Arquitectura de nodo inteligente para redes de sensores inalámbricas y escalables: aplicaciones en monitorización ambiental

Las redes de sensores son actualmente una de las tecnologías emergentes de mayor progreso e interés, en particular aquellas que emplean sistemas de comunicación inalámbricas. La integración de estas redes a las infraestructuras y a diversos entornos asociados a una red inalámbrica de comunicación ha transformado drásticamente la forma en que los datos del entorno son adquiridos y procesados. Actualmente las redes de sensores son consideradas como uno los pilares principales en una nueva forma de percibir e interactuar con el mundo que nos rodea, proporcionando beneficios a la sociedad y mejorando la productividad de las industrias. El desafío planteado por la integración de nodos heterogéneos y diversas interfaces en una red de sensores, ha conducido al desarrollo de algunos estándares internacionales como el ISO/IEC/IEEE 21451-x. La característica principal que plantean estos estándares es la escalabilidad de la red desde el punto de vista de la heterogeneidad de los nodos y una capacidad ¿plug-and-play¿. Con la estandarización, se pretende abordar el problema de la gran diversidad de interfaces presentes en el mercado, a fin de determinar la mejor forma de interconexión entre redes de sensores heterogéneos. Sin embargo, la implementación del estándar ISO/IEC/IEEE 21451-x es complicada y no contempla las limitaciones en capacidad de los nodos, tales como bajo consumo de energía, capacidad de memoria y capacidad de procesamiento. Además, el estándar no contempla las arquitecturas reconfigurables, las cuales pueden ser muy útiles dada la diversidad de posibles aplicaciones de las redes de sensores inalámbricas. Es necesario, por lo tanto, consolidar el uso de un Framework para las arquitecturas de nodos sensoriales inalámbricas que contemple además de la heterogeneidad de los transductores, la inclusión de arquitecturas reconfigurables en los nodos sensores. El desarrollo de esta Tesis se orienta al diseño de una plataforma (Framework) que de soporte a las arquitecturas de nodos de sensores inalámbricos, facilitando su integración en una red inalámbrica. El trabajo de investigación consta de dos partes primordiales. La primera parte se centra en la definición del Framework basado en el estándar internacional ISO/IEC/IEEE 21451-x y en su utilización en diversas aplicaciones. La segunda parte plantea la utilización de arquitecturas reconfigurables en nodos de sensores inalámbricos, planteándose como aporte la modificación del datasheet electrónico definido en el estándar ISO/IEC/IEEE 214510 como una herramienta novedosa que estandariza el proceso de reconfiguración de cualquier nodo en una red de sensores inalámbricas. Como resultados de esta Tesis podemos indicar que: - Se ha propuesto un Framework para arquitecturas escalables de nodos en redes inalámbricas, basado en el estándar ISO/IEC/IEEE 214510. Este Framework plantea la integración del sensor inteligente, definido por la familia de estándares ISO/IEC/IEEE 21451-x, y sistema operativo para redes de sensores inalámbricas llamado TinyOS. La finalidad del Framework propuesto es incrementar la escalabilidad y la ubiquidad de los nodos, permitiendo el uso de sensores e interfaces heterogéneas en la red. El funcionamiento e interés de este Framework se ha probado en un sistema de monitorización de variables medio-ambientales diseñado para la vigilancia de reservas naturales. - Además, se ha planteado, asimismo, un nuevo método para la estandarización del proceso de reconfiguración de nodos asociados a redes de sensores inalámbricas. Para ello se ha propuesto la definición de un nuevo datasheet electrónico (TEDS) asociado al estándar ISO/IEC/IEEE 21450 con el que es posible reconfigurar el hardware de acondicionamiento de señales del nodo sensor. Este nuevo datasheet ha sido implementado y se ha probado en una red de monitorización de variables medio-ambientales, demostrando su interés y utilidad en aplicaciones reales

Constraining the magnitude of the Chiral Magnetic Effect with Event Shape Engineering in Pb-Pb collisions at sNN\sqrt{s_{\rm NN}} = 2.76$ TeV

In ultrarelativistic heavy-ion collisions, the event-by-event variation of the elliptic flow $v_2$ reflects fluctuations in the shape of the initial state of the system. This allows to select events with the same centrality but different initial geometry. This selection technique, Event Shape Engineering, has been used in the analysis of charge-dependent two- and three-particle correlations in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{_{\rm NN}}} =2.76$ TeV. The two-particle correlator $\langle \cos(\varphi_\alpha - \varphi_\beta) \rangle$, calculated for different combinations of charges $\alpha$ and $\beta$, is almost independent of $v_2$ (for a given centrality), while the three-particle correlator $\langle \cos(\varphi_\alpha + \varphi_\beta - 2\Psi_2) \rangle$ scales almost linearly both with the event $v_2$ and charged-particle pseudorapidity density. The charge dependence of the three-particle correlator is often interpreted as evidence for the Chiral Magnetic Effect (CME), a parity violating effect of the strong interaction. However, its measured dependence on $v_2$ points to a large non-CME contribution to the correlator. Comparing the results with Monte Carlo calculations including a magnetic field due to the spectators, the upper limit of the CME signal contribution to the three-particle correlator in the 10-50% centrality interval is found to be 26-33% at 95% confidence level

Constraining the magnitude of the chiral magnetic effect with event shape engineering in Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV

In ultrarelativistic heavy-ion collisions, the event-by-event variation of the elliptic flow v2 reflects fluctuations in the shape of the initial state of the system. This allows to select events with the same centrality but different initial geometry. This selection technique, Event Shape Engineering, has been used in the analysis of charge-dependent two- and three-particle correlations in Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV. The two-particle correlator 〈cos⁡(φα−φβ)〉, calculated for different combinations of charges α and β, is almost independent of v2 (for a given centrality), while the three-particle correlator 〈cos⁡(φα+φβ−2Ψ2)〉 scales almost linearly both with the event v2 and charged-particle pseudorapidity density. The charge dependence of the three-particle correlator is often interpreted as evidence for the Chiral Magnetic Effect (CME), a parity violating effect of the strong interaction. However, its measured dependence on v2 points to a large non-CME contribution to the correlator. Comparing the results with Monte Carlo calculations including a magnetic field due to the spectators, the upper limit of the CME signal contribution to the three-particle correlator in the 10–50% centrality interval is found to be 26–33% at 95% confidence level