Era De Los Sistemas

1.1. Antecedentes

Una red de sensores inalámbricos WSN (Wireless Sensor Network por sus siglas en inglés) es una red con numerosos dispositivos distribuidos espacialmente, que utilizan sensores extremadamente pequeños para sensar diversas condiciones en distintos puntos, entre ellas la temperatura, el sonido, la vibración, la presión, el movimiento, etcétera [1]. Estos dispositivos son de poca capacidad de procesamiento, muy bajo consumo de potencia y bajo costo. Los dispositivos son unidades autónomas que constan de un microcontrolador, una fuente de energía (casi siempre una batería), un radio transceptor y un elemento sensor. En muchas aplicaciones la información sensada sólo es útil cuando es acompañada de la localización del área y las distancias aproximadas de donde se midió dicha información. Por lo tanto, los nodos sensores requieren conocer su distancia con otros sensores para estimar su posición [1, 2]. En la Figura 1 se muestra un esquema de una WSN.

Figura. 1. Esquema de una WSN.

La localización precisa de sensores a bajo costo es un requerimiento crítico para el despliegue de WSN en una amplia variedad de aplicaciones tales como: el rastreo de animales, logística donde los sensores en equipo móvil reportan su localización cuando éste se encuentra perdido o requiere encontrarse, en la salud para determinar la ubicación de equipo y personal médico en casos de emergencias [3], entre otras aplicaciones.

La localización de los nodos se describe acorde a un sistema de coordenadas de referencia, definido por nodos anclas con posiciones conocidas, sin embargo, en redes reconfigurables como las redes Ad-hoc y las redes de sensores, no siempre se tiene conectividad directa a los nodos de anclas y los puntos de acceso se encuentran a múltiples saltos del nodo de interés (NOI).[4]

Actualmente existen muchas técnicas para determinar la distancia entre los nodos sensores. Los sistemas de GPS son muy útiles en exteriores, sin embargo no lo son en interiores, debido a que las señales de radio son bloqueadas por las construcciones. Por su parte la técnica ToA (Tiempo de Arribo) calcula físicamente la distancia a través de la velocidad y el tiempo de propagación de la señal, AoA (Ángulo de Arribo) estima la distancia del NOI obteniendo la dirección de la señal enviada por nodos adjuntos a través de un arreglo de antenas y múltiples receptores, mientras que RSSI mide la potencia recibida por el nodo receptor, calcula las pérdidas de propagación y las transforma a distancia, empleando un modelo teórico o empírico de las pérdidas de trayectorias de la señal [5].

Por nodos adjuntos a través de un arreglo de antenas y múltiples receptores, mientras que RSSI mide la potencia recibida por el nodo receptor, calcula las pérdidas de propagación y las transforma a distancia, empleando un modelo teórico o empírico de las pérdidas de trayectorias de la señal [5].

1.2 Planteamiento del problema

Actualmente existen una variedad de algoritmos de localización que pueden ser empleados en redes WSAN (Wireless Sensor and Actor Networks), mediante diferentes técnicas. Algunas de ellas, son basadas en GPS sólo que éstas no pueden ser aplicadas en interiores y el costo del uso de este método es muy alto. Existen otros métodos de localización que se pueden adaptar a diferentes ambientes como son métodos ad-hoc o de medición de distancias entre nodos. La localización de nodos es un tema muy investigado ya que gracias a éste puedes solucionar varios problemas, como son en la automatización de industrias al momento de querer localizar algún equipo móvil dentro de un área.

A nivel maestría se están investigando y desarrollando protocolos de localización a un salto y multisalto, los cuales son evaluados mediante simulación, con herramientas como Matlab

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