Redes de sensores WiFi de bajo consumo / Trasviña Moreno, Carlos Andrés

Las redes de sensores inalámbricas o WSN, por sus siglas en inglés, demandan metodologías de diseño de baja potencia que puedan manejar efectivamente la cantidad de energía provista para prologar la longevidad de los sistemas tanto como sea posible. Nodos alimentados por baterías son poco adecuadas en algunos casos, puesto que el mantenimiento, reemplazo y otros factores podrían hacerlo inviable, lo cual presenta la oportunidad del uso de energy harvesting como una opción factible. Las comunicaciones se presentan como un área de diseño crucial en las WSN, ya que estas se presentan como el bloque más demandante energéticamente. Es común encontrar diseños que adoptan estándares basados en el 802.15.4, como lo es ZigBee, los cuales fueron desarrollados con el afán de satisfacer la demanda de dispositivos electrónicos de bajo consumo. Debido a esto, es difícil pensar que un protocolo como WiFi, que tiene una demanda alta de energía, pueda ser una implementación viable para un sistema de este tipo. Sin embargo, con los últimos progresos en los estándares de este protocolo, así como estrategias y dispositivos de bajo consumo, es posible lograr diseños que permiten utilizar la ya tan conocida y propagada red de WiFi para WSN. En el presente trabajo se realizará un análisis a fondo sobre las particularidades de WiFi, enfocándose en el consumo energético y los escenarios en los que presenta beneficios a las WSN. Para esto se concretará un modelo de nodo sensor, donde se definirán los procesos necesarios para un sensado y transmisión de datos, tomando en cuenta los tiempos requeridos para dichas actividades. Posteriormente se describirá el hardware utilizado para la validación, medición y comparación de los protocolos WiFi y ZigBee, éste último siendo punto de referencia/comparación para redes de sensores inalámbricos. Ambos protocolos serán estudiados para conocer sus límites de implementación y en el caso de WiFi, como optimizarlo para prolongar su longevidad. Adicionalmente se realizará una simulación de un circuito de energy harvesting termoeléctrico el cual alimentará el nodo sensor con el afán de definir la viabilidad de este tipo de fuentes de alimentación en WSN, específicamente con comunicaciones WiFi.

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