CORRELATION CO–EFFICIENT

El consumo de energía de un nodo de sensores inalámbricos puede ser dividido en tres partes diferentes:

la detección,

el procesamiento, y la comunicación.

El primero de ellos está estrictamente relacionado con la aplicación y en la mayoría de los casos es despreciable frente a los otros considerados.

Por lo que respecta al procesamiento de datos, por lo general el consumo del procesador disminuye durante su fase activa en un orden de magnitud o menos, si se lo compara con la energía necesaria en la fase de comunicación.

Suponiendo un desvanecimiento de la señal según una distribución de Rayleigh y una ley de pérdida de cuarto orden, la energía necesaria para transmitir más de un 1Kbit a una distancia de 100 m es aproximadamente la misma que la de ejecución de 3 millones de operaciones de procesador por un 100 MIPS / W. Desde otro punto de vista, es conveniente implementar algoritmos complejos si esto da como resultado menos datos por paquetes y/o un enlace de datos más robusto, que requiera menos retransmisiones. Una característica bien conocida es que el consumo (P) es proporcional a la tensión de alimentación (Vdd), y a la

frecuencia de operación (f), es decir:

P ≡ Vdd . f

Esta relación sugiere dos estrategias para reducir el consumo: la escala de tensión dinámica, es decir, la reducción de la tensión de alimentación Vdd lo más

bajo posible, y cambiar la frecuencia f de reloj de la CPU de acuerdo a la carga computacional (por lo general, se utiliza un microprocesador con un oscilador de

que operan en el rango de GHz con potencia de radiación baja (≈ 0 dBm), la energía necesaria para transmitir es casi la misma que la requerida para la recepción de datos.

Como los dispositivos pasan la mayor parte de su tiempo sin hacer nada, lo que significa que las estrategias de bajo ciclo de trabajo, probablemente se pueden aplicar como solución adecuada para los nodos con suministro de energía a batería. Lo que realmente importa en los sensores inalámbricos, es el promedio de consumo de corriente Icc, por este motivo, resulta fundamental evaluar no sólo la potencia activa, sino también el consumo en modo de espera, y de duración de la fase de puesta en marcha.

Las baterías electroquímicas son probablemente las más económicas y las más versátiles fuentes de energía de pequeñas dimensiones. En tal sentido cabe mencionar que el descuidar el auto-consumo de la unidad de energía, incide sobre la duración de la batería en horas, que está definido como el tiempo transcurrido hasta que la tensión de la misma cae por debajo de un umbral (voltaje de corte).

Las baterías se dividen en primarias o de células no recargables, y las de células secundarias, de acuerdo con electrolito aprobado (NiCd, NiMH, LiION ...), que ofrecen una tensión nominal en el orden de 1.2 – 3.6V, y capacidad hasta 3Ah

para el formato AA.

5.3.2 Localización

Las WSN se ven limitadas por la energía consumida, el costo de instalación y su uso específico. La localización es por lo general realizada con el mismo

transmisor-receptor de radio que también se utiliza para la comunicación entre los nodos. Si son necesarios altos rendimientos es posible adoptar otras técnicas como el GPS, cuyo costo se justifica sólo en algunas aplicaciones. La idea base se trata de utilizar adecuadamente el ―Indicador de Intensidad de Señal de Recepción‖ (RSSI), una característica estándar en la mayoría de las radios. Dos enfoques son comúnmente aceptados en la literatura: mapas RSSI y Modelos de Propagación de Señal.

Muchas mediciones RSSI en diferentes lugares forman el llamado mapa RSSI, que se almacena en un nodo o en una estación base. Un nodo que quiere valorar su posición compara los valores medidos de RSSI con las entradas en el mapa RSSI. La posición con mayor igualdad respecto de la entrada será la

seleccionada. Aunque la precisión de esta técnica es relativamente alta, los movimientos de los objetos o las personas hacen necesaria la recreación (reconstrucción periódica) del mapa, lo que requiere mucho tiempo. Como alternativa a RSSI, han sido establecidos modelos matemáticos de

propagación de la señal, que se utilizan para evaluar el poder de atenuación y su correlato de la distancia con respecto a puntos de anclaje, pero no son muy confiables, ya que no siempre se consideran los obstáculos, como son por

Campañas experimentales señalaron que RSSI fluctúa tanto por causas intrínsecas como extrínsecas, tales como:

• Variabilidad del transmisor: transmisores diferentes se comportan de manera diferente, incluso cuando se configuran exactamente de la misma manera.

• Variabilidad del Receptor: diferentes receptores se comportan diferente, incluso cuando todos los parámetros del medio ambiente son los mismos.

• Orientación de la Antena: diferentes antenas tienen su propios patrones de radiación.

• Multi-desvanecimiento y sombreado en el canal de RF: el comportamiento del canal depende en gran medida de las características del medio ambiente.

Este método RSSI basado en el alcance y localización puede ser una alternativa barata y eficaz respecto de los costos más elevados o mayor complejidad de otras técnicas como el GPS, pero sólo cuando se aplica en el entorno adecuado. Se ha demostrado que los nodos deben estar elevados del suelo y libres de

obstrucciones, además, la transmisión de señal, orientación de la antena y la densidad de nodos afecta en gran medida a la precisión. Debido a estas muy estrictas limitaciones, la localización con RSSI será de aplicación limitada en entornos desconocidos o cambiantes, a menos que el sistema pueda ser activado, para poder ajustarse automáticamente a parámetros tales como intensidad de la señal y diferentes coeficientes de calibración.

Como breve conclusión, la localización es un tema candente en Redes Inalámbricas de Sensores, sobre todo cuando se necesita movilidad, y sigue siendo una tarea ardua tanto en lo referido a investigación como también a los costos que involucra. Varios investigadores participan en este campo y aun no existe una solución transparente.