ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

PLAN DEL PROYECTO DE TITULACIÓN

Propuesto por: Edgar Francisco Guamán Gavilanes

Áreas Técnicas del Tema: Comunicaciones Inalámbricas Redes TCP/IP Aplicaciones Distribuidas Sistemas Operativos

Director del Proyecto: Ing. Carlos Egas Msc.

Fecha: 4 de Marzo del 2015

1. Tema o Título del proyecto

Evaluación de la conectividad en un ambiente IPv6 en presencia de los estándares IEEE802.11 y IEEE802.15.4.

2. Objetivos

Objetivo General

Evaluar la conectividad en un ambiente de coexistencia de los estándares IEEE802.11 e IEEE802.15.4 con IPv6 dentro de una misma red.

Objetivos Específicos

Evaluar la conectividad a nivel de red cuando los estándares IEEE802.11 e IEEE802.15.4

trabajan simultáneamente a fin de determinar el nivel de interferencia de los mismos.

Implementar un Gateway IPv6, con interfaces IEEE802.11 e IEEE802.15.4. para pruebas

que determinen fallas en la conectividad provocada por la coexistencia de los dos

estándares.

3. Alcance

Se desea implementar un Gateway utilizando tecnología IEEE802.15.4 (6LowPAN o Zigbee) así como IEEE802.11 (Wifi), con el objetivo de disponer de la herramienta que haga posible evaluar el efecto de la convivencia de ambas tecnologías y su influencia sobre el tráfico que circula por un Gateway. Para evaluar la influencia en la conectividad por la coexistencia de estos dos estándares, se fijará un canal de transmisión en una tecnología 6LowPAN, y se variará el canal de transmisión de la otra, con el propósito de evaluar la pérdida de paquetes debido a la interferencia. Este proceso se realizará para todos los canales disponibles dentro de 6LowPAN.

Para la implementación del Gateway se utilizará un miniordenador o un ordenador en el cual se configurara protocolos que trabajen con direccionamiento IPv6 y utilicen los estándares inalámbricos previamente mencionados en la capa de enlace. Las funciones de Gateway serán cargadas mediante una librería, mientras que la operación de los nodos estará dada por una aplicación realizada en C# o Java, la cual es utilizada en la plataforma para configurar lo nodos de la red WSN1. El Gateway tendrá como sistema operativo Linux, sobre el cual se ejecutará un proceso de enrutamiento, el mismo que estará provisto de las siguientes interfaces :

Interfaz inalámbrica 802.15.4.

Interfaz Wireless WIFI.

Una interfaz Cableada.

Tal como se muestra en el esquema de la siguientes figuras : (Fig1. Y Fig2.)

Fig1. Esquema general del prototipo a implementarse con el mínimo número de

dispositivos

Fig2. Esquema general del prototipo a implementarse con el máximo número de

dispositivos

Las pruebas se realizarán en ambiente indoor, con un incremento gradual del número de dispositivos conectados a la red tanto de un estándar como del otro, hasta llegar a un número máximo de cuatro respectivamente. Las mismas se llevarán a cabo en un ambiente en el cual cohabiten las señales inalámbricas de los dos estándares. Las pruebas consistirán específicamente en :

1 1 WSN: Wireless Sensor Network

Efectuar pruebas de campo donde se generará tráfico para obtener datos sobre retardos y

pérdida de paquetes, que se presentarán en una tabla y posteriormente se realizará el análisis

de los resultados. Esto se realizará utilizando herramientas del sistema para el rastreo de los

paquetes y determinar la pérdida de los mismos.

Realizar experimentos que involucren la utilización de diferentes frecuencias en el estándar

IEEE802.11. y 6lowPAN. Esto se realizará a fin de propiciar condiciones de interferencia

utilizando tráfico transaccional y continuo.

Finalmente, será posible analizar los resultados obtenidos para poder determinar las posibles condiciones críticas de funcionamiento, relacionándolas con el tipo de tráfico y aplicaciones que se ejecutan en los nodos finales y poder concluir acerca del tema.

4. Justificación del Proyecto

Debido a la naturaleza no regulada de la banda de 2.4 GHz ISM (Médico, Específico e Industrial), se ha convertido en el espacio preferido de operación de diversas tecnologías. Gracias a estas razones, tenemos un entorno inundado de señales de radio por lo cual es muy difícil no tener interferencia. En este proyecto, se hará mucho énfasis en la WSN (Wireless Sensor Network) y el estándar IEEE802.15.4 diseñado para la misma. Características de estos nodos sensores que componen estas WSN (también llamados motes) como su bajo costo, bajo consumo de batería y la fácil integración con diferentes tipos de sensores han hecho de estos herramientas perfectas para aplicaciones de IOT (Internet Of Things). Al ser dispositivos integrables a ambientes completos, es más que probable que tengan que coexistir con otras tecnologías tales como WLAN, Microondas, Bluetooth, etc. Razón por la cual es necesario tener un verdadero panorama de las condiciones de interferencia así como las situaciones críticas de su coexistencia. Este proyecto tiene como objetivo realizar el análisis previo para la coexistencia de los dos estándares debido al futuro desarrollo del IoT2.

5. Temas Afines Realizados

Título: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE CONTROL DOMÓTICA INALÁMBRICO PARA DISCAPACITADOS Autor: Suntaxi Llumiquinga, Jorge Aníbal. Director: PhD. Corrales Paucar Luis Aníbal. Carrera: Ingeniería en Electrónica y Redes de Información Año: 2013 Resumen: El objetivo de este proyecto fue diseñar y construir un control domótico inalámbrico para ayudar a controlar aparatos del hogar a personas discapacitadas. Con este propósito se ha desarrollado, tanto el hardware como el software, para controlar el encendido/apagado de un foco, activar una

2 IoT: Internet of Things (Internet de las cosas), es un concepto que se refiere a la interconexión digital de

objetos cotidianos con Internet.

cerradura eléctrica y abrir/cerrar una cortina motorizada. Se diseñó una red en topología estrella para estos aparatos y son comandados desde un control central. Para el hardware se diseñó y construyó los radios transmisores y se complementó con una parte inteligente basada en micro controlador, cuya función es generar y ejecutar los comandos de control que viajan por la red. Los resultados de las pruebas demuestran que el sistema construido funciona correctamente en una casa de tamaño normal. Se verifica que los radios transmisores proporcionan un alcance de 18.70 metros en línea de vista y 9.90 metros sin línea de vista. La confiabilidad de la red fue del 100%. Diferencia: Dicho proyecto se enfoca más a la parte de control así como al manejo de micro controladores, no obstante el objeto de estudio del proyecto que se plantea, se orienta más a la par de conectividad dentro de estándares IEEE802.15.4 como IEEE802.11 y el manejo adecuado de un direccionamiento iPv6 dentro de una red de sensores de alcance medio con potencial de desarrollo de aplicaciones diversas caracterizadas por el bajo consumo de energía y modularidad.

6. Temario

CAPÍTULO 1: Marco Teórico

En el presente capítulo, se abordará las generalidades de las WSN e IPV6 dentro de las mismas aplicaciones. De la misma manera las principales características tanto del estándar IEEE802.15.4 (6LowPAN o ZigBee) como del estándar IEEE802.11, sus semejanzas, diferencias y las causas que hacen de este un ambiente de coexistencia propenso a interferencias.

CAPÍTULO 2: Prototipo a implementarse

En este capítulo se implementará la topología o ambiente donde se realizarán las pruebas. Se detallará la función de cada uno de los elementos, etapas y se presentará la red propiamente dicha totalmente conformada.

CAPÍTULO 3: Realización de las pruebas

Se realizará las pruebas de conectividad en diferentes condiciones en tráfico por cada interfaz para determinar las situaciones críticas de interferencia. Se indicará los resultados obtenidos para las diferentes pruebas realizadas.

CAPÍTULO 4: Conclusiones y Recomendaciones

Se presentan las conclusiones y recomendaciones obtenidas en el trabajo. Bibliografía Anexos

7. Bibliografía

http://www.libelium.com/products/waspmote-mote-runner-6lowpan/

http://www.zurich.ibm.com/moterunner/

http://www.hindawi.com/journals/ijdsn/2011/912152/

8. Cronograma de Actividades

Actividad Mes

1 Mes

2 Mes

3 Mes

4 Mes

5 Mes

6

Estudio de las características de hardware y software necesarios.

Análisis de la Conectividad de la topología de la Red.

Análisis de la programación, compilación y grabación de programas en los nodos sensores.

Implementación del Gateway.

Implementación personalización de las aplicaciones necesarias para llevar a cabo las pruebas sobre la plataforma de un miniordenador.

Ejecución de pruebas necesarias y evaluación de la red.

Documentación del proyecto

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Edgar F. Guamán G.

______________________________ Ing. Carlos Egas Msc.