Prototipo de evaluación de una red de sensores inalámbrica basada en el protocolo 6LoWPAN

Abstract

This Ending Degree Project introduces 6lowpan as a communication protocol in a wireless sensor network. A Wireless Sensor Network (WSN) is a set of autonomous devices called sensor nodes or motes capable of using sensors for taking measurements of the area where they are deployed. The deployment, in addition, is conditioned by the radio range of the devices. WSNs are also limited by physical restrictions, such as the available memory, battery, as well as low computing capacity and a low data transmission rate. With the aim of evaluating the correct operation of the 6lowpan protocol in a WSN, a prototype of wireless sensor network will be developed. The prototype will be integrated by three main elements: sensor nodes, gateway, and base station. Sensor nodes take readings and send these data to the base station. The gateway acts as a bridge between the sensor network and the base station, and enables communication between the two parts. Finally, a base station that will be the final device where sensor node data will be received and stored in a data base. Using 6LoWPAN protocol motes will send two types of messages. The first one, contains the temperature measurement obtained using a sensor board. The second one collects statistics at different network stack layers. This prototype will be validated through several scenarios that will test the different features offered by the prototype implemented. The result of the evaluation shows the correct functioning of the prototype as well as the advantages and disadvantages of the use of using 6LoWPAN.

Este trabajo de fin de grado introduce 6LoWPAN como protocolo de comunicación dentro de una red de sensores inalámbrica. Una red de sensores inalámbrica o Wireless Sensor Network (WSN) es un conjunto de dispositivos autónomos capaces de emplear sensores para tomar mediciones en la zona donde son desplegados. El despliegue, además, está condicionado por el radio de acción de los dispositivos. Las redes de sensores inalámbricas están limitadas también por las restricciones físicas, como la memoria disponible o la duración de las baterías, así como por una baja capacidad de cómputo y tasa de datos. Para validar el correcto funcionamiento del protocolo 6LoWPAN se empleará un prototipo de red de sensores inalámbrica. El prototipo estará formado por tres elementos. Primero, nodos sensores que tomen lecturas y envíen los datos a la estación base. Segundo, un nodo gateway que actúe como puente entre la red de sensores y la estación base y permita que se produzca la comunicación entre las dos partes. Por último, una estación base que será el dispositivo final donde se recibirán los datos que envían los nodos sensores y se almacenaran en una base de datos. Utilizando el protocolo 6LoWPAN los nodos sensores enviarán dos tipos de mensaje. El primero, contendrá la medición de temperatura que haya obtenido mediante una placa de sensores. El segundo, recopilará estadísticas sobre los protocolos de red. Esto prototipo será validado a través de una serie de escenarios que prueban las diferentes funcionalidades que ofrece la implementación desarrollada. Los resultados de la evaluación muestran que el funcionamiento del prototipo desarrollado es correcto así como las ventajas e inconvenientes del uso de 6LoWPAN.