Tecnologías Específicas

Ingeniería de Computadores

Descripcion y Objetivos

La creciente poularidad de los dispositivos del Internet de las Cosas (IoT) da lugar a varios problemas de procesamiento, almacenamiento y comunicación de los datos generados. Las actuales tecnologías de comunicación de baja potencia para el IoT pueden clasificarse en dos grupos: tecnologías de red de área personal inalámbrica (WPAN) (por ejemplo, Zig-Bee, Bluetooth), y tecnologías de red de área amplia de baja potencia (LPWAN) (por ejemplo, LoRa, SigFox) [2].

Debido al corto alcance de transmisión de WPAN y al insuficiente rendimiento de WPAN y LPWAN, sólo son aplicables en un conjunto limitado de escenarios de IoT. Esto ha dadao lugar al nuevo estándar Wi-Fi IEEE 802.11ah, denominado Wi-Fi HaLow, que ha sido introducido para llenar el vacío entre WPAN y LPWAN combinando las ventajas de Wi-Fi y las tecnologías de comunicación de bajo consumo [1].

El estándar Wi-Fi IEEE 802.11ah se publicó oficialmente en 2016 [1]. Opera en las bandas de frecuencia sub-1Ghz sin licencia, permite que hasta 8192 estaciones se conecten a un único punto de acceso (AP) y admite rangos de transmisión de hasta 1 km con velocidades de datos que van de 150 Kbps a 78 Mbps.

El mecanismo de agrupación de estaciones, denominado RAW, se propone para mitigar las colisiones y mejorar el rendimiento en redes IoT densas en las que un gran número de estaciones compiten por el acceso al canal de forma simultánea. El RAW divide las estaciones en grupos y sólo permite que las estaciones asignadas a un grupo concreto accedan al canal utilizando la función de coordinación distribuida (DCF) o el acceso al canal distribuido mejorado (EDCA) en momentos específicos.

Los objetivos de este proyecto son:

• Desarrollar modelos de simulación de eventos discretos para evaluar el rendimiento (por ejemplo, rendimiento, eficiencia energética, retraso) de una red basada en IEEE 802.11ah.
• Explorar el rendimiento de la red en términos de parámetros relacionados: Número de estaciones, duración del tiempo de acceso al canal, tamaño de la carga útil.
• Explorar escenarios más realistas como deficiencias del canal, tráfico no saturado y diferentes clases de dispositivos.

 

Metodología y Competencias

METODOLOGIA

• Estudio del estándar IEEE 802.11ah y el mecanismo RAW.
• Estudio del simulador MATLAB proporcionado. Este simulador evalúa el rendimiento del mecanismo RAW bajo el supuesto de tráfico saturado y deficiencias en el canal. También considera el número de estaciones, la duración del tiempo de acceso al canal y el tamaño de la carga útil.
• Mejorar el simulador para considerar escenarios más realistas.
• Proponer diversos escenarios permitiendo analizar las prestaciones  del mecanismo RAW.
• Analizar los resultados obtenidos.
• Redactar  la memoria donde se incluya una revisión de los trabajos realizados en los últimos años,  los resultados y conclusiones del estudio realizado .

COMPETENCIAS

• Capacidad para comprender, aplicar y gestionar la garantía y seguridad de los sistemas informáticos.
• Capacidad para analizar, evaluar, seleccionar y configurar plataformas hardware para eldesarrollo y ejecución de aplicaciones y servicios informáticos.
• Capacidad para diseñar, desplegar, administrar y gestionar redes de computadores.

 

Medios a utilizar

Simulador Matlab para el mecanismo RAW. Versión 1.

Acceso al supercomputador "GALGO".

 

Bibliografía

1. IEEE Standard for Information technology--Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks--Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 2: Sub 1 GHz License Exempt Operation, in IEEE Std 802.11ah-2016 (Amendment to IEEE Std 802.11-2016, as amended by IEEE Std 802.11ai-2016), vol., no., pp.1-594, May 5 2017, DOI: 10.1109/IEEESTD.2017.7920364.
2. Tian, L., Santi, S., Seferagić, A., Lan, J., & Famaey, J. (2021). Wi-Fi HaLow for the Internet of Things: An up-to-date survey on IEEE 802.11 ah research. Journal of Network and Computer Applications,