Algoritmo de encaminamiento jerárquico para WSN extensas basado en codificación de red y LDPC

Abstract

En los últimos años, ha habido un fuerte desarrollo de dispositivos que usan sensores para la monitorización y, gracias a ello, cada vez los nodos sensores son más pequeños y baratos. Esto ha propiciado la aparición de WSN (Wireless Sensor Network; Redes de Sensores Inalámbricos) extensas, que pueden englobar un alto número de sensores que recogen información y la comunican de manera inalámbrica hasta un nodo central. Uno de los problemas que surgen en este tipo de redes es que los algoritmos de encaminamiento, que permiten llevar la información desde el nodo origen al nodo destino, no pueden evitar que aumente la tasa de error a medida que aumenta el número de saltos necesarios para alcanzar el nodo destino. El propósito de este Proyecto Fin de Carrera consiste en proponer un algoritmo jerárquico que busque reducir la BER (Bit Error Rate; Probabilidad de Error de Bit) en WSN densas y extensas y estudiar sus prestaciones. Para ello, se va a emplear una estructura de red de tipo árbol utilizando dos niveles, reduciendo así el número de saltos a dos. Además, en ambos niveles se va a utilizar una técnica de codificación de canal distribuida basada en Codificación de Red con códigos LDPC (Low Density Parity Check codes; códigos de Chequeo de Paridad de Baja Densidad). Una vez propuesto el algoritmo, se analizan sus prestaciones a partir de la obtención, mediante simulaciones, de las curvas BER frente a SNR (Signal to Noise Ratio; Relación Señal a Ruido). Dichas curvas se obtienen para una serie de escenarios posibles, simulados por medio de la herramienta MATLAB, modificando los valores de una serie de parámetros y estudiando cómo afectan a dichas curvas, con el objetivo de obtener valores adecuados para los distintos escenarios. Las prestaciones del algoritmo propuesto se comparan con el caso sin codificar y con otra alternativa de Codificación de Red y códigos LDPC en escenarios multisalto que fue estudiada previamente en el Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones de la Universidad Rey Juan Carlos. Los resultados de las simulaciones permiten comprobar que el algoritmo propuesto en este Proyecto ofrece una importante ganancia de codificación respecto a los citados casos, consiguiendo una reducción significativa de la BER extremo a extremo en la WSN.