Evaluación de tecnologías inalámbricas de área personal

Resum

La enorme evolución que se ha producido en la última década en el campo de las comunicaciones inalámbricas y de las plataformas de computación para electrónica de consumo, ha convertido el denominado Internet de las cosas (IoT) en una realidad tangible cuya eclosión parece inminente. En este marco, las tecnologías inalámbricas de área personal se configuran como el tejido base que va a permitir la conexión de multitud de objetos inteligentes, muchos de ellos con limitaciones de consumo y capacidad de proceso, a una red única de área global. Así pues, la capacidad de las tecnologías WPAN existentes para ofrecer una respuesta adecuada a las diferentes necesidades puede condicionar el éxito de la IoT y ser determinante en el desarrollo de su potencial para el soporte de aplicaciones novedosas. En esta Tesis se lleva a cabo un estudio y evaluación de las prestaciones en términos de consumo y retardo de varias tecnologías inalámbricas para redes de área personal. En concreto, se analizan las tecnologías estándares que en el momento actual cuentan con un amplio despliegue e implantación en dispositivos y sistemas comerciales, y son estándares abiertos cuya especificación se puede consultar y para los que hay diversas herramientas de desarrollo disponibles: Bluetooth, Bluetooth low energy y ZigBee. Las aportaciones de esta tesis no han estado encaminadas a una comparativa entre las tecnologías estudiadas, ya que en la situación actual cada una de ellas tiene su nicho de aplicación y en la práctica no deben considerarse como rivales. Para cada una de ellas se realiza un análisis de las distintas versiones de las especificaciones a nivel de arquitectura de protocolos y topologías de red, así como un estudio del estado del arte. Este análisis establece la base para poder desarrollar modelos analíticos del comportamiento energético de las citadas tecnologías, lo que constituye uno de los principales objetivos de la Tesis. Estos modelos han sido validados experimentalmente mediante la caracterización de diversas implementaciones de dispositivos comerciales para las tecnologías evaluadas. Durante el desarrollo de las pruebas experimentales, se ha hecho uso de herramientas ya disponibles para las pilas de protocolos de cada una de las tecnologías, así como de otras herramientas personalizadas creadas ex profeso. La metodología de trabajo desarrollada, basada en pruebas sobre sistemas reales, permite también comprobar hasta qué punto se aproxima su comportamiento al previsto en casos más ideales, así como determinar las principales limitaciones que pueden encontrarse en el funcionamiento de la tecnología actual. Además, constituye una de las aportaciones frente a otros estudios realizados sobre las mismas tecnologías y presentes en la literatura científica. En este sentido cabe destacar que el estudio del estado del arte llevado a cabo para las diferentes tecnologías muestra que aunque los estudios teóricos y las evaluaciones realizadas mediante simulación siguen siendo necesarios, convenientes, y ampliamente utilizados, existe un creciente interés por contrastar los resultados mediante pruebas en plataformas basadas en dispositivos comerciales en los casos en los que es posible. La evaluación de las tecnologías ZigBee y Bluetooth low energy ha demostrado su potencial para ofrecer el soporte necesario para conectar objetos inteligentes a la Internet de las cosas. No obstante, ambas tecnologías presentan todavía ciertas limitaciones que están intentando vencer mediante la incorporación de nuevas características a sus especificaciones, lo que deja abierta la puerta a nuevos estudios tal y como se plantea en las líneas futuras de esta Tesis.