travaux de recherche se sont focalisés sur les réseaux multi-sauts.Les réseaux pour l’Internet des Objets se caractérisent par la longue portée des transmissions, la vaste couverture géographique, une faible consommation d’énergie et un bas coût de mise en place. Cela a rendu nécessaire des adaptations à tous les niveaux protocolaires afin de satisfaire les besoins de ces réseaux.Plusieurs acteurs sont en concurrence sur le marché de l’Internet des Objets, essayant chacun d’établir la solution la plus efficiente. Ces acteurs se sont concentrés sur la modification de la couche physique, soit au niveau de la partie matérielle, soit par la proposition de nouvelles techniques de modulation. Toutefois, en ce qui concerne la solution de contrôle d’accès au canal (connue sous le nom de couche MAC), toutes les solutions proposées par ces acteurs se fondent sur des approches classiques, tel que Aloha et CSMA.L'objectif de cette thèse est de proposer une solution MAC dynamique pour les réseaux dédiés à l’Internet des Objets. La solution proposée a la capacité de s'adapter aux conditions du réseau. Cette solution est basée sur un algorithme d'apprentissage automatique, qui apprend de l'historique du réseau afin d'établir la relation entre les conditions du réseau, les paramètres de la couche MAC et les performances du réseau en termes de fiabilité et de consommation d'énergie. La solution possède également l'originalité de faire coexister des nœuds utilisant de différentes configurations MAC au sein du même réseau. Les résultats de simulations ont montré qu'une solution MAC basée sur l'apprentissage automatique pourrait tirer profit des avantages des différents protocoles MAC classiques. Les résultats montrent aussi qu'une solution MAC cognitive offre toujours le meilleur compromis entre fiabilité et consommation d'énergie, tout en prenant en compte l'équité entre les nœuds du réseau. La solution MAC cognitive testée pour des réseaux à haute densité a prouvé des bonnes propriétés de passage à l’échelle par rapport aux protocoles MACs classiques, ce qui constitue un autre atout important de notre solution

    A multi-channel multiple access scheme using frequency offsets — Modelling and analysis

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    A system using frequency offset based transmit- reference (TR) modulation allows multiple nodes to transmit simultaneously and asynchronously without any mutual timing coordination. Thus, such a system provides inherent capabilities for a multiple access in the medium access control (MAC) layer to coordinate the shared use of the common wireless medium among the nodes of the wireless sensor network (WSN). However, certain characteristics of a frequency offset based system limits its performance, for example, the number of available frequency offsets is limited as it depends on several system parameters, and the number of simultaneous communications using different frequency offsets is limited due to inter-user interference. In this paper, we introduce an extended version of the performance model of a basic slotted- Aloha system, that captures the basic phenomena of a multi- channel system with a limited set of channels and a limit to the number of simultaneously used channels. An analysis of this model reveals the potential of a MAC protocol for TR modulation with frequency offsets

    Contribution to Research on Underwater Sensor Networks Architectures by Means of Simulation

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    El concepto de entorno inteligente concibe un mundo donde los diferentes tipos de dispositivos inteligentes colaboran para conseguir un objetivo común. En este concepto, inteligencia hace referencia a la habilidad de adquirir conocimiento y aplicarlo de forma autónoma para conseguir el objetivo común, mientras que entorno hace referencia al mundo físico que nos rodea. Por tanto, un entorno inteligente se puede definir como aquel que adquiere conocimiento de su entorno y aplicándolo permite mejorar la experiencia de sus habitantes. La computación ubicua o generalizada permitirá que este concepto de entorno inteligente se haga realidad. Normalmente, el término de computación ubicua hace referencia al uso de dispositivos distribuidos por el mundo físico, pequeños y de bajo precio, que pueden comunicarse entre ellos y resolver un problema de forma colaborativa. Cuando esta comunicación se lleva a cabo de forma inalámbrica, estos dispositivos forman una red de sensores inalámbrica o en inglés, Wireless Sensor Network (WSN). Estas redes están atrayendo cada vez más atención debido al amplio espectro de aplicaciones que tienen, des de soluciones para el ámbito militar hasta aplicaciones para el gran consumo. Esta tesis se centra en las redes de sensores inalámbricas y subacuáticas o en inglés, Underwater Wireless Sensor Networks (UWSN). Estas redes, a pesar de compartir los mismos principios que las WSN, tienen un medio de transmisión diferente que cambia su forma de comunicación de ondas de radio a ondas acústicas. Este cambio hace que ambas redes sean diferentes en muchos aspectos como el retardo de propagación, el ancho de banda disponible, el consumo de energía, etc. De hecho, las señales acústicas tienen una velocidad de propagación cinco órdenes de magnitud menor que las señales de radio. Por tanto, muchos algoritmos y protocolos necesitan adaptarse o incluso rediseñarse. Como el despliegue de este tipo de redes puede ser bastante complicado y caro, se debe planificar de forma precisa el hardware y los algoritmos que se necesitan. Con esta finalidad, las simulaciones pueden resultar una forma muy conveniente de probar todas las variables necesarias antes del despliegue de la aplicación. A pesar de eso, un nivel de precisión adecuado que permita extraer resultados y conclusiones confiables, solamente se puede conseguir utilizando modelos precisos y parámetros reales. Esta tesis propone un ecosistema para UWSN basado en herramientas libres y de código abierto. Este ecosistema se compone de un modelo de recolección de energía y unmodelo de unmódemde bajo coste y bajo consumo con un sistema de activación remota que, junto con otros modelos ya implementados en las herramientas, permite la realización de simulaciones precisas con datos ambientales del tiempo y de las condiciones marinas del lugar donde la aplicación objeto de estudio va a desplegarse. Seguidamente, este ecosistema se utiliza con éxito en el estudio y evaluación de diferentes protocolos de transmisión aplicados a una aplicación real de monitorización de una piscifactoría en la costa del mar Mediterráneo, que es parte de un proyecto de investigación español (CICYT CTM2011-2961-C02-01). Finalmente, utilizando el modelo de recolección de energía, esta plataforma de simulación se utiliza para medir los requisitos de energía de la aplicación y extraer las necesidades de hardware mínimas.Climent Bayarri, JS. (2014). Contribution to Research on Underwater Sensor Networks Architectures by Means of Simulation [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3532
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