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REDES DE SENSORES

INTEGRANTES:

JORGE ANTONIO GONZÁLEZ VELASCOLUIS VINICIO CAÑIZARES ORMAZA

Grupo 1

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INTRODUCCIÓN

• El reciente avance en las comunicaciones inalámbricas y la electrónica ha habilitado el desarrollo de redes de sensores económicos. Las redes de sensores pueden ser usadas para varias áreas de aplicación (ej., salud, ejército, hogar). En salud, los nodos de sensores pueden también ser desplegados para monitorear pacientes y asistencia a inválidos.

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INTRODUCCIÓN

• Los recientes adelantos en las comunicaciones inalámbricas y electrónica han capacitado el desarrollo de dispositivos de bajo costo, baja potencia, tamaño reducido y comunicación en cortas distancias.

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IDEAS PRINCIPALES

• El número de sensores en una red sensorial puede variar en un número mayor que los nodos de una red ad hoc.

• Los nodos sensores son densamente desplegados.

• Los nodos sensores son propensos a fallas.

• La topología de una red de sensores cambia muy frecuentemente.

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IDEAS PRINCIPALES

• Los nodos de sensores principalmente utilizan una comunicación broadcast, mientras que las redes ad hoc están basado en comunicaciones punto a punto.

• Los nodos de sensores están limitados en potencia, capacidad computacional y memoria.

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ARQUITECTURA DE COMUNICACIÓN DE REDES DE SENSORES

• Los nodos sensores normalmente se esparcen en un campo sensor como se muestra en la Figura:

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FACTORES DE DISEÑO • Error de tolerancia.- Algunos nodos

de sensores pueden fallar o bloquearse debido a la falta de potencia, daño físico o interferencia ambiental. El fracaso debido a los nodos sensores no afecta la tarea global de la red de sensores. La tolerancia de error es la habilidad de sostener las funciones de la red sin ninguna interrupción debido a los fracasos de un nodo sensor.

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FACTORES DE DISEÑO

• Escalabilidad- El número de nodos de sensores desplegados en estudio puede estar en el orden de centenares o miles. Dependiendo de la aplicación, el número puede alcanzar un valor extremo de millones. Los nuevos esquemas deben ser capaces de trabajar con este número de nodos. Ellos también deben trabajar con la alta densidad de redes de sensores. La densidad puede ir de pocos nodos a algunos cientos de nodos de sensores en un área, qué puede estar a menos de 10 m de diámetro.

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FACTORES DE DISEÑO

• Costos de producción - Las redes sensoriales consisten de gran número de nodos sensores, el costo de cada nodo es importante justificarlo por el costo global de la red. Si el costo de la red es más cara que si desplegamos sensores tradicionales, quizás la red de sensores no está justificada por su precio. Como resultado, el costo de cada nodo sensor tiene que ser bajo. Para ser factible el costo de un nodo sensor por regla es mucho menor a $1 americano para una red de sensores.

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FACTORES DE DISEÑO• Conformación de hardware - Un nodo sensor está

compuesto de cuatro componentes básicos: Unidad sensora, Unidad de proceso, Unidad de transmisor-receptor y una Unidad de potencia.

• Las unidades sensoras están usualmente, compuestas de dos subunidades: los sensores y los conversores analógico-digitales (ADCs). Las señales analógicas captadas por el sensor que se basan en el fenómeno observado son convertidas a señales digitales por el ADC, y entonces alimentadas a la unidad de procesamiento. La unidad de proceso, es generalmente asociada con una pequeña unidad de almacenamiento, maneja los procedimientos que hace que el nodo sensor colabore con los otros nodos para llevar a cabo la tarea sensora asignada.

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FACTORES DE DISEÑO

• Topología de la red de sensores De cientos a varios miles de nodos se despliegan a lo largo del campo de los sensores. Ellos se colocan rígidos de pie al alcance de otros sensores. La densidad de nodos pueden ser tan alta como 20 nodos/m3.

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FACTORES DE DISEÑO

• El ambiente – Los nodos sensores son densamente desplegados muy íntimamente o directamente dentro de un fenómeno a ser observado. Por consiguiente, ellos normalmente trabajan desatendidos en áreas geográficas remotas. Pueden estar trabajando en el interior de maquinaria grande, al fondo de un océano, en un campo contaminado biológica o químicamente, en un campo de batalla más allá de las líneas enemigas y en una casa o edificio grande.

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FACTORES DE DISEÑO• Medios de transmisión- En este caso el

medio físico es el aire. La transmisión se obtiene por radio, infrarrojo, o medios de comunicación ópticos.

• Mucho del hardware actual para nodos de sensores está basado en diseño de circuitos de RF.

• La comunicación infrarroja es de licencia libre y robusta a la interferencia de los dispositivos electrónicos. Los transmisores-receptores basados en infrarrojos son más baratos y más fáciles de construir. Otro desarrollo interesante es el sistema de comunicación óptico para la transmisión. El infrarrojo y el sistema óptico requieren una línea de vista entre transmisor y receptor.

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FACTORES DE DISEÑO• El consumo de potencia - El nodo sensor

inalámbrico, mientras sea un dispositivo microelectrónico, sólo puede equiparse con una fuente de poder limitada (<0.5 Ah, 1.2 V). En algunas partes de la aplicación, los requerimientos de recursos de potencia podrían ser imposibles. Por consiguiente, el nodo sensor tiene una dependencia fuerte del consumo de potencia de la batería. Los desperfectos de nodos pueden causar que cambie significativamente la topología. Tiene importancia adicional, la conservación de la potencia y direccionalidad.

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PILA DE PROTOCOLOS

LA CAPA FÍSICA • La capa física es responsable de la selección

de frecuencia, generación de frecuencia de portadora, detección de señal, modulación, y encriptamiento de los datos. Así, los 915 MHz en la banda (ISM) se ha sugerido ampliamente para las redes de sensores. La opción de un esquema de modulación bueno es crítica para la comunicación fiable en una red de sensores.

• UWB Ultra Wideband emplea la transmisión de pulsos en banda base y es adecuado para eliminar el multipath.

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PILA DE PROTOCOLOSLA CAPA ENLACE DE DATOS • La capa de enlace de datos es

responsable de la multiplexación del flujo de datos, así como detección de trama de datos, acceso al medio y control de errores. Asegura conexiones fiable punto a punto y punto multipunto en una red de comunicaciónes.

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PILA DE PROTOCOLOSCAPA RED • La capa red en las redes de sensores normalmente se

diseña según los siguientes principios : • La eficiencia de potencia siempre es una consideración

importante. • Agregar Datos sólo es útil cuando no impide el esfuerzo

colaborador de los nodos sensores.

• Otra función importante de la capa red es proporcionar a las redes externas internetworking con otras redes de sensores.

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PILA DE PROTOCOLOS

CAPA TRANSPORTE

• Esta capa se necesita sobre todo cuando el sistema va a ser accedido a través del Internet u otras redes externas.

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PILA DE PROTOCOLOS

CAPA APLICACIÓN

• Principalmente se utilizan tres protocolos para capa aplicación que son Protocolo de administración sensorial (SMP), Protocolo de Anuncio de Datos y Asignación de Tarea (TADAP), y Protocolo de Diseminación de Datos y Requisitos del Sensor (SQDDP).

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CONCLUSIONES:

• La flexibilidad, tolerancia de errores, alta fidelidad sensorial, bajo costo, y las características de rapidez de respuesta de una red de sensores crean nuevas e interesantes áreas de aplicación remota.

• En el futuro, la amplia gama de áreas de aplicación hará que el sensor conecte una red sensorial que será parte integral de nuestras vidas.

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CONCLUSIONES:• La realización de redes de sensores necesita

satisfacer los requerimientos introducidos principalmente por factores como la tolerancia de errores, escalabilidad, costo, hardware, cambio de la topología, ambiente, y consumo de potencia. Estos requerimientos son muy severos y específicos para las redes de sensores, se requieren de nuevas técnicas de la gestión de redes inalámbricas ad hoc.

• Las redes de sensores sin cable son redes de nano aparatos autónomos capaces de una comunicación sin cable y suponen uno de los avances tecnológicos más investigados en la actualidad.

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CONCLUSIONES:

• La diferencia entre los sensores que todos conocemos y la nueva generación de redes de sensores sin cable es que estos últimos son inteligentes (es decir, capaces de poner en marcha una acción según la información que vayan acumulando) y no son limitados por un cable fijo.

• Bluetooth y la red móvil ad hoc son el par más íntimo a las redes de sensores.

• La similitudes de las redes de sensores con Zig bee son que ambos tienen dispositivos de baja potencia y sus áreas de acción son relativamente pequeñas, generalmente menores que en Wi Fi.

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GRACIASPOR SU ATENCION ………………