Codificación de canal en redes de sensores inalámbricos

Por Dr. Claudio Valencia, Miembro del grupo ARASEC. claudio.valenciac@usach.cl    •   http://www.arasec.usach.cl

Los últimos avances en dispositivos electrónicos de baja potencia con la capacidad de formar redes de comunicación inalámbrica, conocidos como redes de sensores inalámbricos, han abierto un campo de desarrollo para una variedad de aplicaciones en las que es necesario recolectar información distribuida de diferentes parámetros físicos para su interpretación y análisis, proporcionando una interfaz entre el dominio físico y el digital.

En general, las investigaciones actuales apuntan hacia una eventual proliferación de las redes de sensores inalámbricos que permitan recoger enormes cantidades de información hasta ahora vagamente registrada que contribuirá a la predicción de desastres naturales, el cuidado de cultivos, la mejor gestión de recursos naturales, entre otras. Pero, como cualquier otra tecnología, no está exenta de desafíos que deben ser resueltos, especialmente para aplicaciones que requieren una alta confiabilidad o donde se necesita controlar, en forma remota y en tiempo real, un conjunto de sensores/actuadores, disponiendo de recursos limitados de energía, procesamiento y memoria. Una forma eficiente de mejorar la confiabilidad de la información es el uso de mecanismos correctores de error o codificación de canal que aún no están presentes en las tecnologías asociadas a las redes de sensores inalámbricos. Es por ello que se hace necesario determinar de forma eficiente las características que debería tener un codificador de canal, dadas las restricciones del protocolo asociado. En relación a esto, en el grupo ARASEC (Advanced Research in Automation at Science and Engineering Committee) se ha construido actualmente un conjunto de correctores de error utilizando herramientas provenientes del álgebra combinatorial, por lo que resta analizar los diseños más eficientes para su correcta implementación. Para esto, se pueden utilizar herramientas provenientes de la programación lineal entera, que consiste de un análisis teórico teniendo como función de costo el consumo de energía al utilizar codificadores con diferentes características. Otra alternativa, más experimental y de laboratorio, consiste en un análisis factorial completo que básicamente detecta los factores que más influyen en una determinada función de costo, para posteriormente, dado el conjunto de muestras y experimentos, determinar qué combinación de factores permite obtener un codificador eficiente para la tecnología asociada. Plataforma para experimentación Para la implementación y la realización de experimentos, el laboratorio cuenta con un conjunto de nodos sensores que están compuestos por transceptores Xbee bajo el estándar ZigBee y basados en el protocolo IEEE802.15.4. Estos trabajan a una frecuencia de 2.4GHz con un alcance de hasta 500m con línea de vista y antena dipolo; además se cuenta con sensores y microprocesadores ATmega que utilizan como principal plataforma de programación Arduino y Processing, basados en programación orientada a objetos de lenguaje abierto similares a C++ y Java. Estos recursos fueron adquiridos gracias a los proyectos DICYT USACH 060913KC, del profesor Héctor Kaschel; 060933SYB, del profesor Luis Sánchez, y 061113VC, del profesor Claudio Valencia. El grupo ARASEC está formado por Héctor Kaschel, Claudio Valencia, Gustavo Quezada y José Mardones, estos dos últimos candidatos al Doctorado en Ciencias de la Ingeniería mención Automática. Además, se cuenta con el apoyo del profesor Luis Sánchez y Bernal del Departamento de Matemáticas y Ciencias de la Computación.