Diseño de WSN con restriccionesperspectivas a nivel de circuito y a nivel de sistema

Résumé

Este trabajo realiza aportaciones en el diseño de WSN con restricciones en bajo consumo y baja latencia. El bajo consumo es una de las restricciones mas importantes en WSN, sobre todo si la red necesita de la existencia de nodos alimentados mediante baterías. Otra restricción importante para aun gran número de aplicaciones es la baja latencia de la red, tambien conocida como retraso punto-punto, que permite reducir el tiempo de tránsito de la información por la red. En esta tesis se profundiza en la estructura interna de un nodo sensor, en especial en la etapa de adaptación para sensores, proponiendo un nuevo bloque a nivel de circuitos que mejora las prestaciones en consumo del nodo sensor. El circuito diseñado, es un amplificador de transcundoctancia (OTA) con características mejoradas de slew rate (SR) y ancho de banda. Estas características hacen de este bloque transconductor un circuito idoneo para etapas de adaptación de señal basadas en capacidades conmutadas que suelen ser muy utilizadas en sensores de alta precision y baja velocidad. Ademas de la perspectiva a nivel de circuito, esta Tesis aborda una perspectiva a nivel de sistemas, analizando las comunicaciones existentes para WSN, y centrándonos en el estandar inalambrico IEEE 802.15.4. Este estandar es actualmente uno de los estandares mas utilizados dada su versatilidad aunque presenta algunos problemas en aplicaciones de baja latencia. Tras analizar las limitaciones mas importantes del estandar IEEE 802.15.4 para diseño de baja latencia, se definen dos aplicaciones basadas en el estandar donde la forma de gestion solventa estas limitaciones. La primera de las redes diseñadas es una red de baja latencia con numerosas aplicaciones para monitorizacion idoor. Esta red, diseñadas con características de elvada escalabilidad y fiabilidad, tiene capacidad para gestionar mensajes críticos, que deben ser transmitidos en el menor tiempo hacia el nodo de monitorización, y permite la utilizacion de nodos moviles para las labores de monitorizacion que pueden ser alimentados mediante baterias. El segundo sistema presentado es una infraestructura analambrica para aplicaciones de control en escenarios donde existan problemas en la propagacion de señales. Esta red, con importantes restricciones de tiempo, pretende dar una solucion al problema concreto de control industrial en Sistemas de Transporte Vertical (TVS).