Implementación del protocolo DPCF en motas inalámbricas y estudio de su eficiencia energética

Abstract

La mayoría de dispositivos inalámbricos que operan con el estándar IEEE 802.15.4 implementan el método CSMA/CA no ranurado como protocolo de acceso al medio (MAC). Este protocolo ofrece un buen rendimiento para bajas cargas de tráfico y para un número de usuarios no muy elevado. Sin embargo, a medida que el número de usuarios con dispositivos inalámbricos aumenta y proliferan nuevas aplicaciones con grandes requisitos de recursos de red, el rendimiento de este protocolo empieza a ser insuficiente. Por ello, resulta necesario implementar nuevos protocolos MAC que ofrezcan buen rendimiento para cualquier número de usuarios y para elevadas cargas de tráfico. En este trabajo se ha implementado un protocolo MAC para redes inalámbricas de tipo ad hoc llamado Distributed Point Coordination Function (DPCF). El objetivo principal del protocolo es aumentar el rendimiento de este tipo de redes en términos de throughput y retardo de transmisión. Asimismo, el DPCF añade un nuevo nivel de funcionalidad a la red. Los dispositivos pueden despertarse solamente cuando es transmitida una señal de beacon, escuchar su dirección y volver al estado sleep, con el consecuente ahorro de energía. El rendimiento de DPCF se ha evaluado experimentalmente mediante una plataforma hardware basada en unos nodos sensores (dispositivos Z1 de Zolertia) llamados genéricamente motas. Se implementan transmisiones reales como novedad respecto al uso de simuladores. El lenguaje de programación de estas motas es NesC, que es una variación del lenguaje de programación C optimizado para las limitaciones de memoria de la mota y está orientado a componentes. Se han implementado y evaluado dos tipos de protocolos MAC. Uno de ellos es el nuevo protocolo DPCF y el otro es el protocolo CSMA del estándar IEEE 802.15.4. Los resultados muestran que DPCF es capaz de mejorar el throughput total de una red ad hoc comercial 802.15.4, y mejorar notablemente el consumo energético.