Tecnologías inalámbricas en redes de sensores

Post date: Nov 24, 2011 6:35:16 PM

En la actualidad existen multitud de tecnologías inalámbricas susceptibles de ser empleadas en las aplicaciones de redes de sensores inalámbricas. En este post vamos a enumerar algunas de las que mas éxito han tenido. En algunos casos describimos el protocolo que utiliza una tecnología en concreto mas que la tecnología propiamente dicha. Por supuesto que la lista no esta cerrada y nos dejamos muchas en el tintero, pero la intención es proporcionar un panorama inicial de lo que existe hoy por hoy:

IEEE 802.15.4-2006, base de la pila de protocolos Zigbee y que permite comunicaciones en las bandas de frecuencia:

El espacio de direccionamiento de esta red a nivel de enlace esta definido por una dirección de 16 bits en el formato corto y también se define una dirección de 64 bits en su formato mas largo. Define una velocidad de datos teórica de 250, 40 y 20 kbps

IEEE 802.11 b/g/n , originalmente diseñada para interconexión de ordenadores personales y todo tipo de datos, aparecen desarrollos de bajo consumo para aplicaciones empotradas que tienen una mayor capacidad de comunicación (tasas de datos mas altas que con IEEE 802.15.4 aun a costa de un mayor consumo). Un ejemplo de este tipo de desarrollos es el módulo GS15000M de la empresa GainSpan orientado a proveer conectividad inalámbrica a módulos empotrados.
Wibree, también denominado Bluetooth de bajo consumo, se considera uno de los últimos actores en el campo de las redes inalámbricas. La especificación 4 de la tecnología bluetooth adoptada en 2010 la incluye. Opera en la banda de 2.4 GHz y es una versión simplificada de la pila de protocolos de Bluetooth. En principio, tiene un menor consumo que el resto de tecnologías a costa de un menor alcance (~10 metros) soportando comunicaciones en malla, ad-hoc y punto a punto.
WirelessHART, esta tecnología es una adaptación del protocolo de comunicación HART (Highway Addressable Remote Transducer) en entornos industriales (normalmente cableados). Su tasa de transmisión ronda 1 Kbps, velocidad que es suficiente en el caso de las redes industriales de control y monitorización. La versión inalámbrica opera en la banda de 2.4 GHz en configuración de estrella siendo su capa física y de acceso al medio (MAC) compatible con IEEE 802.15.4. Las capas superiores de la pila de protocolos WirelessHART son compatibles con la versión cableada del protocolo HART.
Z-wave: Este es un protocolo de comunicaciones propietario orientado al control y monitorización de dispositivos electrónicos (normalmente orientado a dispositivos domésticos). Opera en la banda de los 900 MHz ofreciendo dos velocidades de comunicación distintas 9.6 Kbps o 40 kbps con un alcance efectivo de 30 metros. La topología de red soportada es la de malla pudiéndose extender mas allá del alcance radio mediante algoritmos de enrutamiento.
DASH7 (RFID activo): Protocolo de comunicaciones abierto en el rango de los 433 Mhz promovido por la alianza DASH7 con un rango de comunicación que puede ir desde los 10 metros hasta varios kilómetros y una tasa de datos que va desde los 28kbps a los 200 kbit/s. Sigue el estándar ISO/IEC 18000-7 y mantiene un bajo consumo. Una propiedad muy interesante de esta tecnología de cara al consumo y autonomía de los nodos es la posibilidad de despertar los nodos de forma remota mediante la interfaz wireless. En su detrimento podemos decir que su soporte para las diversas topologías de red es limitado.
SimpliciTI: Es una tecnología abierta de Texas Instruments que, si bien puede ir sobre 802.15.4 , puede utilizar otras bandas de frecuencia en función del chipset utilizado en el diseño del nodo. Las otras alternativas es 2.4 GHz o bandas por debajo del Gigaherzio.
Bluetooth 4.0 o Bluetooth Smart, la versión de bajo consumo de Bluetooth, a resuelto también el problema del tiempo de asociación reduciéndolo considerablemente.
WiFi Low-Power, con un infraestructura desplegada casi ubicua, esta versión de bajo consumo podría jugar un rol importante en el campo de las redes de sensores inalámbricas.

El alcance, en el caso de las tecnologías, puede variar en función de los elementos de comunicación utilizados, la potencia utilizada, antena, etc. por poner un ejemplo, la empresa libelium (en sus productos waspmote que siguen el IEEE 802.15.4) estima sus rangos de comunicación en 7, 24 y 40 kilómetros para las bandas de 2.4 GHz, 900 MHz y 868 MHz respectivamente.