Sensores para seguridad y fiabilidad en sistemas de comunicaciones

Resumen

El auge de las comunicaciones inalámbricas ha sido significativo en las últimas décadas propiciando el desarrollo de diferentes estándares y su uso en múltiples aplicaciones, pero por otro lado las comunicaciones cableadas siguen siendo ampliamente utilizadas en determinados sectores. Actualmente, la seguridad y fiabilidad en cualquier sistema de comunicaciones se ha convertido en una prioridad de máximo nivel en todos los ámbitos: consumo, doméstico industrial, defensa, etc. En esta línea, la presente tesis aborda aspectos de seguridad y fiabilidad en las comunicaciones tanto inalámbricas como cableadas. Por ello, se han elegido tres aplicaciones que permitan estudiar algunas problemáticas en este tipo de comunicaciones y aportar soluciones a las mismas. En una primera línea de trabajo se ha estudiado el estándar IEEE 802.15.4 y se ha propuesto un nuevo mecanismo para resolver el problema relacionado con el elevado tiempo de asociación de nodos móviles, donde sus continuas asociaciones afectan al tiempo de actividad. El procedimiento propuesto permite la transmisión de datos desde un nodo móvil y la recepción de datos desde nodos estáticos con un tiempo de actividad mínimo y una alta fiabilidad de comunicación, reduciendo además el consumo de potencia y la pérdida de datos. Continuando con esta línea, se ha desplegado una red de sensores inalámbricos para detectar fallos en motores facilitando su mantenimiento preventivo. Por un lado, la fiabilidad en la detección se asegura mediante la combinación de varios parámetros (vibraciones, corrientes y temperatura); y por otro lado, el uso del modo balizado con intervalo de tiempo garantizado (GTS) asegura la correcta transmisión de los datos. Teniendo en cuenta que en este tipo de aplicaciones inalámbricas es obligatorio reducir el consumo de potencia, se ha desarrollado una estrategia hardware y sofware de forma que los nodos alcancen un alto grado de autonomía. En una segunda línea de trabajo se ha considerado una comunicación cableada basada en el protocolo I2C. En este se ha estudiado la vulnerabilidad en la comunicación asociada a la utilización de alta impedencia como uno de los niveles lógicos. Este hecho, que garantiza una mayor escalabilidad en el bus, puede introducir fallos en las comunicaciones, ya sean tanto intencionados como no intencionados. En primer lugar, se ha estudiado el efecto de estos fallos en la trayectoria seguida por un robot móvil, mostrando que dicha trayectoria puede ser alterada. En segundo lugar, se ha desarrollado una estrategia de defensa para identificar este tipo de situaciones y actuar en consecuencia. La estrategia se basa en el uso de un sensor de frecuencia que detecta anomalías en la línea de temporización del bus.