El presente proyecto de investigación se ha enmarcado dentro del diseño de una plataforma de integración hardware-software para un testbed de redes de sensores inalámbricas, cuyo principal objetivo es dar soporte a prototipos basados en nodos Cookies y facilitar el desarrollo de aplicaciones con dicha tecnología. Son muchos los avances que se pueden encontrar en la comunidad científica relacionados con la creación y mantenimiento de bancos de pruebas de nodos inalámbricos, con el fin de brindar una herramienta real como base para el estudio de diversas líneas de investigación en este campo, tanto desde el punto de vista software, como desde el nivel hardware.
Tal y como se ha descrito en el estado de la técnica, existen principalmente dos tipos de enfoques en el desarrollo de estos testbeds para redes de sensores. Por un lado aquellos en los que se parte de nodos comerciales muy extendidos, tales como los Telos o MicaZ, y se desarrollan aplicaciones en función de los recursos que dichos dispositivos proporcionan. Por otro lado se encuentran aquellos grupos de investigación que optan por diseñar sus propios nodos hardware a partir de los requisitos mínimos de las redes de sensores (flexibilidad, baja tasa de transferencia de datos, bajo consumo de energía, autonomía), para luego tener un mayor control de todo el sistema con el fin de adaptarse más fácilmente a los entornos de aplicación.
El Centro de Electrónica Industrial se incluye dentro de este último grupo, en el que se ha creado una completa plataforma hardware modular para redes de sensores inalámbricas basada en la flexibilidad, adaptabilidad y robustez de los nodos. Pero para poder explotar los recursos que esta plataforma posee, es necesario contar con una herramienta que permita gestionar las características de los nodos Cookies y que asegure la operatividad de los mismos dentro de los entornos de aplicación en los que serán desplegados.
Es por ello que en este proyecto de investigación se han diseñado y desarrollado los controladores necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de todos los periféricos y funcionalidades incluidas en la plataforma hardware. En tal sentido, se han implementado bibliotecas software soporte del nodo Cookie, las cuales permitirán a los desarrolladores que trabajen con esta tecnología lograr un mayor nivel de abstracción y, con solo unos pocos ajustes, gestionar todos los recursos de la plataforma de forma rápida e intuitiva.
Además del aporte de dichas bibliotecas para el control del nodo inalámbrico, en este proyecto se ha expuesto la necesidad de ir un paso más adelante en dicha gestión. Se plantea la necesidad de contar con un mecanismo que permita estandarizar la forma en la que se comunican los nodos inalámbricos desde el nivel de aplicación y que fije las directrices para el entendimiento entre los dispositivos, con el objetivo final de
poder controlar de forma inalámbrica todos los recursos que estos poseen. Esto ha dado paso al diseño e implementación de un Perfil de Aplicación adaptado a las necesidades de la plataforma Cookies y con el que se logra una total gestión no solo desde el punto de vista del nodo, sino también de la red inalámbrica como un todo. Para lograr tales objetivos ha sido necesario realizar ajustes no solo a nivel software, sino también desde el punto de vista hardware para poder realizar de forma efectiva las tareas de configuración y depuración remota. Funcionalidades tales como la programación de los dispositivos de manera inalámbrica, configuración remota, estado de la red, mapa de conexión, gestión de sensores y consumo de energía de los nodos han sido implementadas. El perfil de aplicación proporciona el medio con el que los nodos pertenecientes a la red inalámbrica pueden interactuar entre sí de manera efectiva, siendo capaces de intercambiar información relativa al entorno de aplicación y funcionar de forma conjunta para lograr las tareas de monitorización necesarias.
Gracias a estos desarrollos se ha logrado el objetivo final del presente proyecto, que es la creación de un testbed para redes de sensores inalámbricas basado en nodos Cookies, que permita explotar todas las características del perfil de aplicación diseñado y los recursos hardware disponibles. Para tal fin, se ha implementado una interfaz de usuario basado en un repertorio de comandos de ejecución desde una estación central de control, que permiten interactuar de forma rápida e intuitiva con la red inalámbrica.
Desde dicha interfaz se pueden utilizar todas las funciones desarrolladas en el perfil de aplicación para controlar los nodos inalámbricos, realizar configuraciones en tiempo real sobre la plataforma y monitorizar el entorno real de aplicación mediante los sensores implementados. Además de ello, es posible realizar ajustes a nivel de red en caso de ser necesario.
Se ha comprobado el correcto funcionamiento de todos y cada uno de los bloques funcionales diseñados no solo mediante el testbed implementado, sino también mediante proyectos en los que ha sido necesario realizar un control exhaustivo de la plataforma inalámbrica. Los entornos de aplicación en los que se han usado los desarrollos expuestos en este trabajo de investigación han representado grandes retos y dificultades que han contribuido a que finalmente se obtuviese un sistema totalmente robusto y adaptado a necesidades reales de aplicación.
Esta plataforma de integración hardware-software da lugar a facilitar el prototipado rápido de aplicaciones y la adaptabilidad de los nodos a diferentes entornos, con solo realizar unos pocos ajustes de configuración. El testbed proporciona un camino hacia la apertura de nuevas líneas de investigación dentro de las redes de sensores y el estudio de nuevos métodos para contribuir a la eficiencia en la monitorización de entornos reales de aplicación.