Presentaci

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Escuela Politécnica Nacional
Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones
Comunicaciones Inalámbricas
Ph.D. Iván Bernal
TOPOLOGIA Y CONTROL EN REDES INALAMBRICAS Y
SENSORES DE REDES
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PROYECTO No 3
Integrantes
Apolo Francisco
Armendariz Juan Carlos
Astudillo Verónica
Ayala Daniel
Bayas Edgar
22 de noviembre del 2006
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BIENVENIDO
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Ad Hoc y Sensores de Redes

• EL FUTURO DE LAS COMUNICACIONES INALÁMBRICAS
• -REDES AD HOC
• - Características típicas de redes ad
  hoc inalámbricas
• - Algunas aplicaciones de las redes ad
  hoc
• -SENSORES DE RED INALÁMBRICA
• - Características típicas de redes de
  sensores
• - Algunas aplicaciones de las redes
  ad hoc
• DESAFÍOS
• - Redes Ad Hoc
• - Redes Inalámbricas de Sensores

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EL FUTURO DE LAS COMUNICACIONESINALAMBRICAS

• La comodidad y los costos
  relativamente bajos de los equipos que manejan
  tecnología inalámbrica han permitido su amplia
  difusión en el mercado actual, especialmente en
  combinación de la tecnología alámbrica como es el
  caso de las redes móviles. Actualmente muchos
  científicos, empresas y compañías tratan de
  vencer los desafíos que existen y que no permiten
  maximizar su uso.

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REDES AD HOC.

• Este tipo de redes no necesita de un access
  point permitiendo que los
• usuarios se comuniquen directamente con los
  nodos de las redes a
• través de transmisores inalámbricos.
• Se pretende desarrollar ampliamente este
  tipo de tecnología ya sea para ser utilizada sola
  o como complemento de la tecnología ya existente

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CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE REDES AD HOC
INALÁMBRICAS

• REDES HETEROGENEAS. Es aplicable en una área de
  desastre en donde se disponen de equipos tales
  como celulares, pdas, laptop, etc. y se necesita
  que estos dispositivos puedan comunicarse.
• MOVILIDAD. El usuario esta en constante
  movimiento, y pese a esto no se debe perder la
  comunicación.
• REDES RELATIVAMENTE DISPERSAS. La implementación
  de estas redes es justificado para nodos lejanos.

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ALGUNAS APLICACIONES DE LAS REDES AD HOC

• ENTREGA DE INFORMACIÓN EN AREAS URBANAS Y
  AUTOPISTAS. Con ayuda de un gps se puede dar
  información en tiempo real de las condiciones del
  tráfico vehicular esto ayuda a evitar los
  embotellamientos para esto se debe instalar
  equipos de radios.
• ACCESO A INTERNET DESDE CUALQUIER LUGAR. Desde
  cualquier lugar se puede realizar la conexión de
  internet a través un medio inalámbrico, es decir,
  si un usuario esta conectado al internet el
  dispositivo que el usuario este utilizando se lo
  puede utilizar como un puente acceder al internet
  y así sucesivamente el área de cobertura
  crecería.
• ENTREGA DE LA LOCALIZACIÓN Y ESTADO DE
  INFORMACIÓN.- Para mostrar información que
  identifique a los diversos lugares, tales como
  ubicación, lugares de visita, etc...

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SENSORES DE RED INALAMBRICA(WSN)

• Este tipo de redes es un tipo particular de
  redes ad hoc.
• Las redes inalámbricas de sensores (WSN por
  sus siglas en inglés) están conformadas por
  pequenos nodos de sensado de bajo costo que
  realizan lecturas de parámetros tales como
  temperatura, humedad, luminosidad,
  aceleración,etc. Estos nodos multifuncionales y
  multipropósito tienen características mínimas muy
  limitadas, tanto en comunicación como en
  procesamiento y memoria. Estas características
  obligan a que los nodos de sensado cooperen para
  lograr comunicarse a mayor distancia o para
  procesar mayores volúmenes de información. Una
  WSN es capaz de autoorganizarse,funcionar de
  manera desatendida, y puede estar conformada por
  cientos o incluso miles de nodos.

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CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE REDES DE SENSORES

• REDES HOMOGENEAS.- Cada nodo posee las misma
  propiedades especialmente si son nodos de
  comunicación, existe un caso particular en el
  cual no necesariamente se debe acatar esta
  propiedad, el caso particular se da cuando se
  desea realizar una ampliación de la red.
• RED ESTACIONARIA O CUASI-ESTACIONARIA.- Los nodos
  que forman parte de un WSN, son fijos o tienen un
  movimiento muy lento. Debido a la amplia
  aplicación de WSN existe excepciones y una de
  ellas es los sensores colocados en animales para
  detectar sus movimientos.
• RED RELATIVAMENTE DISPERSADA.- En una red
  inalámbrica de sensores, los nodos están
  dispersos en una grande región geográfica, por lo
  que una comunicación 1-persistente (es decir muy
  propensa a colisiones) no se da.
• TAMAÑO DE LA RED GRANDE.- El rango de nodos en
  una red es desde unas pocas decenas hasta unos
  miles de nodos.

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ALGUNAS APLICACIONES DE LAS REDES DE SENSORES

• MONITOREO DE LA TEMPERATURA OCEÁNICA PARA
  PROYECCIONES MEJORADAS DEL CLIMA.- Uno de los
  factores influyentes en el clima es la
  temperatura de las grandes masas de agua como los
  océanos , por lo que se podría colocar sensores
  en dichas aguas para lograr un monitoreo de las
  mismas y poder ayudar a la ciencia con nuevos
  avances.
• DETECCIÓN DE INTRUSOS.- En ambientes en cuyo caso
  el acceso es restringido, se puede utilizar
  sensores asociados a cámaras que permiten
  identificar a personas no autorizadas y por medio
  de alarmas dar una alerta a tiempo.
• PREDICCIÓN DE AVALANCHA.- Uso de sensores
  asociados a GPS para predecir desplazamientos de
  grandes cantidades de nieve.

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DESAFÍOS
Pese a estar tan desarrolladas las redes Ad Hoc y
de sensores, no tiene muchas aplicaciones debido
a ciertos conflictos que aún no han sido
resueltos.

• Redes Ad-Hoc
• - Conservación de Energía
• - Topologías de redes no estructuradas y/o
  variantes en el tiempo
• - Comunicaciones de baja calidad
• - Cómputo obligado de recursos
• - Escalabilidad
• - Interoperabilidad
• - Definición de un modelo de negocios
  factible
• - Cooperación estimulada entre nodos
• Redes Inalámbricas de Sensores
• - Conservación de energía
• - Comunicaciones de baja calidad
• - Cómputo obligado de recursos
• - Procesamiento de datos
• - Escalabilidad
• - Carencia de fáciles aplicaciones
  comerciales

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REDES AD HOC

• La implementación de redes ad hoc ha atraído
  ampliamente el interés de los investigadores, de
  tal manera que se ha establecido diseños y
  estándares como 802.11 y Bluetooth para este tipo
  de redes, permitiendo así comunicación sin
  necesidad de infraestructura.
• Actualmente existen algunos conflictos en
  cuanto a la implementación práctica de redes ad
  hoc.

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DESAFÍOS DE LAS REDES AD HOC

• CONSERVACIÓN DE ENERGÍA.- Se pretende hacer que
  la cantidad limitada de energía de la batería de
  cada unidad ad hoc sea tratada de la manera más
  eficiente.
• TOPOLOGÍAS DE REDES NO ESTRUCTURADAS Y/O
  VARIANTES EN EL TIEMPO.- Lograr optimizar el
  rendimiento de los protocolos ad hoc es algo muy
  difícil de lograr, debido a que si bien es cierto
  la topología de las redes de estos nodos móviles
  es normalmente no estructurados, puede ser
  alterado con el tiempo debido al daño de uno que
  otro nodo, o por su movimiento mismo.
• COMUNICACIONES DE BAJA CALIDAD.- Una red ad hoc
  debería ser lo suficientemente fuerte como para
  soportar condiciones extremas ambientales a las
  que las redes inalámbricas están frecuentemente
  sujetas, así como también debería soportar
  cambios en periódos de tiempo en que las redes
  están fuera de servicio
• CÓMPUTO OBLIGADO DE RECURSOS.- Tanto la energía
  como el ancho de banda son recursos escasos de
  este tipo de redes, para lo cual se pretende
  desarrollar protocolos en los cuales pese a este
  inconveniente se logre la eficiencia deseada.
• ESCALABILIDAD.- Los protocolos asociados a las
  redes ad hoc deben permitir que dichas redes
  consigan trabajar con muchos nodos, sin causar
  problemas.

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Si se pretende establecer una red ubicuo, se
debe tomar en cuenta además los siguientes
desafíos

• INTEROPERABILIDAD.- Se pretende conseguir un
  Handoff de red un tanto complicado, debido a que
  se trata de hacer una conversión de redes sin
  interrumpir sus aplicaciones.
• DEFINICIÓN DE UN MODELO DE NEGOCIOS FACTIBLE.- En
  una red ubicuo no esta claramente definido que
  infraestructura realizará la facturación y que
  reglas se van ha fijar para el roaming entre
  diversas redes.
• COOPERACIÓN ESTIMULADA ENTRE NODOS.- Se pretende
  mediante la implementación de protocolos
  conseguir una participación voluntaria de los
  nodos usados en la red.

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REDES INALÁMBRICAS DE SENSORES
Hay mucho interés por parte de la ciencia en
desarrollar todo un campo relacionado con
sensores. Actualmente hay muchas compañías e
industrias que han desarrollado prototipos y
otras que han producido sensores, pero que por
diversas condiciones del mercado y su limitada
aplicación no se atreven a desarrollar redes de
sensores. Este tipo de redes también tiene
asociado estándares como son 802.15.4 (Zeeg
Bee), que define protocolos a nivel de capa
física y MAC. Pese a su gran desarrollo aún no
hay un campo especifico de aplicación.
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DESAFÍOS DE LAS REDES INALÁMBRICAS DE SENSORES

• CONSERVACIÓN DE ENERGÍA.- Debido al tamaño
  reducido de los nodos el ahorro de consumo de
  energía es vital en este tipo de redes, ya que es
  casi imposible la recarga y se pretende lograr su
  máxima eficiencia.
• COMUNICACIONES DE BAJA CALIDAD.- Se pretende
  aplicar sensores en ambientes cuyas condiciones
  climáticas son extremas, por lo que la calidad de
  la radiocomunicación puede ser muy pobre,
  dificultando así la detección.
• OPERACIÓN EN AMBIENTES HOSTILES.- Se deben
  establecer protocolos que sean fuertes ante
  posibles fallas de los sensores, debido a que los
  ámbitos de acción serás ambientes hostiles que
  requieren nodos físicos diseñados con mucho
  cuidado.
• CÓMPUTO OBLIGADO DE LOS RECURSOS.- Los recursos
  disponibles son aún más críticos en este tipo de
  redes que en las redes ad hoc, por lo que los
  protocolos a desarrollar deberían conseguir una
  Calidad del Servicio lo más alta posible.

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• PROCESAMIENTO DE DATOS.- Se crea un mecanismo de
  agregación en la cual la información captada por
  el sensor es agregada a los datos de nodos que se
  encuentran cerca, el problema está en que dichos
  niveles de agregación y compresión de la
  información deberían permitir al usuario obtener
  la cantidad de datos requerida.
• ESCALABILIDAD.- Se debe considerar protocolos en
  los cuales una red pueda extenderse al uso de
  múltiples nodos.
• CARENCIA DE FÁCILES APLICACIONES COMERCIALES.-
  Muchas compañías han desarrollado sensores para
  el mercado, pero se les hace muy complicado
  desarrollar redes de sensores ya que los campos
  de mercado son específicos y limitan a los
  posibles clientes, lo cual no sería un beneficio
  para la empresa.

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BIBLIOGRAFÍA

• Santi, Paolo. Topology control in wireless ad hoc
  and sensor networks. Chapter . 2005

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN !!!