Conclusiones

A continuación se muestra la discusión de las conclusiones y de las aportaciones desarrolladas durante este proyecto de investigación. Se presentan cada una de ellas divididas en la implementación del esquema de modulación en banda base sobre una plataforma de SDR y el diseño del protocolo de control de acceso al medio.

6.2.1

Sobre la implementación del esquema de modulación en banda base en SDR

Para esta implementación, inicialmente se estudiaron las características y propiedades de diversos esquemas de modulación dentro de la literatura. Con base en este estudio se eligió un esquema de modulación que presentara sencillez y robustez cumpliendo con la tasa de datos requerida para la aplicación. Luego de la implementación de este esquema sobre una arquitectura de SDR se realizaron pruebas del sistema con ayuda de un osciloscopio digitalizador de alta tasa de muestreo. Enseguida se presentan las principales conclusiones que se generaron del trabajo realizado en esta etapa.

 La metodología de implementación (basada en el concepto de SDR) del esquema de modulación desarrollada conduce a una solución sencilla y reconfigurable basada en una arquitectura montada sobre procesadores ARM de relativo bajo costo.

 Se incluyó la etapa de IF dentro de la arquitectura de SDR propuesta, realizando pruebas con diferentes frecuencias para esta etapa. En base a ello se pudo determinar que a medida que se establece una frecuencia más alta para dicha etapa, la señal resultante presenta mayor distorsión causada por variaciones de la frecuencia de muestreo del DAC del procesador utilizado para la implementación. Por lo tanto, el establecimiento de la frecuencia portadora utilizada para la etapa de IF depende directamente de la frecuencia máxima de operación de la arquitectura de microprocesadores empleada, la cual dicatminará la máxima frecuencia de muestreo alcanzable. No obstante, es importante dejar un margen entre la frecuencia máxima de muestreo y la frecuencia máxima de operación de la arquitectura SDR utilizada con el fin de reducir los efectos de posibles variaciones en la frecuencia de muestreo del DAC.

 La demodulación y decodificación fuera de línea resultó no ser una tarea trivial, debido a la desviación de frecuencia presentada en la señal modulada (Ver Figura 42). Por esta razón, no fue posible realizar una decodificación automatizada para las señales captadas con el osciloscopio digitalizador. Esta desviación de frecuencia es causada por la falta de precisión por parte de los componentes de la tarjeta utilizada. Sin embargo, gracias a la flexibilidad de los sistemas de SDR sería posible mudar la plataforma de software propuesta hacia una arquitectura de microprocesadores que proporcione una mayor precisión, de manera que se satisfagan las necesidades de la aplicación en cuestión.

6.2.2

Sobre el diseño del protocolo de control de acceso al medio

Se realizó una revisión bibliográfica de los diversos protocolos de control de acceso al medio cuya aplicación estuviera relacionada con la que se pretende en este trabajo de investigación. Se analizaron sus características y propiedades más importantes examinando también sus ventajas y desventajas. A partir de este estudio se diseñó una técnica de control de acceso al medio para redes de sensores de larga distancia. Con el objetivo de evaluar el desempeño de la técnica de acceso al medio propuesta, se implementó un escenario de simulación en el modelador de red OMNeT++. A continuación se presentan las conclusiones más relevantes obtenidas para esta etapa.

 OMNeT++ es una herramienta de simulación de código abierto con una potente interfaz gráfica que ha ganado gran popularidad dentro de la comunidad científica, ofreciendo diversas librerías y modelos de simulación que pueden ser integrados o adaptados a diferentes aplicaciones. Sin embargo, la curva de aprendizaje que se requiere tanto en términos de programación como de la tecnología a evaluar debe considerarse.

 De acuerdo al estudio de protocolos MAC realizado y la aplicación que se planteó en este trabajo de tesis en la cual se considera el manejo de dos tipos de tráfico en las boyas de monitoreo, diseñar un protocolo MAC híbrido capaz de adecuarse al perfil de tráfico de la aplicación resultó ser la mejor opción. Gracias a este esquema híbrido es posible atender las necesidades del tráfico de telemetría y comando y del tráfico generado por los sensores de las boyas por separado aprovechando las ventajas de los esquemas CSMA/CA y TDMA respectivamente.

 Los resultados obtenidos al evaluar el funcionamiento del protocolo considerando diversas cargas de tráfico en la red permitieron demostrar que el protocolo puede cumplir con los requerimientos marcados por el perfil de tráfico previsto. Incluso, de los resultados obtenidos se puede establecer que la técnica MAC propuesta tiene amplios márgenes de tolerancia en términos de carga de tráfico soportada. Específicamente, la técnica propuesta mantiene un comportamiento estable (con un PPP inferior al 10 %) para el doble del tráfico previsto para la información de telemetría y comando y para aproximadamente 5 veces el tráfico previsto para la información proveniente de los sensores de las boyas.

 Para el caso del periodo libre de contención en donde se emplea un esquema basado en TDMA, los resultados permiten inferir que el tamaño de paquete establecido juega un papel importante en términos de caudal eficaz y consumo de potencia. Esto debido a que la distribución y duración de ranuras dependen directamente del tamaño de paquete especificado. Por lo tanto, una mayor generación de paquetes por cada supertrama implica asignar un mayor número de ranuras a cada nodo o en su defecto incrementar la duración de las mismas, lo que impacta indirectamente sobre el consumo de potencia de la red entera.

 Incrementar la duración del periodo basado en contención podría mejorar el desempeño del esquema MAC CSMA/CA para mayores cargas de tráfico. No obstante, esto también implica un aumento del consumo de potencia debido a que el incremento del periodo basado en contención sería a costa de disminuir el periodo de inactividad. Por lo tanto variar la relación entre las duraciones de los periodos del protocolo propuesto implica establecer compromisos entre rendimiento y consumo de potencia.

 Tanto para el esquema basado en CSMA/CA como para el esquema basado en TDMA, los resultados de la evaluación muestran que de manera general, el incrementar el número de nodos en la red no tiene tanto impacto sobre el desempeño de la misma como lo tiene aumentar la carga de tráfico.

 En las condiciones establecidas y de manera general, los resultados muestran que el consumo promedio de potencia de la red durante el periodo basado en contención es menor que el registrado durante el periodo libre de contención. Por lo tanto la mayor parte de la energía se consume durante el uso de esquema basado en TDMA para la transmisión de la información de las boyas, aún y cuando se le implementó un sistema de detección de ranuras inactivas para combatir el desperdicio de energía.