PhD Sciences et technologies de l'information et de la communication

Hoy en día las Redes de Sensores Inalámbricas (WSNs) están volviéndose más móviles y frecuentemente son desplegadas en ambientes difíciles. La revolución del Internet de Objetos IoT ofrece un gran potencial en terminos de eficiencia energética, sostenibilidad, y seguridad para la industria y la sociedad. Las tecnologías que conectan los objetos inteligentes son extremadamente variados: algunos objetos son conectados a través de un access point local usando WiFi, Zigbee o Bluethooth, y dependen de la conectividad del access point para acceder a una red más grande; otros objetos dependen de una infraestructura de comunicación para transmitir la información (Cellular Access). En los últimos años, nuevos enfoques han surgido y son referenciados regularmente como tecnologías Low Power Wide Area (LPWA) Networking. Estas tecnologías definen una nueva interface que provee conectividad a baja potencia alternativamente a la actual generación de sistemas celulares (2G, 3G y 4G); cubriendo grandes áreas (típicamente decenas de kilómetros). Las Wireless Personal Area Networks como Zigbee y Bluethooth han sido mejoradas en eficiencia energética, pero no pueden alcanzar distancias grandes. Los sistemas LPWA también tienen como objetivo llevar la optimización de consumo de potencia a otro nivel. El portafolio de la tecnología LPWA parece estar un poco fragmentada. El estado del arte de LPWA está dividida en dos sub-categorías. Por un lado, las capas PHY/MAC de actuales propietarios de la tecnología LPWA (es decir, SigFox, LoRa, Ingenu RPMA, y Weightless) que típicamente operan en bandas de espectro no licenciadas. Estas tecnologías “basadas en la capa PHY” han sido adaptadas a características específicas de las comunicaciones IoT. Por otro lado, hay capas PHY/MAC de tecnologías estandarizadas como la Cellular IoT (por ejemplo, EC-GSM, NB-IoT, y LTE-M) y las soluciones IEEE Wireless Personal /Local Area Networks (por ejemplo, 802.15.4g, 802.15.4k, 802.11ah). Estas tecnologías estandarizadas son principalmente adaptaciones o extensiones de soluciones existentes con el objetivo de reducir el consumo de energía, reducir el costo, y/o mejorar el rango de alcance. Para las tecnologías celular IoT estandarizadas, NB-IoT es la solución más prometedora, mientras que para tecnologías LPWA propietarias, LoRa ha sido ampliamente adoptada. La madurez de esta solución y la apertura del sistema nos da motivaciones a focalizar nuestra investigación en la tecnología LoRa. Estas redes deben ser autónomas con poco mantenimiento y deben tener un tiempo de vida óptimo. Además, estas redes están expuestas a interferencias entre diferentes tecnologías (cross) o entre la misma tecnología (mutual). El objetivo de esta tesis es de asegurar las comunicaciones inalámbricas para el Internet de las cosas (IoT) con alta confiabilidad, eficiencia energética y robustez a las interferencias explotando eficientemente las características de los tranceivers de última generación dentro de una pila protocolar de comunicaciones. Durante la tesis, proponemos estudiar el canal y las interferencias para un auto despliegue de las WSNs en ambientes difíciles de altas interferencias y para la optimización de la eficiencia energética en condiciones de medios variables . Primero, nos centraremos en un enfoque estático con contexto de automatización del despliegue de red en ambientes difíciles. El protocolo detectará, caracterizará y se adaptará a las condiciones del canal para optimizar el budget link de cada enlace y luego diagnosticar el despliegue. Segundo, nos centraremos en un enfoque dinámico dónde el protocolo adaptará dinámicamente y automáticamente el tranceiver y así mismo a las condiciones espacio-temporales variables del canal de acuerdo con el medio cambiante, la movilidad o los niveles de interferencia.

NUÑEZ OCHOA ,MOISES ANIBAL