Experimental evaluation of the PHY layer of WSN focused on smart city applications
- Autores: Albert Angles Vázquez
- Directores de la Tesis: José López Vicario (dir. tes.), Xavier Vilajosana Guillén (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2013
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Daniel Prades García (presid.), Ferrán Adelantado Freixer (secret.), Màrius Montón i Macián (voc.)
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- Resumen
Los rápidos avances en las tecnologías de la información y de las comunicaciones ha permitido hoy en día poder diseñar y construir por separado o compacto microcontroladores y transceptores de bajo consumo y baja potencia en un solo chip de silicio (un sistema en un chip, en inglés conocido como System on Chip). Simultáneamente el continuo aumento de la demanda de utilidades debidas a las actividades económicas y a la expansión de la población ha conducido a un uso insostenible de los recursos naturales de la Tierra con un efecto adverso sobre el entorno. El poder mantener el equilibrio entre la disponibilidad de los recursos y utilidades con el entorno es uno de los desafíos más grandes que las ciudades, Europa y el mundo están haciendo frente hoy en día. Para hacer frente a las problemáticas causadas por la falta de recursos suficiente tales como la electricidad, el agua, el transporte y proporcionar las necesidades a una área urbana con un enorme continuo crecimiento de la población, es importante hacer ciudades energéticamente eficientes y sostenibles. A partir de aquí nace el concepto de ciudad inteligente. La idea básica de este concepto es la presencia omnipresente de un conjunto de redes inalámbricas formadas por dispositivos inalámbricos pequeños de bajo consumo que operan con baterías, son programables (inteligentes), conocidos como DCA (Dispositivos de Corto Alcance, en inglés SRD-Short Range Devices) , se integran en las cosas y son capaces de interactuar con el entorno y con los nodos vecinos para proporcionar las necesidades a las ciudades, dentro del contexto de las tecnologías inalámbricas M2M (Machine to Machine ). El concepto de ciudad inteligente es a la vez uno de los paradigmas que forman parte del contexto de Internet de las cosas (IoT- Internet of Things ) tales que la información relacionada con las cosas podrá ser monitorizada, gestionada y controlada (ej: contenedores, alumbrado público, plazas de aparcamiento, el agua, etc.) sin la intervención humana. En este contexto las redes de sensores inalámbricos juegan un papel importante. El papel de estas redes de sensores inalámbricos en el futuro del IoT es uno de los campos de investigación más interesantes y emergentes por varias razones: primera, estos dispositivos inalámbricos tienen restricciones energéticas dado que operan con baterías, y por o tanto el consumo de potencia es un factor importante que se tiene que tener en consideración. Segundo, dado que estos dispositivos pueden ser desplegados en cualquier lugar, la máxima potencia de transmisión legal de 14 dBm (25 mW) en Europa podría no llegar a ser suficiente para ofrecer el alcance deseado en escenarios con impedimentos donde no exista visión directa entre transmisor y receptor. Por ejemplo, un gran reto es la comunicación entre nodos desplegados cerca del suelo, dado que el mismo suelo introduce unas pérdidas de potencia considerables en función de la frecuencia dificultando la propagación de las ondas electromagnéticas y por lo tanto la dificultad de conseguir distancias de comunicación elevadas. Tercero, el gran número de nodos que pueden llegar a ser desplegados en una área urbana puede causar interferencias entre ellos provocando pérdidas de paquetes, retransmisiones y por lo tanto un aumento del consumo energético debido a las retransmisiones. Por estas razones, esta tesis se centra en estudiar aspectos de capa física, con una modelización teórica del entorno respaldada con medidas. En concreto esta tesis evalúa primeramente la propagación (a gran escala) en la banda de Europa 868 MHz en escenarios de comunicación típicos en entornos urbanos. Posteriormente se evalúa y se compara los aspectos de propagación (a gran escala y a pequeña escala) de las bandas ISM(Industrial, Scientific and Medical ) 433 MHz y 2.4 GHz a partir de fundamentos teóricos y prácticos. La banda de 433 MHz es una posible banda candidata para el futuro de las WSN ofreciendo mayor alcance y menor probabilidad de interferencia que la banda de 2.4 GHz dado a que hay menos dispositivos haciendo uso de la banda 433 MHz. Por último, es importante enfatizar que todos los análisis de los resultados obtenidos han surgido a partir de un conjunto de campañas de medida con fenómenos de propagación reales y datos reales.
