Definición de una Arquitectura de Referencia para Sistemas de Información en Redes de Sensores Inalámbricos Ubicuos basado en calidad de servicio (2017)
Los rápidos avances tecnológicos han permitido una nueva generación de redes denominadas USN (Ubiquitous Sensor Network), donde los dispositivos móviles y pequeños sensores están presentes en todas partes y se entremezclan en las actividades cotidianas del ser humano. Esta nueva generación de redes permitirá ofrecer diferentes servicios a usuarios, a través de arquitecturas computacionales que integrarán: nuevas tecnologías, aplicaciones tecnológicas, redes de comunicaciones y otros servicios especializados. Con las redes USN se amplían las posibilidades de desarrollo tecnológico, sobre todo en el diseño de “ciudad inteligente”, y en otros sectores importantes de la economía como el agrícola y de transporte, entre otros. La investigación recoge una mirada a las principales propuestas realizadas en diferentes ámbitos por instituciones referentes - en especial en lo definido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones – UIT/ITU, que han intentado estandarizar una arquitectura de referencia para este tipo de redes con el fin de reducir las complejidades de integración, el uso de múltiples tecnologías, la heterogeneidad de los diferentes protocolos existentes y facilitar: la interconexión, la comunicación y futuros desarrollos en este campo. A partir de una revisión sistemática y completa en la investigación, se logró la construcción del Estado del Arte que determinó las necesidades y características que deben ser satisfechas por una arquitectura de referencia para las redes USN, en especial, lo referente a calidad de servicio debido a que estas redes por su gran crecimiento y volumen de datos recolectados, no podrán atender la demanda requerida en los próximos años. La investigación aborda un estudio de la implementación de la calidad de servicio en Redes USN, teniendo en cuenta factores como el tiempo, la pérdida de información, diferenciación de servicios de emergencia y la capacidad de la red. Por ejemplo, en entornos inalámbricos es necesario alcanzar estabilidad y poca variabilidad en el tiempo tanto en la transmisión de los datos como en las peticiones realizadas por los diferentes actores. Además, se incorpora en cada una de las capas definidas de la arquitectura de referencia, la calidad de servicio como un componente esencial para garantizar la capacidad de la red para transmitir datos con los niveles de servicio adecuados de acuerdo con cada servicio definido. En las capa de la arquitectura se definen elementos estructurales que permiten pasar entre cada una los parámetros y métricas definidos, que evitan la pérdida o retraso de paquetes asociados a aplicaciones o servicios determinados previamente como críticos. Para el caso de las Redes USN integradas a los servicios ITS, fue necesario asociar un servicio de emergencia al conductor de un vehículo por estados de somnolencia como un evento súbito tal como se propone en (Garcés, Salgado, Andrés, and Henry, 2015). En este caso, los paquetes se transmiten con una clase de servicio mayor a las demás haciendo que en cada capa, la información/paquete tenga un tratamiento especial y prioritario durante su envío al middleware o en otros casos, a las aplicaciones o servicios finales. Dentro de la investigación, se analizaron los protocolos usados actualmente, revisando los modelos que soportan los volúmenes de datos requeridos por este tipo de redes, determinando aplicar en la capa MAC diferenciación de servicio, asociando clases de servicio sobre los paquetes y haciendo que la transmisión de estos, se sintonicen con las demás capas de la Red y con toda la arquitectura. Establecida la necesidad de contar con un modelo de diferenciación de servicio, se determinaron los requerimientos de calidad de servicio. Con la prueba de concepto se pudo utilizar un modelo continúo (transmisión de datos en intervalos de tiempo periódico) y orientado por consultas en donde los datos son solicitados por un receptor, dando origen a un Modelo Hibrido con datos y peticiones en intervalos de tiempo bien definidos a lo largo de la Red USN y de la Arquitectura en general. Por otro lado, y avanzando en el conocimiento de estas redes, dentro de la investigación se propuso una arquitectura de referencia aplicable a un caso de estudio de orden nacional e internacional, tomando el área de los Sistemas Inteligentes de Transporte SIT/ITS, como un sector fundamental en el desarrollo de las naciones y del cual se tiene pleno conocimiento por parte de los involucrados en la investigación.