Protocolo autoorganizado, seguro y fiable para redes de sensores inalámbricas

During this project we will propose a new security protocol with reliability mechanisms. This is designed to be used in self-organizing wireless sensor networks (WSN), taking into account the strong limitations that the sensor nodes have, mainly consisting in energy usage and limited memory storage constraints. The proposed protocol is described that provides security mechanisms in the communication from node to node. Everything is managed distributedly by the sensor nodes without depending on a central base station, providing more flexibility and scalability.Ingeniería de Telecomunicació

Evaluación del desempeño del protocolo de enrutamiento AODV para diferentes escenarios de redes de sensores inalámbricos

Emerging applications in the area of wireless sensor networks that include a wide variety of scenarios typically involve a significant number of nodes deployed in a wide area. To ensure proper communication between the network nodes to the base station, the messages are propagated by intermediate nodes, so a route with multiple links is established. In general, sensor nodes are characterized by limited resources; therefore it is essential to use protocols that ensure not only communication but also that save the most energy while providing scalability. Different routing protocols have been proposed for WSNs, but the reactive routing algorithms have shown be more energy efficient, which makes them suitable for wireless sensor networks. In this paper the performance of the reactive type protocol (Ad -Hoc On Demand Distance Vector) is evaluated under the simulation platform OMNeT++ through different scenarios . The AODV protocol has been chosen by the performance superiority comparing with Emerging applications in the area of wireless sensor networks that include a wide variety of scenarios typically involve a significant number of nodes deployed in a wide area. To ensure proper communication between the network nodes to the base station, the messages are propagated by intermediate nodes, so a route with multiple links is established. In general, sensor nodes are characterized by limited resources; therefore it is essential to use protocols that ensure not only communication but also that save the most energy while providing calability. Different routing protocols have been proposed for WSNs, but the reactive routing algorithms have shown be more energy efficient, which makes them suitable for wireless sensor networks. In this paper the performance of the reactive type protocol (Ad -Hoc On Demand Distance Vector) is evaluated under the simulation platform OMNeT++ through different scenarios . The AODV protocol has been chosen by the performance superiority comparing withLas aplicaciones emergentes en el área de redes de sensores inalámbricos comprenden una amplia variedad de escenarios que involucran típicamente un número significativo de nodos desplegados en un área amplia. Para garantizar una correcta comunicación entre los nodos de la red con la estación base, los mensajes se propagan por nodos intermedios, de forma que se establece una ruta con múltiples enlaces. En general, los nodos de una red de sensores se caracterizan por sus  recursos limitados, en consecuencia, es fundamental el uso de protocolos que garanticen no solo la comunicación sino también que permitan ahorrar la mayor cantidad de energía mientras proporcionan escalabilidad. Diferentes protocolos de enrutamiento han sido propuestos para redes inalámbricas de sensores, sin embargo, los algoritmos de enrutamiento de tipo reactivo han mostrado ser energéticamente más eficientes, lo que los hace adecuados para las redes de sensores nalámbricos. En este trabajo se evalúa el desempeño del protocolo de tipo reactivo (ad-hoc on demand distance vector) bajo la plataforma de simulación OMNeT++ probando diversos escenarios. El protocolo AODV ha sido elegido por la superioridad en el rendimiento, demostrada frente a otros protocolos reactivos reportados en la literatura. El protocolo ha sido evaluado bajo las siguientes métricas: tasa de entrega de paquetes, retardo promedio, sobrecarga de enrutamiento y consumo de energía. Los resultados obtenidos muestran que AODV reduce su desempeño conforme el número de nodos aumenta, en consecuencia, su usabilidad restringe la escalabilidad de la red, adicionalmente, los resultados demuestran que la distribución espacial de los nodos influye en el desempeño del protocolo. Para nuestro trabajo concreto, la distribución uniforme es la que muestra mejores resultados

Análisis de protocolos de enrutamiento para redes de sensores inalámbricas

Los recientes desarrollos en la integración de componentes electrónicos han permitido la introducción de una nueva tendencia en el campo de la telemetría y de las comunicaciones: las redes de sensores inalámbricas. Mediante esta nueva tecnología se obtienen los beneficios que proporcionan las redes de sensores junto a una mayor libertad a la hora de situar los sensores en las proximidades del objetivo. En las redes de sensores inalámbricas, el encaminamiento es un aspecto crítico y de importancia. Este documento realiza un estudio de este tipo de redes y de los protocolos de encaminamiento que pueden ser usados en ellas. Además, ofrece una maqueta de simulación en la cual se puede caracterizar el funcionamiento de cualquier protocolo de encaminamiento que se utilice en una red de sensores inalámbricos ad-hoc. Dicha maqueta ofrece una serie de ventajas frente a los simuladores existentes en el mercado, siendo la más importante la facilidad de implementar cualquier protocolo en ella. El presente proyecto trata de caracterizar el protocolo AODV haciendo uso del entorno de simulación implementado. Este protocolo es utilizado por el estándar Zigbee, siendo dicho estándar el más usado en el ámbito de las redes de sensores inalámbricas. En las simulaciones del protocolo AODV se muestran una serie de métricas que pueden ser usadas para las comparaciones de los distintos protocolos implementados en el entorno de simulación. El objetivo fundamental de este proyecto será ofrecer un entorno de simulación adecuado para caracterizar el funcionamiento de los protocolos de encaminamiento en redes inalámbricas de sensores ah-hoc, facilitando la implementación de estos protocolos mediante el uso de dicho entorno. En el estudio del estado del arte de los protocolos de encaminamiento se propone un gran número de éstos que pueden ser implementados en la maqueta de simulación diseñada. _________________________________________________________Recent developments in the integration of electronic components have enabled the introduction of a new trend in the field of telemetry and communications: wireless sensor networks. By means of this new technology it is possible to get the benefits that sensor networks provide and a greater freedom for locating the sensors near to the target. In wireless sensor networks, routing is critical and important. This paper makes a study of this type of networks and routing protocols that can be used in them. In addition, it offers a simulation environment which can characterize the performance of any routing protocol that is used in a wireless sensor network ad-hoc. This simulation environment offers a number of advantages over existing simulators on the market, the most important being the ease of implementing any protocol in it. This project try characterize the protocol (AODV) using the simulation environment implemented. This protocol is used by the Zigbee standard, being the most used standard in the field of wireless sensor networks. In the simulations of AODV protocol are shown a series of metrics that can be used to comparisons of the different protocols implemented in the simulation environment. The primary objective of this project will be provide a simulation environment to characterize the operation of routing protocols in wireless sensor networks ah-hoc, facilitating the implementation of these protocols through the use of that environment. In the study of the state of the art of routing protocols are proposed a great number of protocols that can be implemented in the simulation model designed.Ingeniería de Telecomunicació

Internet of Things (IoT) implementación con nodos Zolertia RE-Mote

This project is based on the design and implementation of the WSN (Wireless Sensor Network), in order to test and check its performance. This net is created with Zolertia motes, which model is Re-Mote. The WSN network connects to the internet through a border router. It allows to send the information to a central server trough internet and view the status of the sensors. Once assembled, test of energy consumption are carried out and the maximum distance of separation between motes is calculated

Redes inalámbricas de sensores: Una nueva arquitectura eficiente y robusta basada en jerarquía dinámica de grupos

Las Redes Inalámbricas de Sensores (RIS) gozan de un gran auge hoy en día, habiendo sido identificadas como una de las tecnologías más prometedoras por diversos analistas tecnológicos y revistas especializadas, debido a que dan respuesta a las exigencias actuales referentes al establecimiento de redes que cubran necesidades de comunicación de forma flexible -en tiempo y espacio- y autónoma -autoconfiguración e independencia de una estructura fija-. La posibilidad de implementar dispositivos de bajo coste y elevada duración capaces de obtener información del entorno y reenviarla de forma inalámbrica a un centro de coordinación ofrece posibilidades inimaginables en multitud de aplicaciones. En la mayoría de las aplicaciones se pretende que los nodos no requieran mantenimiento, explotando el concepto de nodos de "usar y tirar", puesto que una vez desplegados no son recuperables. En este entorno, los mayores desafíos se encuentran en minimizar dos factores fundamentales: coste y consumo, maximizando el tiempo de servicio. En los últimos años se han propuesto numerosos protocolos para RIS. Sin embargo, la mayoría de estas propuestas, o bien realizan asunciones poco realistas, o bien resultan poco escalables, lo cual se traduce en aproximaciones poco prácticas. Por otro lado, hasta la fecha se han obviado características deseables como tolerancia a fallos, seguridad y acotación de tiempos en las comunicaciones, generalmente no consideradas en la inmensa mayoría de los protocolos existentes, y cuando lo son, se obtienen sacrificando la eficiencia energética. En la presente tesis se ha propuesto una novedosa solución integral orientada principalmente a reducir el consumo de energía. La nueva arquitectura denominada EDETA (Energy-efficient aDaptative hiErarchical and robusT Architecture) es además escalable, apropiada tanto para RIS homogéneas como heterogéneas -cada vez con mayor auge-, auto-configurable, soporta de forma transparente múltiples sumideros, y proporciona características como tolerancia a fallos y tiempos acotados, sin degradar las prestaciones de la red. La arquitectura propuesta está basada en una jerarquía de dos niveles, el nivel inferior basado en clústeres, gobernado por un protocolo interno del clúster denominado Intra- Cluster-Communication y el nivel superior formado por un árbol dinámico de nodos líderes de clúster que ejecutan un protocolo entre clústeres denominado Inter-Cluster-Routing.Capella Hernández, JV. (2010). Redes inalámbricas de sensores: Una nueva arquitectura eficiente y robusta basada en jerarquía dinámica de grupos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8417Palanci

Simulación e implementación de una red de sensores inalámbrica multisalto para la medición de consumo energético en un edificio

[ANGLÈS] This project will study the use and implementation of wireless sensor networks for the measurement of energy consumption in a building. Given the short range of these networks, and with the aim of covering the whole building, multihop communications protocols will be studied.[CASTELLÀ] En los últimos años han tomado especial relevancia en el ámbito de las I+D+I, las redes inalámbricas de sensores WSN (Wireless Sensor Networks), donde pequeños dispositivos compactos y económicos llamados nodos-sensores, tienen la capacidad de sensar, detectar y suministrar datos a otros sistemas. Las WSN se están aplicando en muchos ambientes y con distintos propósitos. Estas redes están compuestas por nodos-sensores de bajo costo y bajo consumo que cooperan entre sí, los cuales se comunican inalámbricamente y están especialmente diseñadas para redes con pérdidas y recursos limitados de memoria. En este proyecto se propone implementar y simular una red inalámbrica de sensores multisalto en el edificio B4 del PMT (Parque Mediterráneo de la Tecnología) de Castelldefels, en el cual reside el centro de investigación CTTC (Centro Tecnológico de Telecomunicaciones de Catalunya). Para poder llevar a cabo el escenario, se ha desarrollado una aplicación que permite a los nodos comunicarse entre ellos, la cual medirá las condiciones climáticas de cada estancia, el estado de la batería del propio sensor y el consumo eléctrico en tiempo real de los splits del aire acondicionado del edificio. Dado el corto alcance de estas redes y procurando cubrir todo el área de la construcción, se han estudiado e implementado protocolos de comunicaciones multisalto. Esta red estará constituida de varios nodos “senders” los cuales se encargarán de realizar las medidas y transmitir la información recolectada a un nodo central llamado “sink” para su procesamiento. Los senders también actúan como relays de tal modo que se forma una red mesh. El sink estará conectado a un PC al cual le enviará por serial todos los datos recolectados. Con este TFC, se propone evaluar los diferentes tipos de sensores y sistemas operativos que existen en la actualidad dando especial importancia a las motas Z1 de Zolertia, con el sistema operativo Contiki que aún no se ha desarrollado) para dichas motas, con su simulador Cooja, y a su vez los algoritmos y protocolos de comunicación eficientes que este sistema operativo implementa, que permitan a los nodos recolectar, procesar y trasmitir los datos sobre la red. Los parámetros principales que se desean caracterizar del escenario son las pérdidas ocasionadas en la transmisión y posteriormente la latencia experimentada por los paquetes dentro de la red

Evaluación comparativa de los protocolos de enrutamiento en WSN de tipo geográfico 2-f-MFR, 2-f-GEDIR, GDSTR, GEAR Y GAF

Ingeniero (a) ElectrónicoPregrad

Contribuciones al establecimiento de una red global de sensores inalámbricos interconectados

Se ha considerado a este trabajo como un aporte al establecimiento de una red global de sensores donde los humanos (agentes inteligentes), y computadoras potentes interactúan con redes piloto de sensores inalámbricos, distinguiendo en la red global 3 subdominios: • Una red superior existente, donde los distintos nodos ejecutan las aplicaciones en potentes computadoras que pueden interconectarse vía Internet u otras redes globales. • Los dispositivos sensores que forman una red piloto y se comunican entre sí por medio inalámbrico. • Un portal de servidores, formado por nodos que controlan las redes piloto, y permiten la interacción entre los nodos de la red superior y los dispositivos de la WSN. Los temas a desarrollar en esta tesis son: •Modelado y simulación: La simulación es utilizada para evaluar sistemas desarrollados y a implementar en redes reales. La utilidad de los datos obtenidos depende puramente del realismo y la precisión de los modelos a implementar. Fundamentalmente se avanzan con simulaciones que simplifican la instalación de las WSNs. •Entorno de desarrollo de aplicaciones: Necesario para la corrida de las simulaciones como también desarrollo de las aplicaciones a ser instaladas en los nodos físicos existentes. •Alternativa de soporte de las WSN: la preexistencia de situaciones donde la prestación de servicios de transmisión de datos es sumamente ineficiente y provisto por una empresa de manera monopólica. Ciertas veces el servicio es inexistente en la locación del proyecto. Por ello se avanzó en la búsqueda de un soporte a la red de WSN no basada en la Red Digital Soporte de la prestadora en la región de desarrollo del trabajo.Facultad de Informátic

Model of the mesh type wireless telecommunications system for the management of energy resources in an electrical microgrid.

El incremento continuo de la demanda eléctrica tiene un impacto directo en la degradación de medio ambiente, así como en el cambio climático y el agotamiento de los recursos naturales, lo que nos presenta un nuevo escenario donde se hace necesario avanzar hacia un nuevo concepto de red eléctrica. La incorporación de tecnología digital en el campo de las telecomunicaciones para sistema eléctrico permite el manejo de un flujo de información de carácter bidireccional entre generadores y consumidores, reduciendo así los costos de la generación y transmisión de energía. Por lo mencionado, a través de este trabajo se realizó la descripción de un sistema de comunicaciones inalámbricas con una topología de malla con redes Mesh en un sistema de sensores que soportan un sistema de control distribuido seleccionado para la gestión de energía eléctrica en una microrred. En otras palabras, se pretende trabajar los sistemas de control de manera descentralizada, donde cada uno de los componentes o módulos de la microrred son los responsables de mantener sus propios niveles de potencia, utilizando los correspondientes datos de referencia provenientes de otros módulos del sistema distribuido. La metodología consiste en establecer una modulación digital a través del simulador de red (NS-2), CupCarbon donde cada módulo de generación será un nodo que tendrá la capacidad de conectarse con la red eléctrica y otras microrredes a través de comunicaciones inalámbricas que recibirán los datos de nodos con la característica sensor/actuador para proporcionar información al sistema de gestión [1]. El modelo propuesto facultó referenciar condiciones de optimización con un modelo matemático que a través de un polinomio de tercer orden determinó valores óptimos para que el número de nodos mayor a 130 proporcione un rendimiento de aproximadamente del 80% hasta un 97% para 150, lo que muestra que este sistema de comunicaciones Mesh en microrredes eléctricas es bastante eficiente.he continuous increase in electricity demand has a direct impact on the degradation of the environment, as well as on climate change and the depletion of natural resources, which presents us with a new scenario where it is necessary to move towards a new network concept electrical. The incorporation of digital technology in the field of telecommunications for electrical systems allows the management of a two-way flow of information between generators and consumers, thus reducing the costs of power generation and transmission. Therefore, through this work, the description of a wireless communication system with a mesh topology with Mesh networks was made in a sensor system that supports a distributed control system selected for the management of electrical energy in a microgrid. In other words, it is intended to work the control systems in a decentralized manner, where each of the components or modules of the microgrid are responsible for maintaining their own power levels, using the corresponding reference data from other modules of the distributed system. . The methodology consists of establishing a digital modulation through the network simulator (NS-2), CupCarbon. where each generation module will be a node that will have the ability to connect with the electrical network and other microgrids through wireless communications that will receive data from nodes with the sensor / actuator characteristic to provide information to the management system [1]. The proposed model enabled the referencing of optimization conditions with a mathematical model that, through a third order polynomial, determined optimal values ​​so that the number of nodes greater than 130 provides a performance of approximately 80% to 97% for 150, which shows that this Mesh communication system in electrical microgrids is quite efficient

Análisis y evaluación de una plataforma de monitoreo y control utilizando algoritmos de enrutamiento para obetener el menor costo energético en redes Zigbee.

En el presente trabajo se caracteriza y evalúa el consumo de energía por comunicación en una red IEEE 802.15.4 conocida como Zigbee, dicha red opera en cortas distancias. Como problemática surge determinar o seleccionar el protocolo de enrutamiento eficiente para el cumplimiento del monitoreo y transmisión de datos entre diversos nodos que conforma la red Zigbee. La metodología es descriptiva-analítica, se emplea la metodología empírica por el uso de un programa simulador para valorar o cuantificar el protocolo de enrutamiento eficiente. Se comparan dos tipos de protocolos de enrutamiento, uno basado en Routing by Energy and Link Quality, REL y otro basado en Feedback ROuting to Multiple Sinks, FROMS, las evaluaciones indican que este último es más eficiente en un 17% en su tarea de censado, procesamiento y análisis de datos. Se concluye que los protocolos de ruteo basados en inteligencia computacional, puede permitir un desempeño o comportamiento inteligente a una red Zigbee o WSN