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Evaluación del impacto del ciclo de trabajo del transceptor de radio al proceso de formación de redes inalámbricas de sensores multisalto en el contexto de la Internet de las Cosas (IoT)
Evaluation of the impact of the duty cycle on the formation of multihop wireless sensor network process considering the context of the Internet of Things (IoT)
RODOLFO ALEJANDRO HERON CARDENAS
Gabriel Alejandro Galaviz Mosqueda
Salvador Villarreal Reyes
Acceso Abierto
Atribución
Redes Definidas por Software, WSN, SDWSN, SDN-WISE, ContikiMac, Contiki Os, descubrimiento de topología
Software Defined Networks, WSN, SDWSN, SDN-WISE, ContikiMac, Contiki Os, Topology Discover
El paradigma de redes definidas por software (SDN) promete traer beneficios y ser una alternativa de solución para los retos que presentan las redes inalámbricas de sensores (WSN) pertenecientes al Internet de las cosas, por lo cual se han realizado esfuerzos para adaptar este paradigma a los requerimientos de las WSN para formar una red SDWSN. El reto más importante en las WSN es la energía debido a que los nodos están operados por baterías y el elemento que presenta mayor consumo de energía es el de radio de comunicación; esto limita el tiempo de vida del nodo en la red. Por ello se recomienda utilizar técnicas de ciclo de trabajo para disminuir este consumo. El enfoque SDWSN reportado en la plataforma Software Defined Networking solution for Wireless Sensor Networks (SDN-WISE) está diseñado bajo el estándar de las WSN i.e, IEEE 802.15.4 y adapta una capa de ciclo de trabajo en su pila de protocolos, esto lo hace ser el enfoque SDWSN más completo observado en la literatura. Sin embargo, reducir el consumo de energía mediante técnicas de ciclo de trabajo puede presentar costos al proceso de formación y descubrimiento de diferentes topologías en una red SDWSN. Las evaluaciones de las redes SDWSN observadas en la literatura no toman en cuenta el impacto de agregar una capa de este tipo para formar la red. Es por ello que este trabajo de tesis propone evaluar el proceso de formación de una red SDWSN mediante el proceso de descubrimiento de topología del enfoque de SDN-WISE, para determinar el desempeño de utilizar el paradigma de SDN sobre la WSN y medir el costo de utilizar técnicas de ciclo de trabajo en el radio en términos de consumo de energía, tiempo de convergencia y cantidad de paquetes de control generados. La evaluación es llevada a cabo utilizando el simulador de redes Cooja del sistema operativo Contiki y los resultados de esta evaluación son comparados con el proceso de formación de la red del protocolo de enrutamiento de facto de las WSN i.e. Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL).
The paradigm of Software Defined Networks promises to bring benefits and being an alternative of solution to the Wireless Sensor Networks (WSN) challenges that are involved in the Internet of Things. Many approaches have been done to adapt this paradigm to the requirements of the WSN to form an SDWSN network. The most important challenge of the WSN is energy, due to the network nodes are operated by batteries and the element that brings more consumption of energy is the communication radio, which limits the lifetime of the node in the network. Therefore it is recommended to use duty cycle techniques to decrease this consumption. The SDN approach presented in Software Defined Networking solution for Wireless Sensor Networks (SDN-WISE) is designed under the WSN standard, i.e. IEEE 802.15.4 and adapts a duty cycle layer in its network stack. That makes it the most complete approach seen in the literature. However, reducing the energy consumption by duty cycle techniques could bring some tradeoffs to the formation and discovery of differents topology process in an SDWSN network. The evaluations of the SDWSN networks observed in the literature don’t take into account the impact of aggregating a layer of this type to form the network. It is for this reason, that this work of thesis proposes to evaluate the formation of SDWSN network process using the Topology Discovery process of SDN-WISE, in order to determine the performance of using the SDN paradigm over the WSN and measure the cost of using duty cycle techniques on the radio, in terms of energy consumption, convergence time and overhead. The evaluation is made using the network simulator Cooja of ContikiOS and the evaluation results are compared with the formation of the network process of the de facto routing protocol of the WSN i.e. Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL).
CICESE
2019
Tesis de maestría
Español
Heron Cárdenas, R.A. 2019. Evaluación del impacto del ciclo de trabajo del transceptor de radio al proceso de formación de redes inalámbricas de sensores multisalto en el contexto de la Internet de las Cosas (IoT). Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 128 pp.
INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS
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