Diseño, simulación y despliegue de redes inalámbricas de sensores con Contiki

Abstract

En este proyecto se ha realizado el diseño, simulación y despliegue de una red inalámbrica de sensores (WSN) utilizando el sistema operativo para IoT, Contiki, la herramienta de simulación Cooja y las motas XM1000 de advanticsys. Se realiza el diseño y simulación de las distintas topologías que se puede implementar en una WSN, tras analizar las topologías se diseña aquella que más se adecue al tipo de red inalámbrica que se va a desplegar, utilizando la herramienta de visualización Cooja que proporciona el sistema operativo Contiki. Se obtienen distintos gráficos del rendimiento de la red que nos ayudará a ver cómo se comporta la red en los distintos escenarios simulados. También se analiza los gráficos correspondientes al consumo energético, ya que es un parámetro clave en las redes inalámbrica de sensores. Una vez diseñado y simulado las distintas configuraciones de red, se despliega la WSN en una vivienda, distribuyendo las motas a lo largo de ella para ver cómo se comporta la red en un entorno real. Se coloca el nodo sink o sumidero en la habitación principal y las seis motas sensores en el resto de la vivienda. Veremos la información que envían los nodos sensores, en cuanto a temperatura, humedad, luz y batería. Finalmente, modificaremos esa WSN cambiando el canal de transmisión de radio, el protocolo MAC que utiliza y el protocolo de la capa de Radio Duty Cycling (RDC) para ver cómo se comporta la red, teniendo en cuenta las distintas interferencias que tiene en cuanto a señales Wi-Fi y demás señales que están transmitiendo en la banda de 2,4 GHz, así mismo, veremos cómo se comporta la red cuando no se tiene un protocolo de control de colisiones como CSMA. Abstract: In this project the design, simulation and deployment of a wireless sensor network (WSN) has been carried out using the operating system for IoT, Contiki, the Cooja simulation tool and the XM1000 motes of Advanticsys. The design and simulation of the most popular topologies that can be implemented in a WSN is done, after analysing the topologies, the one that best suits the type of wireless network to be deployed is designed, using the Cooja visualization tool provided by the Contiki operative system. Different graphs of the performance of the network are obtained that will help us to see how the network behaves in the different simulated scenarios. The graphs corresponding to energy consumption are also analysed, since it is a key parameter in wireless sensor networks. Once the different network configurations have been designed and simulated, the WSN is deployed in a department, distributing the motes along it to see how the network behaves in a real environment. The sink or sink node is placed in the main room and the six sensor motes in the rest of the department. We will see the information sent by the sensor nodes, in terms of temperature, humidity, light and battery. Finally, the WSN features are modified by changing the radio channel, the MAC protocol used and the Radio Duty Cycling (RDC) layer protocol to observe the effect on the network performance, taking into account the different interferences it has in terms of Wi-Fi signals and other signals that are transmitting in the 2.4 GHz band, likewise, we will see how the network behaves when there is no collision control protocol such as CSMA.