Diseño de una red basada en tecnología de radio de ultra baja potencia para comunicaciones fiables en IoT

Abstract

Las tecnologías emergentes se orientan a facilitar las comunicaciones humano-máquina, de manera específica en el ámbito de la Internet de las Cosas (IoT), cuyas aplicaciones se orientan a lograr una comunicación energéticamente eficiente. Los mecanismos de control de acceso al medio (MAC) pueden aportar notablemente al consumo de energía en un ciclo de trabajo. En los últimos años se han implementado redes de sensores para aplicaciones IoT por medio de receptores wake-up radio, obteniendo ultra bajo consumo de energía. En este trabajo se presenta un protocolo MAC para transmisión de datos síncronos en una red IoT basada en wake-up radio, consideramos la probabilidad de acceso satisfactorio como métrica de análisis y la evaluamos en función de la topología de la red. La evaluación del protocolo MAC se realiza en escenarios con diferentes cargas de tráfico; las variables intervinientes son analizadas con la finalidad de garantizar comunicaciones IoT fiables.

Para ello, se implementó un modelo de simulación por eventos discretos de una red wake-up radio en Matlab, operando con nodos en los estados de sueño profundo, sueño ligero y activo, que desencadenan mensajes de multidifusión. El rendimiento de la red propuesta se basa en la medición de la probabilidad de acceso satisfactorio en cada intento de transmisión; adicionalmente se evalúan variables como el retardo y energía. Para garantizar comunicaciones fiables se configuran parámetros de la red tales como retransmisiones permitidas y el tamaño de la ventana de contención para mantener una probabilidad de acceso satisfactorio mayor o igual al 95%.