Este documento es la tesis de ingeniería de Jimena Garbarino sobre protocolos para redes inalámbricas de sensores. La tesis introduce el tema de las redes de sensores inalámbricos, describe varios tipos de aplicaciones, estándares de comunicación empleados y protocolos de red propuestos. Luego, detalla el diseño de una simulación en Omnet++ para evaluar y comparar protocolos, incluyendo métricas de evaluación. Finalmente, presenta la implementación de módulos de red específicos, como diseminación de

1. Protocolos para redes inal´mbricas de sensores
a
Tesis de Ingenier´ en Inform´tica
ıa a
Jimena Garbarino
jimena@gmail.com
Directora
Lic. Adriana Echeverr´
ıa
Universidad de Buenos Aires
Facultad de Ingenier´
ıa
7 de noviembre de 2011

2. 2

3. Agradecimientos
A mi mam´ Isabel Ubiedo y a mi pap´ Eduardo Antonio Garbarino.
a a
A Sergio.
A mi directora de tesis, Lic. Adriana Echeverr´ıa.
A toda mi familia, que hace tiempo que no los veo porque estaba estudiando.
A mi hermana Florencia por insistir con que me reciba para reunirnos en
una fiesta.
A todos los que me dieron aliento y me ayudaron de distinta manera: Maxi,
Julia, Ale, Mariano MP y Naranjita, Valeria, Marcela, Agust´ ın.
´
A los profesores que me inspiraron en los comienzos: Ing. Jorge Alvarez Juli´,
a
Ing. Ricardo Sirne, Lic. Rina Lombardi, Ing. Osvaldo Cl´a, Ing. Leopoldo
u
Carranza. A mis primeros tres jefes.
A todos mis otros compa˜eros de facultad o del trabajo, a los que perse-
n
gu´ por los pasillos o por e-mail con alguna pregunta, especialmente a los
ı
que me ayudaron a aprobar la ultima materia.
´
3

4. 4

5. ´
Indice general
1. Introducci´n
o 17
1.1. Motivaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
o
1.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3. Organizaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
o
2. Redes inal´mbricas de sensores
a 21
2.1. Introducci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . . . . . 21
2.1.1. Topolog´ . . . . . . . . . . . . . . . . .
ıa . . . . . . . . 23
2.1.2. Nodo sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.3. Cuestiones de dise˜o . . . . . . . . . . .
n . . . . . . . . 26
2.2. Tipos de aplicaci´n . . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . . . . . 29
2.2.1. Detecci´n y reporte de eventos . . . . .
o . . . . . . . . 29
2.2.2. Recolecci´n de datos y reporte peri´dico
o o . . . . . . . . 31
2.2.3. Consulta iniciada por sumidero . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.4. Seguimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.5. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3. Est´ndares de comunicaci´n . . . . . . . . . . .
a o . . . . . . . . 33
2.3.1. Bluetooth y Wi-Fi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3.2. Est´ndar IEEE 802.15.4-2006 . . . . . .
a . . . . . . . . 35
2.3.3. ZigBee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.3.4. WirelessHART . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3. Protocolos de red 55
3.1. Problema del encaminamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2. Encaminamiento jer´rquico . . . . . . . . .
a . . . . . . . . . . 57
3.2.1. Caracter´
ısticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.2. LEACH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3. Encaminamiento geogr´fico . . . . . . . . .
a . . . . . . . . . . 62
3.3.1. Caracter´
ısticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.2. Por coordenadas virtuales . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.4. Encaminamiento centrado en los datos . . . . . . . . . . . . . 69
3.4.1. Caracter´
ısticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.4.2. Energy-Aware Data-Centric Routing . . . . . . . . . . 70
5

6. ´
INDICE GENERAL
3.5. Diseminaci´n de inter´s . .
o e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.5.1. Caracter´ısticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.5.2. SPIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.6. Consciencia de la energ´ .
ıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.6.1. Introducci´n . . . .
o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.6.2. M´tricas de energ´ .
e ıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.6.3. Flow Augmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4. Dise˜ o de la simulaci´n con Omnet++
n o 89
4.1. ¿Qu´ es Omnet++? . . . . . . . . . . . . . . .
e . . . . . . . . 89
4.1.1. Introducci´n . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . . . . . 89
4.1.2. Conceptos de modelado . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.1.3. Descripci´n de red . . . . . . . . . . . .
o . . . . . . . . 90
4.1.4. Conceptos de simulaci´n . . . . . . . . .
o . . . . . . . . 92
4.1.5. Ambiente de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.1.6. Definici´n de un m´dulo simple . . . . .
o o . . . . . . . . 94
4.1.7. Simulaci´n . . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . . . . . 97
4.1.8. Herramientas de an´lisis . . . . . . . . .
a . . . . . . . . 97
4.2. Dise˜o de la red . . . . . . . . . . . . . . . . .
n . . . . . . . . 100
4.2.1. MiXiM 2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.2.2. Modelo de dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.2.3. Topolog´ . . . . . . . . . . . . . . . . .
ıa . . . . . . . . 105
4.2.4. Tama˜o del terreno y densidad de nodos
n . . . . . . . . 105
4.2.5. Modelo de despliegue . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.2.6. Modelo de aplicaci´n . . . . . . . . . . .
o . . . . . . . . 107
4.2.7. Resumen del dise˜o . . . . . . . . . . .
n . . . . . . . . 108
4.3. M´tricas de evaluaci´n . . . . . . . . . . . . . .
e o . . . . . . . . 108
4.3.1. Vida util del sistema . . . . . . . . . . .
´ . . . . . . . . 108
4.3.2. Eficiencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.3.3. Uso de la energ´ . . . . . . . . . . . . .
ıa . . . . . . . . 110
4.3.4. Calidad de servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.3.5. M´tricas no consideradas . . . . . . . .
e . . . . . . . . 112
4.3.6. M´tricas seleccionadas . . . . . . . . . .
e . . . . . . . . 113
5. Implementaci´n de m´dulos de red
o o 115
5.1. Definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2. Diseminaci´n de inter´s con M-SPIN
o e . . . . . . . . . . . . . . 116
5.2.1. Caracter´ısticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.2.2. Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.2.3. Complejidad M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.2.4. Detalles de implementaci´n .
o . . . . . . . . . . . . . . 131
5.2.5. Pseudoc´digo . . . . . . . . .
o . . . . . . . . . . . . . . 135
5.3. Consciencia de recursos con SAMF . . . . . . . . . . . . . . . 138
5.3.1. Caracter´ısticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6

7. ´
INDICE GENERAL
5.3.2. Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
5.3.3. Complejidad M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.3.4. Detalles de implementaci´n .
o . . . . . . . . . . . . . . 147
5.3.5. Pseudoc´digo . . . . . . . . .
o . . . . . . . . . . . . . . 149
5.4. M´dulo de t´cnica mixta: EA-SPIN .
o e . . . . . . . . . . . . . . 153
5.4.1. Dise˜o . . . . . . . . . . . . .
n . . . . . . . . . . . . . . 153
5.4.2. Especificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.4.3. Complejidad M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
5.4.4. Detalles de implementaci´n .
o . . . . . . . . . . . . . . 161
5.4.5. Pseudoc´digo . . . . . . . . .
o . . . . . . . . . . . . . . 164
5.5. Resumen de m´dulos desarrollados .
o . . . . . . . . . . . . . . 167
6. Simulaci´n y conclusiones
o 169
6.1. Escenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.2. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.2.1. Complejidad M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.2.2. M´tricas obtenidas . . . . . . . . . . . .
e . . . . . . . . 172
6.2.3. An´lisis de confiabilidad . . . . . . . . .
a . . . . . . . . 188
6.2.4. Consciencia de energ´ . . . . . . . . . .
ıa . . . . . . . . 189
6.2.5. Experiencia con MiXiM 2.1 y Omnet++ 4.1 . . . . . . 191
6.3. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
6.4. Resumen de aportes del trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
6.5. Trabajo futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Ap´ndices
e 194
A. Glosario 197
B. M´tricas
e 203
B.1. Recopilaci´n de m´tricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
o e
B.2. M´tricas de simulaciones espec´
e ıficas . . . . . . . . . . . . . . 206
C. Modificaciones a MiXiM 2.1 209
C.1. Energ´ de transmisi´n
ıa o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
C.2. Total de mensajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
C.3. Energ´ residual . . . .
ıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
C.4. Sensibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Referencias 213
7

8. ´
INDICE GENERAL
8

9. ´
Indice de figuras
2.1. Infraestructura de una red inal´mbrica de sensores .
a . . . . . 22
2.2. Componentes de hardware del nodo sensor . . . . . . . . . . . 25
2.3. Componentes de software del nodo sensor . . . . . . . . . . . 26
2.4. Pila gen´rica de protocolos del nodo sensor . . . . .
e . . . . . 27
2.5. Nodo sensor MicaZ de MEMSIC . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6. Tipos de aplicaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . . 34
2.7. Estructura del paquete de capa f´ ısica IEEE 802.15.4 . . . . . 36
2.8. Superframe de IEEE 802.15.4 CSMA ranurado . . . . . . . . 37
2.9. Capas de protocolos de ZigBee . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.10. Red ZigBee estrella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.11. Red ZigBee malla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.12. Pila de protocolos WirelessHART . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.13. Malla WirelessHART . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.1. Jerarqu´ virtual en una red de sensores . . . . . . . .
ıa . . . . 58
3.2. Topolog´ de red en LEACH . . . . . . . . . . . . . . .
ıa . . . . 59
3.3. Encaminamiento geogr´fico . . . . . . . . . . . . . . .
a . . . . 62
3.4. Encaminamiento geogr´fico en presencia de obst´culos
a a . . . . 63
3.5. Nodos per´ ımetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.6. M´quina de estados del nodo EAD . . . . . . . . . . .
a . . . . 71
3.7. De estado indefinido a estado hoja . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.8. Ejemplo de agregaci´n de datos camino al sumidero .
o . . . . 73
3.9. Implosi´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . 76
3.10. Superposici´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . 76
3.11. Negociaci´n SPIN pasos 1 y 2 . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . 79
3.12. Negociaci´n SPIN pasos 3 y 4 . . . . . . . . . . . . .
o . . . . 80
3.13. Negociaci´n SPIN pasos 5 y 6 . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . 80
3.14. Desempe˜o no ´ptimo de FA . . . . . . . . . . . . . .
n o . . . . 87
4.1. Vista de dise˜o de una red Omnet++ . . . . . . .
n . . . . . . 91
4.2. Dise˜o del nodo como m´dulo compuesto . . . . .
n o . . . . . . 91
4.3. Perspectiva de Simulaci´n de Omnet++ en Eclipse
o . . . . . . 94
4.4. Configuraci´n de ejecuci´n en Omnet++ . . . . . .
o o . . . . . . 97
9

10. ´
INDICE DE FIGURAS
4.5. Gr´fico de secuencia en Omnet++ . . . . . . . . .
a . . . . . . 98
4.6. Navegador de vectores y escalares en Omnet++ . . . . . . . . 99
4.7. Gr´fico de barras en Omnet++ . . . . . . . . . . .
a . . . . . . 99
4.8. Potencia de transmisi´n del tranceptor TI CC2420
o . . . . . . 104
5.1. Etapa de descubrimiento de distancia al sumidero . . . . . . . 117
5.2. Jerarqu´ de m´dulos de diseminaci´n . . . . . . . . . . . . . 132
ıa o o
6.1. Escenario 1 - Latencia media en el sumidero . . . . . . . . . . 172
6.2. Escenario 1 - Tasa de ´xito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
e
6.3. Escenario 1 - Overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
6.4. Escenario 1 - Total de energ´ de transmisi´n . . . . . . . . . 173
ıa o
6.5. Escenario 1 - Media y m´xima de saltos . . . . . . . . . . . . 174
a
6.6. Escenario 1 - Media y desviaci´n de energ´ de transmisi´n . 174
o ıa o
6.7. Escenario 2 - Latencia media en el sumidero . . . . . . . . . . 175
6.8. Escenario 2 - Tasa de ´xito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
e
6.9. Escenario 2 - Overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
6.10. Escenario 2 - Total de energ´ de transmisi´n . . . . . . . . . 176
ıa o
6.11. Escenario 2 - Media y m´xima de saltos . . . . . . . . . . . . 177
a
6.12. Escenario 2 - Media y desviaci´n de energ´ de transmisi´n . 177
o ıa o
6.13. Escenario 3 - Latencia media en el sumidero . . . . . . . . . . 178
6.14. Escenario 3 - Tasa de ´xito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
e
6.15. Escenario 3 - Overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
6.16. Escenario 3 - Total de energ´ de transmisi´n . . . . . . . . . 179
ıa o
6.17. Escenario 3 - Media y m´xima de saltos . . . . . . . . . . . . 180
a
6.18. Escenario 3 - Media y desviaci´n de energ´ de transmisi´n . 180
o ıa o
6.19. Escenario 4 - Latencia media en el sumidero . . . . . . . . . . 181
6.20. Escenario 4 - Tasa de ´xito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
e
6.21. Escenario 4 - Overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.22. Escenario 4 - Total de energ´ de transmisi´n . . . . . . . . . 182
ıa o
6.23. Escenario 4 - Media y m´xima de saltos . . . . . . . . . . . . 183
a
6.24. Escenario 4 - Media y desviaci´n de energ´ de transmisi´n . 183
o ıa o
6.25. Escenario 1 - Total de energ´ vs. distancia al sumidero . . . 184
ıa
6.26. Escenario 2 - Total de energ´ vs. distancia al sumidero . . . 184
ıa
6.27. Escenario 3 - Total de energ´ vs. distancia al sumidero . . . 185
ıa
6.28. Escenario 4 - Total de energ´ vs. distancia al sumidero . . . 185
ıa
6.29. Escenario 2: Promedio de energ´ de transmisi´n por distancia 190
ıa o
6.30. Escenario 4: Promedio de energ´ de transmisi´n por distancia 190
ıa o
10

11. ´
Indice de cuadros
2.1. Funciones de la pila de protocolos WSN . . . . . . . . . . . . 27
2.2. Resumen de tipos de aplicaci´n y caracter´
o ısticas . . . . . . . 33
2.3. Campos de la tabla de encaminamiento ZigBee . . . . . . . . 43
2.4. Campos de la tabla de descubrimiento de ruta ZigBee . . . . 44
2.5. Campos de la tabla de nodos vecinos ZigBee . . . . . . . . . . 45
4.1. M´dulos MiXiM utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
o
4.2. Densidad m´
ınima de nodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.3. Resumen de la red a simular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.1. M´tricas de M-SPIN . . . . . . . . .
e . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2. Atributos de cada enlace SAMF . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.3. Atributos de cada nodo SAMF . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.4. M´tricas de SAMF . . . . . . . . . .
e . . . . . . . . . . . . . . 142
5.5. Contadores para el an´lisis de SPIN
a . . . . . . . . . . . . . . 163
5.6. M´dulos desarrollados . . . . . . . .
o . . . . . . . . . . . . . . 167
6.1. Escenarios simulados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.2. Cantidad total de paquetes enviados en cada escenario . . . . 171
6.3. M´tricas de escenario 1 . . . . . . . . . . . . . . . . .
e . . . . 186
6.4. M´tricas de escenario 2 . . . . . . . . . . . . . . . . .
e . . . . 186
6.5. M´tricas de escenario 3 . . . . . . . . . . . . . . . . .
e . . . . 187
6.6. M´tricas de escenario 4 . . . . . . . . . . . . . . . . .
e . . . . 187
6.7. Total de frames descartados por interferencia . . . . . . . . . 189
6.8. Consumo total de energ´ en transmisiones . . . . . .
ıa . . . . 189
B.1. M´tricas de evaluaci´n de protocolos . . . . . . . .
e o . . . . . . 203
B.2. Otras m´tricas de desempe˜o . . . . . . . . . . . .
e n . . . . . . 204
B.3. M´tricas de una revisi´n de criterios de evaluaci´n
e o o . . . . . . 205
B.4. M´tricas de evaluaci´n del protocolo SPIN . . . . .
e o . . . . . . 206
B.5. M´tricas de evaluaci´n del protoclo PBR . . . . . .
e o . . . . . . 206
B.6. M´tricas de evaluaci´n del protocolo EAD . . . . .
e o . . . . . . 207
11

12. ´
INDICE DE CUADROS
12

13. Fragmentos de c´digo
o
4.1. Modelo de protocolo de capa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.2. Definici´n de red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . 100
4.3. Configuraci´n del decider . . . . . . . . . . . . . . . .
o . . . . 101
4.4. Actividades de capa f´
ısica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.5. Configuraci´n del nodo sumidero . . . . . . . . . . . .
o . . . . 105
4.6. Dimensiones del terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.1. Paquete M-SPIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5.2. Paquete SAMF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.3. Paquete EA-SPIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
C.1. M´todo getActivityTotal() . . . . . . . . . . . . . . . .
e . . . . 209
C.2. Redefinici´n del m´dulo de rastreo . . . . . . . . . . .
o o . . . . 210
C.3. Herencia p´blica de ImNotifiable para SimTracer . . .
u . . . . 210
C.4. Total de paquetes a partir de notificaciones . . . . . . . . . . 210
C.5. SPIN publica paquetes env´ ıados y de sobreescucha . . . . . . 211
C.6. Grabaci´n de la energ´ residual al finalizar . . . . . .
o ıa . . . . 211
C.7. Grabaci´n del consumo por actividad . . . . . . . . . .
o . . . . 211
C.8. Descarte por baja intensidad en Decider802154Narrow . . . . 212
13

14. ´
FRAGMENTOS DE CODIGO
14

15. Algoritmos
1. Ciclo de evento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
2. M-SPIN Procesar paquete de aplicaci´n . . . . . . . . . . . . . 135
o
3. M-SPIN Procesar paquete STARTUP . . . . . . . . . . . . . . 135
4. M-SPIN Procesar paquete ADV de anuncio . . . . . . . . . . . 136
5. M-SPIN Procesar paquete REQ de pedido . . . . . . . . . . . 136
6. M-SPIN Procesar paquete DATA de datos . . . . . . . . . . . 137
7. M-SPIN Expira temporizador de repetici´n o supresi´n de pedido137
o o
8. SAMF Procesar paquete de aplicaci´n . . . . . . . . . . . . . . 150
o
9. SAMF Procesar paquete INTEREST . . . . . . . . . . . . . . 150
10. SAMF Procesar paquete DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
11. SAMF Recalcular restricciones de enlace . . . . . . . . . . . . 151
12. SAMF Actualizar enlace en la tabla . . . . . . . . . . . . . . . 152
13. SAMF Obtener la mejor ruta a destino . . . . . . . . . . . . . 152
14. EA-SPIN Procesar paquete de aplicaci´n . . . . . . . . . . . . 164
o
15. EA-SPIN Procesar paquete STARTUP . . . . . . . . . . . . . 164
16. EA-SPIN Procesar paquete ADV de anuncio . . . . . . . . . . 165
17. EA-SPIN Procesar paquete REQ de pedido . . . . . . . . . . . 165
18. EA-SPIN Procesar paquete DATA de datos . . . . . . . . . . . 166
19. EA-SPIN Expira temporizador pedido . . . . . . . . . . . . . . 166
20. EA-SPIN Expira temporizador de repetici´n de anuncio . . . . 167
o
15

16. ALGORITMOS
16

17. Cap´
ıtulo 1
Introducci´n
o
1.1. Motivaci´n
o
Una red inal´mbrica de sensores, o Wireless Sensor Network, es una red
a
de un gran n´mero de peque˜os dispositivos capaces de medir diferentes
u n
variables de ambiente en el que se encuentran, y de procesar y comunicar la
informaci´n de manera inal´mbrica [1][2].
o a
Existen varios tipos de aplicaciones de esta tecnolog´ Por ejemplo, en
ıa.
defensa, la detecci´n de ataque nuclear, biol´gico y qu´
o o ımico. En medio am-
biente, el monitoreo de microclimas, detecci´n de fuego, detecci´n de inun-
o o
daciones, agricultura [3]. En salud, monitoreo de m´dicos y pacientes, y de
e
informaci´n fisiol´gica. En el hogar, lectura autom´tica de medidores, y au-
o o a
tomatizaci´n del hogar. Entre sus aplicaciones comerciales se encuentran el
o
control de inventario, el seguimiento y detecci´n de veh´
o ıculos, el monitoreo
de tr´fico, el control del medio ambiente en oficinas y edificios industriales.
a
T´ıpicamente, la red de sensores ser´ administrada por una entidad civil, co-
a
mercial, industrial o del gobierno [4].
El modelo de red, en la mayor´ de los casos, est´ compuesto por una
ıa a
estaci´n base, que es un dispositivo con recursos de energ´ y c´mputo no
o ıa o
acotados, y un n´mero de peque˜os dispositivos homog´neos, los nodos sen-
u n e
sores [5].
Un nodo sensor generalmente embebe capacidad de procesamiento y al-
macenamiento, y puede tener uno o m´s sensores ac´sticos, s´
a u ısmicos, de ra-
dio, infrarrojos, ´pticos, magn´ticos, y qu´
o e ımicos o biol´gicos. El nodo cuenta
o
tambi´n con una unidad de comunicaci´n inal´mbrica, y una bater´ y posi-
e o a ıa,
blemente es capaz de conocer su posici´n geogr´fica apoy´ndose en un GPS
o a a
o en un algoritmo de posicionamiento. Invariablemente el nodo se encuentra
restringido en energ´ ancho de banda y en recursos en general [4]. Para
ıa,
17

18. ´
1.1. MOTIVACION
poder ser operados, los nodos necesitan un sistema operativo espec´ıfico para
redes de sensores. T´ ıpicamente, se tienen cinco subsistemas o componen-
tes de software: el sistema operativo, controladores de sensor, procesadores
de comunicaci´n, controladores de comunicaci´n y peque˜as aplicaciones de
o o n
procesamiento de datos [4].
El est´ndar de comunicaci´n adoptado en los ultimos a˜os por el merca-
a o ´ n
do fue desarrollado por la ZigBee Alliance [4] y define una arquitectura de
capas para la comunicaci´n inal´mbrica. Cada capa brinda un conjunto de
o a
servicios espec´
ıficos a la capa superior. La capa f´
ısica, responsable del mane-
jo de la interfaz inal´mbrica (frecuencia de operaci´n, tipo de modulaci´n,
a o o
codificaci´n) y la capa de enlace responsable del manejo de la comunica-
o
ci´n con nodos vecinos (dentro del radio de un salto) est´n definidas por
o a
el est´ndar IEEE 802.15.4-2003. La capa de red, responsable del encamina-
a
miento de paquetes dentro de la red de sensores, y cuya principal restricci´n
o
de dise˜o es la eficiencia energ´tica [4], soporta, en esta arquitectura, tres
n e
topolog´ estrella, ´rbol y malla.
ıas: a
Para definir el costo de una ruta, el algoritmo de encaminamiento utiliza
una m´trica de costo para comparar caminos alternativos. Para calcular el
e
valor de la m´trica para un determinado camino, se asocia un costo a cada
e
enlace entre dos nodos, y se suma el costo de cada uno de los enlaces utili-
zados por el camino. El costo de cada enlace individual se define como una
funci´n que depende de la probabilidad de que el paquete sea entregado si
o
se utiliza ese enlace. En el est´ndar se plantea que la cuesti´n de estimar o
a o
definir esta probabilidad es un problema de implementaci´n, para el cual,
o
los implementadores son libres de aplicar su ingenio [6]. El algoritmo es muy
similar al algoritmo AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector ) el cual
no tiene consideraciones respecto de la optimizaci´n de la energ´ [7].
o ıa
AODV es un protocolo para redes ad hoc donde los nodos se consideran
m´viles y se favorecen rutas que utilizan la menor cantidad de enlaces o sal-
o
tos [8]. Aunque las redes inal´mbricas de sensores tienen aspectos en com´n
a u
con las redes cableadas y ad hoc, tienen tambi´n caracter´
e ısticas propias que
plantean importantes desaf´ de dise˜o. La densidad de nodos de la red y
ıos n
el ´rea de cobertura pueden variar ampliamente, pudiendo ser instalada de
a
manera no supervisada con una distribuci´n de nodos al azar en terrenos
o
inaccesibles [4][9]. La red debe organizarse a s´ misma y preservar la energ´
ı ıa,
para perdurar su vida util operando con limitadas reservas de bater´
´ ıa.
Dado que gran parte de la energ´ se emplea en la transmisi´n de paque-
ıa o
tes de informaci´n en topolog´ multi-salto (multi-hop), numerosas t´cnicas
o ıas e
para protocolos de red han sido estudiadas, con el objeto de mejorar la efi-
ciencia en las comunicaciones en las redes inal´mbricas de sensores. Se ha
a
18

19. CAP´ ´
ITULO 1. INTRODUCCION
identificado un conjunto de paradigmas que permite clasificar los protocolos
seg´n la estructura de red (plana o jer´rquica), por el tipo de direcciona-
u a
miento (basado en la ubicaci´n geogr´fica), por la funcionalidad provista
o a
(que mantienen m´s de una ruta, basado en la calidad de servicio, que uti-
a
lizan agregaci´n de datos) [10], por utilizar modelos de flujo de red y/o por
o
ser centrados en los datos (basados en consulta, basados en diseminaci´n de
o
informaci´n) [11]. Algunos protocolos que modelan el flujo de red incluyen,
o
en su dise˜o, el objetivo de maximizar la vida de la red [12][13][14][15]. Pero
n
existen varios puntos de vista para definir el tiempo de vida de la red, siem-
pre influidos por el tipo de aplicaci´n para el cual se dise˜a. Para algunos
o n
autores, se define como el tiempo hasta que se agota la bater´ del primer
ıa
nodo [2][12]. Para otros, esta definici´n es muy restrictiva y puede flexibili-
o
zarse para extender a´n m´s la vida util de la red [13][14].
u a ´
Una estrategia de maximizaci´n de la vida de la red consiste en selec-
o
cionar rutas no ´ptimas de manera de posponer la muerte de sus nodos,
o
basando la selecci´n en el conocimiento de diferentes m´tricas de energ´ de
o e ıa
los nodos de la red [9][16]. Los algoritmos que utilizan este tipo de informa-
ci´n para seleccionar la ruta son conscientes de la energ´
o ıa.
Los protocolos que se centran en los datos encaminan datos por deman-
da, reaccionando a una consulta iniciada por la estaci´n base [10]. Intentan
o
ahorrar energ´ disminuyendo las tareas de mantenimiento de la red, por
ıa
lo que sugieren una topolog´ de red plana. El establecimiento de rutas es
ıa
din´mico, utilizando diferentes estrategias para controlar el proceso de floo-
a
ding o inundaci´n de la red en la etapa de descubrimiento, y para diseminar
o
el inter´s por un tipo de informaci´n [4][17][18].
e o
1.2. Objetivos
Los objetivos generales de la tesis son el estudio de redes inal´mbricas
a
de sensores y paradigmas de encaminamiento de vanguardia, y la simulaci´n o
y an´lisis de protocolos que utilizan t´cnicas de diseminaci´n y consciencia
a e o
de energ´ıa.
En este marco se llev´ a cabo el siguiente trabajo:
o
estudio general de las redes inal´mbricas de sensores
a
estudio de los tipos de aplicaci´n
o
estudio de las principales paradigmas de vanguardia en encaminamien-
to, focalizando en las t´cnicas de diseminaci´n y consciencia de la
e o
energ´ıa
evaluaci´n de Omnet++ como simulador para este tipo de red
o
19

20. ´
1.3. ORGANIZACION
configuraci´n de una red ejemplo, de un sumidero y muchos nodos
o
que ejecutan una aplicaci´n de tipo consulta, y una pila de protocolos
o
IEEE 802.15.4, incluyendo al canal compartido en el modelo
construcci´n de m´dulos de red para los protocolos SAMF, M-SPIN, y
o o
un m´dulo que combina las t´cnicas de ambos; construcci´n de m´du-
o e o o
los de utilidades de recolecci´n de estad´
o ısticas y m´tricas no incluidas
e
en la herramienta
simulaci´n de los tres protocolos a partir de varios escenarios de con-
o
sulta
comparaci´n de su desempe˜o, an´lisis y observaciones sobre las t´cni-
o n a e
cas seleccionadas
1.3. Organizaci´n
o
En el cap´ıtulo 2 se presenta una introducci´n a las redes inal´mbricas
o a
de sensores en t´rminos generales, una clasificaci´n y caracterizaci´n de los
e o o
tipos de aplicaci´n seg´n su modelo de entrega de datos y una revisi´n de
o u o
los est´ndares y tecnolog´ de comunicaci´n adoptados para este tipo de red.
a ıas o
El cap´ıtulo 3 introduce los problemas del encaminamiento y revisa los
tres paradigmas m´s com´nmente utilizados en taxonom´ de protocolos
a u ıas
de red, ilustrando cada paradigma con la descripci´n de un protocolo de la
o
familia. Luego, se describen las t´cnicas de diseminaci´n y consciencia de
e o
energ´ tambi´n con protocolos ejemplo.
ıa, e
El cuarto cap´ıtulo trata de la herramienta de simulaci´n Omnet++, des-
o
cribe el dise˜o de la red a simular y se enumeran las m´tricas a obtener para
n e
la evaluaci´n de los protocolos.
o
En el cap´
ıtulo 5 se detalla la implementaci´n los m´dulos de red para
o o
los protocolos M-SPIN, SAMF y un protocolo que combina las t´cnicas de
e
ambos, sus especificaciones, an´lisis de complejidad y pseudoc´digo.
a o
Finalmente, el cap´ıtulo 6 expone los resultados de las simulaciones y las
conclusiones del trabajo.
20

21. Cap´
ıtulo 2
Redes inal´mbricas de
a
sensores
2.1. Introducci´n
o
Una red de sensores es una infraestructura compuesta por elementos
de c´mputo, medici´n y comunicaci´n, que permiten al administrador ins-
o o o
trumentar, observar y reaccionar a eventos y fen´menos en un ambiente
o
espec´ıfico [4]. T´
ıpicamente el administrador ser´ una entidad civil, comer-
a
cial, gubernamental o industrial. El ambiente puede ser un sistema espacio
o sistema biol´gico, y existen variadas aplicaciones [19]:
o
Medioambiental
Algunos ejemplos son el seguimiento de aves, peque˜os animales, in-
n
sectos; monitoreo de condiciones ambientales que afectan cultivos y
ganado; irrigaci´n; macroinstrumentos para monitoreo a gran escala
o
y exploraci´n planetaria; detecci´n qu´
o o ımica y biol´gica; agricultura
o
de precisi´n; detecci´n de incendios en bosques; investigaci´n meteo-
o o o
rol´gica o geof´
o ısica; detecci´n de inundaciones; estudio de la contami-
o
naci´n.
o
Medicina
Provisi´n de interfaces para discapacitados, monitoreo integrado de
o
pacientes, diagn´stico, administraci´n de drogas en hospitales, tele-
o o
monitoreo de informaci´n fisiol´gica.
o o
Hogar
Automatizaci´n del hogar, administraci´n local y remota de electro-
o o
dom´sticos, ambientes inteligentes.
e
Comercial
Monitoreo de fatiga de material, administraci´n de inventario, cali-
o
21

22. ´
2.1. INTRODUCCION
dad de producto, oficinas inteligentes, control ambiental de edificios,
control robot en manufactura automatizada, juguetes interactivos, mu-
seos interactivos, control y automatizaci´n de procesos, monitoreo de
o
a
´rea de desastre, diagn´stico de maquinaria, transporte, seguimiento
o
de veh´ıculos.
Figura 2.1: Infraestructura de una red inal´mbrica de sensores
a
La infraestructura comprende los siguientes componentes b´sicos (figu-
a
ra 2.1 obtenida de [20]):
1. un conjunto de nodos sensores
2. una red de interconexi´n inal´mbrica
o a
3. un punto central de recolecci´n de informaci´n o estaci´n base
o o o
4. un conjunto de recursos para procesar la informaci´n recolectada
o
Los sensores o nodos inal´mbricos, a veces llamados motes, son dispo-
a
sitivos inteligentes multifuncionales y baratos, equipados con m´ltiples ele-
u
mentos de sensado. Existe tecnolog´ de sensado para realizar mediciones de
ıa
22

23. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
campo el´ctrico y magn´tico; de frecuencia; ´ptico, electro-´pticos e infrarro-
e e o o
jos; radares; l´seres; de posici´n/navegaci´n; s´
a o o ısmicas y de ondas de presi´n;
o
de medio ambiente (viento, humedad, calor). Este tipo de dispositivo po-
see recursos restringidos de energ´ comunicaci´n, memoria y capacidad de
ıa, o
c´mputo [4].
o
2.1.1. Topolog´
ıa
Dentro del ´rea de sensado, los sensores se interconectan por medio en-
a
laces inal´mbricos multi-salto, de corta distancia y baja potencia de trans-
a
misi´n, para enviar informaci´n a estaciones recolectoras o de monitoreo.
o o
T´ıpicamente se despliegan en grandes cantidades y con una distribuci´n o
densa. Hay dos tipos de redes [21]:
no estructuradas
Comprende una colecci´n de nodos densa, desplegados ad hoc, po-
o
siblemente al azar. Una vez desplegados, la red opera desatendida,
monitoreando y reportando informaci´n. El mantenimiento, la admi-
o
nistraci´n de la conectividad y detecci´n de fallas son dif´
o o ıciles por la
gran cantidad de nodos.
estructuradas
Todos o algunos de los nodos son desplegados de manera pre-planificada,
colocados en posiciones fijas. Tienen la ventaja de requerir una menor
cantidad de nodos para lograr la cobertura del ´rea, con un menor
a
costo de administraci´n y mantenimiento.
o
Existen varias configuraciones de redes de sensores [22]. Un nodo fuente
es una entidad en la red que puede proveer informaci´n, el nodo sensor. Por
o
otro lado, un sumidero es la entidad que requiere la informaci´n. El sumide-
o
ro puede pertenecer a la red de sensores (y es otro sensor), ser una entidad
externa a la red o ser un gateway a otra red m´s grande, como Internet.
a
Com´nmente, el sumidero o estaci´n base es un dispositivo que posee recur-
u o
sos de energ´ y capacidad computacional no acotados [5]. El modelo de red
ıa
t´
ıpico comprende un sumidero y m´ltiples nodos fuente o sensores, pero en
u
muchas aplicaciones se utilizan tambi´n m´ltiples sumideros.
e u
Dadas las limitaciones de alcance de radio, las redes inal´mbricas de
a
sensores en general son multi-salto, y los nodos sensores act´an como enca-
u
minadores, ahorrando la necesidad de dispositivos adicionales. El multi-salto
permite superar problemas con distancias largas y obst´culos, y mejora la
a
eficiencia de la comunicaci´n. Asimismo, la topolog´ de red puede ser plana
o ıa
o jer´rquica, dependiendo de la aplicaci´n y el tipo de encaminamiento que
a o
23

24. ´
2.1. INTRODUCCION
mejor se adecue a sus requerimientos.
La movilidad en las redes de sensores puede aparecer en tres formas prin-
cipales [22]:
movilidad del nodo sensor
La movilidad del nodo sensor depende de la aplicaci´n. Por ejemplo,
o
en el monitoreo medioambiental, los nodos son estacionarios. Sin em-
bargo, en el monitoreo de ganado, el sensor est´ sujeto al animal y por
a
lo tanto se mueve. Cuando hay movilidad, la red debe reorganizarse
frecuentemente.
movilidad del sumidero
El aspecto importante es la movilidad de un sumidero que no es parte
de la red, por ejemplo, un humano con un dispositivo personal solicita
informaci´n mientras se desplaza dentro de un edificio inteligente. El
o
sumidero m´vil puede solicitar la informaci´n en un lugar de la red
o o
y luego moverse a otro lugar, y la red debe lograr que los datos lo
alcancen.
movilidad del evento
En aplicaciones de seguimiento, los objetos o evento a seguir pueden ser
m´viles. En este escenario, es importante que los eventos sean cubiertos
o
por una suficiente cantidad de sensores al mismo tiempo. A medida que
el objeto se desplaza a trav´s de la red, es acompa˜ado por un ´rea
e n a
de actividad dentro de la misma. Los nodos que no detectan nada,
alternan a estados de sue˜o hasta que se requieran transmisiones de
n
la zona en que se encuentran.
2.1.2. Nodo sensor
Hardware
Un nodo sensor b´sico comprende los siguientes cuatro subsistemas de
a
hardware[4][22] (ver figura 2.2 obtenida de [4]):
Energ´ ıa
Suministro o infraestructura de energ´ para poder operar desde unas
ıa
horas hasta meses o a˜os.
n
L´gica computacional y almacenamiento
o
Para el procesamiento de datos, almacenamiento temporal, cifrado,
modulaci´n y transmisi´n.
o o
24

25. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
Figura 2.2: Componentes de hardware del nodo sensor
Sensor
La interfaz entre el medioambiente y el nodo es el sensor. Puede ser
de humedad, luz, flujo magn´tico, temperatura, etc.
e
Comunicaci´n o
Se requiere un dispositivo para poder enviar y recibir informaci´n a
o
trav´s de un canal inal´mbrico.
e a
Software
Los sensores generalmente operan con cinco subsistemas de software [4]
(ver figura 2.3 obtenida de [4]):
Sistema operativo
El microc´digo o sistema operativo, tambi´n llamado middleware, es
o e
el microc´digo com´n del dispositivo, utilizado por todos los progra-
o u
mas de alto nivel, residentes en el nodo. Usualmente, presentan una
arquitectura que permite una r´pida implementaci´n con un tama˜o
a o n
m´ınimo de c´digo. TinyOS es un ejemplo [23].
o
Controladores de sensores
M´dulos de software que administran funciones b´sicas de los trancep-
o a
tores de sensores (sensor transceiver ).
Procesadores de comunicaci´n o
M´dulos que administran funciones de comunicaci´n, encaminamiento,
o o
almacenamiento y reenv´ de paquetes, mantenimiento de la topolog´
ıo ıa
de red, control de acceso al medio, cifrado, correcci´n de errores, etc.
o
25

26. ´
2.1. INTRODUCCION
Figura 2.3: Componentes de software del nodo sensor
Controladores de comunicaci´n o
M´dulos que administran las tareas de utilizaci´n del enlace de trans-
o o
misi´n por radio, sincronizaci´n, codificaci´n de se˜ales, recuperaci´n
o o o n o
de errores, modulaci´n.
o
Mini-aplicaciones de proceso de datos
Aplicaciones b´sicas soportadas a nivel nodo para procesamiento de
a
datos en la red.
Protocolos
Los controladores y procesadores de comunicaci´n, piezas de software
o
que asisten a la interconexi´n entre nodos, son componentes arquitect´nicos
o o
de mayor relevancia. Se ha realizado mucha investigaci´n para desarrollar
o
protocolos especialmente dise˜ados para las redes inal´mbricas de sensores.
n a
En la figura 2.4 (obtenida de [4]) se ilustra un modelo de protocolos gen´rico
e
que com´nmente es utilizado para describir el aparato de comunicaci´n [4].
u o
En la tabla 2.1 (obtenida tambi´n de [4]) se caracterizan brevemente las
e
funciones de cada capa de la pila.
2.1.3. Cuestiones de dise˜ o
n
Para que las redes de sensores lleguen a ser verdaderamente omnipre-
sentes se deben encontrar soluciones a problemas propios de dise˜o, entre
n
ellos[4]:
26

27. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
Figura 2.4: Pila gen´rica de protocolos del nodo sensor
e
Capas superiores Aplicaciones residentes en la red,
procesamiento, agregaci´n, proce-
o
samiento de consultas externas, y
base de datos externa.
Capa 4 Transporte, incluyendo disemina-
ci´n y acumulaci´n de datos, cache
o o
y almacenamiento.
Capa 3 Red, administraci´n din´mica de la
o a
topolog´ y encaminamiento
ıa
Capa 2 Enlace, administraci´n del canal
o
compartido, competencia por el ca-
nal, y acceso al medio, sincroniza-
ci´n y localizaci´n
o o
Capa 1 F´ısica, canal de comunicaci´n, pro-
o
cesamiento de se˜ales
n
Cuadro 2.1: Funciones de la pila de protocolos WSN
Restricciones de hardware
Un sensor podr´ tener que caber en un m´dulo de unos pocos cent´
ıa o ıme-
tros c´bicos de volumen. Los sensores podr´ tambi´n tener que ser
u ıan e
desechables, aut´nomos y adaptativos al ambiente. Se necesita lograr
o
un empaque confiable a pesar de estas restricciones de hardware. La
figura 2.5, obtenida de la hoja de datos del nodo MicaZ [24]), corres-
ponde a un nodo de 58 mm de largo, 32 mm de ancho y 7 mm de
altura, excluyendo la bater´
ıa.
27

28. ´
2.1. INTRODUCCION
Figura 2.5: Nodo sensor MicaZ de MEMSIC
Consumo de energ´ ıa
La vida util del sensor depende mucho de la duraci´n de la bater´
´ o ıa,
y en muchos casos es limitada y no se puede recargar. Por lo tanto,
se deben dise˜ar algoritmos y protocolos conscientes de la energ´
n ıa.
Se pueden definir tres dominios funcionales de consumo de energ´ ıa:
sensado, comunicaci´n y procesamiento; todos requieren optimizaci´n
o o
para minimizar la utilizaci´n de energ´
o ıa.
Costo
Casi por definici´n, la red inal´mbrica de sensores consiste de un gran
o a
conjunto de nodos sensores, por lo que el costo de cada unidad afecta
cr´
ıticamente el costo de la red.
Ambiente
Se espera que las redes de sensores operen de manera desatendida en
lugares geogr´ficos remotos, con grandes desaf´ de administraci´n, o
a ıos o
densamente desplegados, o dentro del ambiente observado.
Canales de transmisi´n
o
Los medios de comunicaci´n inal´mbricos utilizados son restringidos
o a
en ancho de banda y desempe˜o en general. Para facilitar la operaci´n
n o
global de estas redes, el canal seleccionado debe estar disponible en
todo el mundo.
Conectividad y topolog´
ıa
Se necesitan protocolos ad hoc dise˜ados para soportar cambios de
n
topolog´ debido a la movilidad, disponibilidad de recursos, p´rdidas
ıa e
de informaci´n, apagones, mal funcionamiento, interferencia, etc.
o
Est´ndares
a
Un conjunto de protocolos y est´ndares abiertos son necesarios para las
a
28

29. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
capas f´
ısica, enlace, red y transporte. Hist´ricamente, se han utilizado
o
protocolos espec´ ıficos de cada aplicaci´n, con el efecto de retardar la
o
comercializaci´n a gran escala.
o
2.2. Tipos de aplicaci´n
o
Por la variedad de aplicaciones que pueden tener las WSNs, existe la
necesidad de desarrollar protocolos espec´ıficos del tipo de aplicaci´n, con el
o
riesgo de desarrollar un protocolo diferente para cada aplicaci´n [25]. Por
o
ello es importante poder clasificar las aplicaciones, para dise˜ar soluciones
n
de clase. Una clasificaci´n no ser´ exhaustiva, puesto que puede haber su-
o a
perposici´n de clases en alg´n aspecto, sin embargo, lo m´s importante es
o u a
que permite organizar el dise˜o.
n
En [26] se presenta una clasificaci´n de nueve dimensiones taxon´micas,
o o
entre ellas:
Vida util
´
Si bien existe una variedad de m´tricas relacionadas al consumo de
e
energ´ se propone que la medida fundamental debe estar relacionada
ıa,
con el concepto de vida util de la red, es decir el tiempo que dura
´
funcionando de manera operativa. Puede ser simple o de duraci´n fija,
o
compleja o de fases m´ltiples.
u
Latencia
La latencia, esto es, el tiempo que tarda en recibirse un paquete, es
un requerimiento temporal cuantificable en las redes inal´mbricas de
a
sensores. Puede ser despreciable, moderada o estricta.
Ancho de banda
Abarca dos aspectos del patr´n de tr´fico. Se refiere al volumen de da-
o a
tos requerido y a la frecuencia de las transmisiones. Puede ser epis´dico-
o
bajo, epis´dico-alto, continuo-bajo o continuo-alto.
o
En [25] se presenta una clasificaci´n algo m´s simplificada y basada en
o a
los objetivos de la aplicaci´n, los requerimientos de entrega de datos y el
o
patr´n de tr´fico, definiendo cuatro tipos de aplicaci´n descriptos en la si-
o a o
guientes secciones. Para cada tipo, se especifican los requerminetos de vida
util, latencia, ancho de banda y encaminamiento. Un clasificaci´n similar se
´ o
ha tratado en [27].
2.2.1. Detecci´n y reporte de eventos
o
Patr´n de tr´fico: Epis´dico
o a o
Latencia: Estricta
29

30. ´
2.2. TIPOS DE APLICACION
Vida util: Compleja
´
El objetivo de este tipo de aplicaci´n es la detecci´n de un evento infre-
o o
cuente, como pueden serlo la presencia de un intruso, una anomal´ o falla
ıa
mec´nica, un incendio en un bosque. Una vez detectado, el evento debe ser
a
prontamente reportado al sumidero. La aplicaci´n instalada estar´ inactiva
o a
casi todo el tiempo, y se producir´n r´fagas de actividad cuando un evento
a a
sea detectado. Este tipo de aplicaci´n tiene dos problemas importantes. El
o
primero es la necesidad de disminuir la tasa de falsas alarmas que puedan
producirse, posiblemente utilizando el consenso de un grupo de nodos para
detectar el evento, en lugar de un unico nodo. El segundo problema, m´s
´ a
importante a´n, es el encaminamiento del evento al vuelo, hacia el sumidero.
u
Por la infrecuencia de los eventos, el principio de dise˜o que predomina es
n
el de minimizar el consumo de energ´ del resto de las actividades. Entonces,
ıa
dado que se espera que el volumen de tr´fico sea muy bajo, la equidad o las
a
colisiones en el enlace no son muy importantes, pero la escucha ociosa y el
intercambio de mensajes de control deben optimizarse.
Direccionamiento y encaminamiento
Para el encaminamiento en este tipo de aplicaciones, en [25] se destaca
la necesidad de un mecanismo de direccionamiento especial, la construcci´n o
de rutas de manera reactiva y la utilizaci´n de un ciclo de servicio del tran-
o
ceptor que permita el ahorro de energ´ ıa.
Un esquema de direcciones es necesario para el enlace y el encaminamien-
to, y para etiquetar los datos con informaci´n sobre el lugar donde fueron
o
generados. Por la gran cantidad de nodos, no resulta conveniente utilizar
una direcci´n para cada nodo, ya que se necesitar´ un tama˜o de direcci´n
o ıa n o
bastante grande. Adem´s, los nodos en general se comunican s´lo localmen-
a o
te (con los vecinos) o al sumidero, por lo que no se necesita direccionar de
cualquier nodo a cualquier nodo.
En aplicaciones de detecci´n de eventos, es m´s adecuado utilizar en-
o a
caminamiento reactivo, pues la transmisi´n de datos es infrecuente, y si se
o
utiliza encaminamiento proactivo, el mantenimiento de rutas genera un cos-
to innecesario.
En general, una gran cantidad de energ´ es consumida en escucha ocio-
ıa
sa. Como es raro que ocurra un evento, los nodos utilizan muy poca energ´
ıa
en transmitir realmente la informaci´n. Por ello, se busca que los nodos
o
funcionen en modo ahorro de energ´ apagando sus radios peri´dicamente
ıa, o
en forma independiente o coordinada, ejecutando un ciclo domir-servir. Co-
30

31. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
mo la comunicaci´n es multi-salto, es necesario que el nodo est´ despierto
o e
peri´dicamente para reenviar datos de otros nodos, aunque no tenga infor-
o
maci´n propia para transmitir.
o
2.2.2. Recolecci´n de datos y reporte peri´dico
o o
Patr´n de tr´fico: Continuo
o a
Latencia: Despreciable
Vida util: Simple
´
Esta clase incluye a las aplicaciones de monitoreo. Por ejemplo, el moni-
toreo de cultivos o ganado, o del ambiente (temperatura, humedad y luz) de
un edificio. En estos casos, cada sensor produce una cantidad de informa-
ci´n de manera peri´dica y constante que debe ser encaminada al sumidero.
o o
Tambi´n, el sumidero podr´ requerir el c´mputo distribuido de alguna fun-
e ıa o
ci´n de las lecturas de los nodos sensores. Esta agregaci´n de datos puede
o o
ser implementada utilizando una topolog´ de red jer´rquica o plana, en
ıa a
donde la comunicaci´n es multi-salto y los nodos intermedios van agregando
o
la informaci´n salto a salto.
o
Direccionamiento y encaminamiento
Para esta clase de aplicaci´n, es importante que las rutas permitan op-
o
timizar la vida util de la red [25].
´
Al haber un flujo constante de informaci´n, la mayor parte de la energ´
o ıa
del nodo se gasta en la transmisi´n. Por ello es importante que las rutas
o
sean seleccionadas de manera de maximizar la vida util de la red. En este
´
sentido, en distintos trabajos se ha comprobado que seleccionar la ruta que
requiere menor energ´ total de transmisi´n, hace que se agote la bater´
ıa o ıa
de los nodos a lo largo del camino, pudiendo acortar el tiempo que la red
funciona sin particionarse. Por ello, se buscan mecanismos para balancear la
carga del encaminamiento entre los nodos.
En redes de topolog´ jer´rquica de cl´ster, la cabecera de cl´ster reco-
ıa a u u
lecta datos de los nodos y los env´ agregados al sumidero. As´ el gasto de
ıa ı,
energ´ en transmisi´n es mucho m´s alto en la cabecera que en los nodos,
ıa o a
y para uniformizar el patr´n de agotamiento de energ´ el rol de cabecera
o ıa,
puede rotarse. Tambi´n, pueden utilizarse nodos con mejores capacidades
e
para llevar a cabo las tareas de cabecera, simplificando las funciones en los
nodos ordinarios, que ya no podr´ cumplir tambi´n ese rol. Para transmi-
ıan e
tir a la cabecera, los nodos podr´ utilizar comunicaci´n multi-salto o de
ıan o
salto-´nico, y un esquema h´
u ıbrido permite, nuevamente, agotar la energ´ıa
de la red de manera m´s uniforme.
a
31

32. ´
2.2. TIPOS DE APLICACION
2.2.3. Consulta iniciada por sumidero
Patr´n de tr´fico: Epis´dico
o a o
Latencia: Moderada
Vida util: Compleja
´
En este escenario, el sumidero puede requerir consultar la medici´n de
o
un conjunto de sensores en un determinado momento. Esto permite extraer
informaci´n con diferentes grados de resoluci´n, de diferentes regiones en
o o
el espacio. Desde el punto de vista del encaminamiento, se requiere poder
enviar datos a un conjunto din´mico de nodos. Para poder consultar selecti-
a
vamente un subconjunto de datos, el sumidero debe poder expresar el inter´s
e
con alg´n esquema de metadatos de la informaci´n. La consulta se difunde
u o
a un grupo de nodos que buscar´n coincidencias y eventualmente enviar´n
a a
sus respuestas.
Una funcionalidad adicional de las redes basadas en consulta puede ser la
reprogramaci´n de nodos, si la mayor parte del hardware puede ser contro-
o
lado por software, las actividades de generaci´n de datos del nodo pueden
o
ser modificadas por el sumidero.
Direccionamiento y encaminamiento
En este tipo de aplicaciones, el esquema de direcciones debe permitir
hacer broadcast a una regi´n espacial en particular [25]. T´
o ıpicamente, el
sumidero requerir´ consultar un subconjunto de nodos localizados en una
a
regi´n espec´
o ıfica, en lugar de un nodo en particular, de lo que se deriva la ne-
cesidad de un mecanismo de direccionamiento especial que lo permita. Para
poder difundir una consulta a un grupo de nodos, el encaminamiento debe
poder soportar el broadcast limitado a una regi´n, utilizando informaci´n de
o o
posici´n.
o
2.2.4. Seguimiento
Patr´n de tr´fico: Epis´dico, Continuo
o a o
Latencia: Estricta
Vida util: Compleja
´
El seguimiento con redes inal´mbricas de sensores tiene muchas apli-
a
caciones en la vigilancia militar o de frontera, donde interesa rastrear el
movimiento de objetos. En medio ambiente las aplicaciones incluyen el se-
guimiento de patrones de movimiento de peque˜os animales.
n
Esta clase de aplicaciones combinan caracter´ ısticas de las tres anteriores.
Cuando se detecta un evento, debe ser prontamente reportado al sumide-
ro. El sumidero puede iniciar consultas a la regi´n en donde el evento fue
o
detectado, para poder calcular la trayectoria del objeto. Una cuesti´n de
o
32

33. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
dise˜o importante es determinar un balance entre el costo de calcular rutas
n
al vuelo o mantener alguna topolog´ para facilitar el proceso de seguimiento.
ıa
El posicionamiento tiene incidencias en dos niveles: el sensor debe deter-
minar su propia posici´n, para luego colaborar en la localizaci´n del objetivo
o o
en varios momentos. El esquema de posicionamiento deber´ balancear robus-
a
tez y eficiencia, es decir, la exactitud de la posici´n al menor costo energ´tico
o e
posible.
Para el seguimiento se ha propuesto la utilizaci´n de cl´steres din´micos,
o u a
formados por agrupaciones de nodos, seg´n sus mediciones. Las cabeceras
u
colaboran de manera de activar el cl´ster m´s pr´ximo al objetivo para la
u a o
recolecci´n de datos.
o
Direccionamiento y encaminamiento
Para facilitar la detecci´n del objetivo, nuevamente, la estrategia de en-
o
caminamiento deber´ estar basada en la posici´n geogr´fica de los nodos, en
a o a
lugar de sus identidades de hardware.
2.2.5. Resumen
A continuaci´n se resumen las caracter´
o ısticas de cada clase de aplicaci´n
o
WSN presentada en [25], utilizando algunas de las dimensiones taxon´micas
o
de [26].
Tipo de aplicaci´no Vida util
´ Latencia Ancho de banda
Detecci´n y reporte de eventos
o Compleja Estricta Epis´dico
o
Recolecci´n de datos y reporte pe-
o Simple Baja Continuo
ri´dico
o
Consulta iniciada por sumidero Compleja Moderada Epis´dico
o
Seguimiento Compleja Estricta Epis´dico
o
Cuadro 2.2: Resumen de tipos de aplicaci´n y caracter´
o ısticas
Las figuras 2.6a y 2.6b corresponden a tipos de aplicaciones ofrecidas
por una compa˜´ real, y fueron obtenidas de su sitio web [3].
nıa
2.3. Est´ndares de comunicaci´n
a o
2.3.1. Bluetooth y Wi-Fi
Los sistemas Bluetooth y Wi-Fi (IEEE 802.11) son dos opciones muy
populares y comercialmente disponibles cuya utilizaci´n en redes inal´mbri-
o a
cas de sensores ha sido evaluada.
33

34. ´ ´
2.3. ESTANDARES DE COMUNICACION
(a) Detecci´n de incendios en un bosque
o (b) Monitoreo de cultivos
Figura 2.6: Tipos de aplicaci´n
o
Bluetooth es un sistema dise˜ado como una red inal´mbrica de ´rea per-
n a a
sonal, su principal aplicaci´n es la conexi´n de dispositivos a una compu-
o o
tadora personal. Se han hecho prototipos de redes de sensores basadas en
Bluetooth, los nodos organizados en picoredes con un nodo maestro y un
m´ximo de siete nodos esclavos activos. El maestro elije la secuencia de
a
hopping que deben seguir los esclavos. Puede haber varios nodos esclavos en
estado pasivo en la picored, el maestro interroga los nodos esclavos activos
continuamente.
Hay varios inconvenientes de la aplicaci´n de Bluetooth a redes inal´mbricas
o a
de sensores [22]:
la necesidad de tener un nodo maestro constantemente, con el costo
de interrogar sus esclavos
la cantidad limitada de esclavos por picored que soporta
para el caso de redes de sensores densas, se necesitar´ un n´mero
ıa u
enorme de nodos maestros
un esclavo activo debe permanecer siempre encendido, ya que no puede
predecir cuando ser´ interrogado por el maestro
a
un esclavo pasivo debe postularse con el maestro para cambiar a activo,
y si ya hay siete nodos activos, ser´ rechazado
a
se requiere que cada nodo pueda asumir el rol de maestro o esclavo,
agregando una complejidad considerable
los r´pidos saltos de frecuencia requieren una sincronizaci´n estricta
a o
entre los nodos de la picored s
En la familia de protocolos IEEE 802.11 se especifican varios tipos de
capa f´
ısica que comparten un unico protocolo de capa MAC (DCF). En
´
34

35. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
t´rminos generales, el est´ndar de protocolos IEEE 802.11 tiene los siguien-
e a
tes inconvenientes [22]:
requiere que los nodos est´n permanentemente escuchando el medio,
e
ya que podr´ tener que recibir un frame en cualquier momento
ıan
los nodos deben sobre-escuchar paquetes RTS y CTS para ajustar sus
temporizadores NAV adecuadamente
si bien se proveen algunas funcionalidades de ahorro de energ´ en
ıa,
general est´ orientado a altas tasas transmisi´n, y los tranceptores
a o
disponibles requieren una cantidad de energ´ que es ´rdenes de mag-
ıa o
nitud mayores que lo aceptable en aplicaciones de redes de sensores
es un protocolo de salto-´nico para redes ad-hoc, cuando lo com´n en
u u
redes de sensores es el encaminamiento de salto-m´ltiple
u
2.3.2. Est´ndar IEEE 802.15.4-2006
a
El est´ndar IEEE 802.15.4, finalizado en el 2003 por el Instituto de In-
a
genieros El´ctricos y Electr´nicos, define la capa f´
e o ısica y MAC para redes
inal´mbricas de ´rea personal (WPAN ) de baja tasa de transmisi´n. A ve-
a a o
ces se confunde el est´ndar con ZigBee, otro est´ndar que agrega servicios
a a
de red, seguridad y aplicaci´n, y est´ basado en los servicios ofrecidos por
o a
IEEE 802.15.4. Los tipos de aplicaci´n a los que est´ orientado el est´ndar
o a a
comprenden las redes inal´mbricas de sensores, la dom´tica, las redes hoga-
a o
re˜as, la conexi´n de dispositivos a una computadora personal, seguridad,
n o
etc. La mayor´ de estas aplicaciones requieren tasas de transmisi´n bajas
ıa o
a medias, retardos de transmisi´n moderados con requerimientos no muy
o
estrictos, y es muy deseable la reducci´n al m´
o ınimo del consumo de energ´ ıa
en los nodos.
Capa f´
ısica
El dise˜o de la capa f´
n ısica est´ dirigido por los requerimientos de bajo
a
costo y eficiencia, de aplicaciones de control y monitoreo sensibles al costo y
de baja tasa de transmisi´n [4]. Bajo el est´ndar 802.15.4, se pueden operar
o a
enlaces inal´mbricos en tres bandas de frecuencias no licenciadas: 858 MHz,
a
902 a 928 MHz, y 2.4 GHz. Basados en estas frecuencias, se definen tres
medios f´ısicos:
1. DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) usando modulaci´n BPSK
o
en la banda 868 MHz a una tasa de 20 Kbps (´nico canal)
u
35

36. ´ ´
2.3. ESTANDARES DE COMUNICACION
2. DSSS usando modulaci´n BPSK en la banda de 915 MHz a una tasa
o
de 40 Kbps (10 canales)
3. DSSS usando modulaci´n O-QPSK en la banda 2.4 GHz a una tasa
o
de 250 Kbps (16 canales)
El est´ndar IEEE 802.15.4-2007 es una enmienda que especifica las si-
a
guientes alternativas adicionales de capa f´
ısica (PHY) [28]:
1. Ultra-wide band (UWB) a frecuencias 3 a 5 GHz, 6 a 10 GHz, y < 1
GHz
2. CSS (Chirp Spread Spectrum) a 2450 MHz
Figura 2.7: Estructura del paquete de capa f´
ısica IEEE 802.15.4
La estructura del frame IEEE 802.15.4, ilustrada en la figura 2.7 (obte-
nida de [4]), comprende los siguientes campos:
1. pre´mbulo: 32 bits que se utilizan para sincronizaci´n de s´
a o ımbolos
2. delimitador: 8 bits que se utilizan para sincronizar la recepci´n del
o
frame
3. cabecera: 8 bits que especifican la longitud de la unidad de datos
(PSDU, PHY Service Data Unit)
4. datos: hasta 127 bytes de datos
Capa de acceso al medio
Arquitectura de red
El est´ndar distingue dos tipos de nodo [4]:
a
36

37. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
FFD (Full Function Device)
dispositivo de funcionalidad completa, que puede operar como coordi-
nador de la red PAN, coordinador a secas, o dispositivo
RFD (Reduced Function Device)
dispositivo de funcionalidad reducida, s´lo opera como dispositivo
o
Un dispositivo debe estar asociado a un nodo coordinador FFD forman-
do una red de topolog´ estrella. Los coordinadores pueden comunicarse
ıa
punto a punto y varios coordinadores pueden formar una red PAN. La red
se identifica con un identificador PAN de 16-bits y uno de sus coordinadores
es designado como coordinador PAN.
El coordinador:
mantiene la lista de dispositivos asociados
asigna direcciones cortas a sus dispositivos asociados
en modo ranurado, transmite regularmente el beacon (mensaje baliza),
anunciando el identificador de red PAN, y las ranuras reservadas
intercambia frames de datos con dispositivos y con coordinadores
Modo ranurado (beaconed mode)
En modo ranurado, el coordinador de la red estrella organiza el acceso
al canal y la transmisi´n de datos especificando un superframe. El super-
o
frame describe un ciclo de actividades que se repite en forma peri´dica. El
o
coordinador arranca cada superframe transmitiendo el frame de se˜aliza-
n
ci´n (beacon packet), que incluye la especificaci´n del superframe, con
o o
la duraci´n de cada actividad.
o
Figura 2.8: Superframe de IEEE 802.15.4 CSMA ranurado
Como se observa en la figura 2.8 (obtenida de [4]), el superframe se divide
en dos per´
ıodos, cuya duraci´n es configurable:
o
37

38. ´ ´
2.3. ESTANDARES DE COMUNICACION
1. Per´ ıodo activo
Se divide en 16 ranuras de tiempo (de duraci´n configurable), la pri-
o
mera ocupada en transmitir el frame de se˜alizaci´n, y las restantes
n o
se reparten en dos fases: CAP (Contention Access Period ), el acceso
es por competencia y GTSs (Guaranteed Time Slots), el acceso es ex-
clusivo por ranuras de tiempo garantizadas. El coordinador debe estar
activo durante la totalidad del per´ıodo, y los dispositivos asociados
est´n activos en las ranuras de tiempo GTS que le fueron asignadas.
a
En la fase CAP el nodo tambi´n puede apagar el tranceptor si no tiene
e
nada que transmitir o recibir.
2. Per´ıodo inactivo
Durante este per´ıodo, todos los nodos incluyendo el coordinador pue-
den apagar el tranceptor y ponerse a dormir. Los nodos deber´n des-
a
pertar justo antes de la transmisi´n del frame de se˜alizaci´n para
o n o
recibirlo.
Los coordinadores hacen mucho m´s trabajo que los dispositivos, el pro-
a
tocolo est´ dise˜ado para una topolog´ de sensores restringidos en energ´
a n ıa ıa
que se comunican con nodos de energ´ no acotada.
ıa
El coordinador asigna ranuras de tiempo garantizadas a los dispositivos
que han enviado paquetes de solicitud durante la fase CAP. Una marca en
la solicitud indica si el GTS es para transmitir al coordinador o para recibir
datos del coordinador, y otro campo indica la cantidad de ranuras de tiempo
contiguas que se desean reservar.
La respuesta del coordinador ocurre en dos pasos. El primero es una
confirmaci´n inmediata de la recepci´n de la solicitud. Al recibir la confir-
o o
maci´n, el dispositivo debe rastrear los beacons por un determinado tiempo.
o
Cuando el coordinador tiene suficientes recursos para otorgar las ranuras
solicitadas, inserta un descriptor GTS en el siguiente beacon. El descriptor
contiene la direcci´n del nodo solicitante, y la cantidad y posici´n de las
o o
ranuras otorgadas dentro de la fase GTS. El dispositivo puede utilizar las
ranuras asignadas cada vez que son anunciadas por el coordinador. Asimis-
mo, las ranuras permanecen asignadas hasta que el dispositivo solicita su
liberaci´n con un frame de control especial, o el coordinador detecta que
o
no han sido utilizadas durante una determinada cantidad de superframes y
las cancela con un descriptor GTS que contiene una posici´n inv´lida. Si
o a
el coordinador no tiene los suficientes recursos, tambi´n transmite un des-
e
criptor GTS especificando una posici´n inv´lida y los recursos que s´ est´n
o a ı a
disponibles, pudiendo el dispositivo renegociar el GTS.
La transmisi´n de informaci´n del dispositivo al coordinador ocurre en
o o
ranuras GTS, o en la fase CAP utilizando CSMA-CA ranurado. En la direc-
ci´n opuesta, la transmisi´n de informaci´n del coordinador al dispositivo
o o o
ocurre tambi´n en ranuras GTS, y si no se han reservado, se hace de la
e
siguiente manera:
38

39. CAP´ ´
ITULO 2. REDES INALAMBRICAS DE SENSORES
1. el coordinador anuncia que tiene datos para un dispositivo incluyendo
la direcci´n del dispositivo en el campo pending address field del frame
o
beacon
2. cuando el dispositivo encuentra su direcci´n en el campo, env´ una
o ıa
petici´n de datos durante la fase CAP
o
3. el coordinador responde con un acuse de recibo y luego env´ el dato
ıa
4. cuando el dispositivo recibe el acuse, deja el tranceptor encendido y se
prepara para la recepci´n del dato
o
5. al recibir los datos, el dispositivo responde con un acuse de recibo
6. si el dispositivo no recibe el acuse, repite la petici´n durante los si-
o
guientes superframes o apaga el tranceptor hasta el siguiente beacon
Para la transmisi´n de datos del dispositivo al coordinador durante la
o
fase CAP se usa el protocolo CSMA. Para evitar colisiones, no se utiliza
el esquema RTS/CTS (Request To Send / Clear To Send ), sino que usan
retardos al azar. Las ranuras de tiempo de la fase CAP est´n a su vez subdi-
a
vididas en ranuras m´s peque˜as, llamadas per´
a n ıodos de backoff. Un per´ ıodo
de backoff dura lo mismo que la transmisi´n de 20 s´
o ımbolos. El dispositivo
que desea transmitir espera al comienzo del siguiente per´ ıodo de backoff y a
partir de all´ espera un n´mero al azar (del intervalo [0, 2BE −1]) de per´
ı u ıodos
siguientes. Luego, en cada per´ ıodo censa el medio (ejecutando la operaci´n o
CCA, Clear Channel Assesment), durante dos per´ ıodos seguidos. Si las dos
veces el canal est´ ocioso, ha ganado la competencia y comienza la transmi-
a
si´n de los datos. Si alguna de las veces que el dispositivo censa el medio el
o
canal est´ ocupado, comienza el proceso nuevamente con la espera, eligien-
a
do un n´mero al azar de per´
u ıodos de un intervalo mayor (incrementando el
exponente BE). Si es necesario repetir el proceso m´s de una determinada
a
cantidad de veces, el dispositivo descarta el frame y declara que se ha pro-
ducido una falla.
Modo no ranurado (nonbeaconed mode)
En el modo no ranurado el coordinador no transmite frames beacon, ni
hay fase GTS. Todos los paquetes de los dispositivos se transmiten utilizando
CSMA-CA no ranurado, por lo que no hay sincronizaci´n con per´
o ıodos de
backoff, y s´lo ejecuta una operaci´n CCA antes de transmitir. Si el canal
o o
est´ ocioso, el dispositivo transmite los datos. Los dispositivos pueden seguir
a
su propio programa de sue˜o, despertando para transmitir al coordinador
n
o para recibir datos del coordinador. El dispositivo env´ la solicitud de
ıa
datos usando CSMA-CA no ranurado, y el coordinador responde el acuse
39