ARQUITECTURA COMPUTACIONALJ O R G E L U I S N A V A M T Z

Es una red de ordenadores pequeñísimos, equipados con sensores, que colaboran en una tarea común.

Las redes de sensores están formadas por un grupo de sensores con ciertas capacidades sensitivas y de comunicación inalámbrica los cuales permiten formar redes ad hoc sin infraestructura física preestablecida ni administración central.

WIRELESS SENSOR NETWORK (RED DE SENSORES)

Pasando de largo las aplicaciones militares, éstas tienen usos civiles interesantes como vemos a continuación:

Eficiencia energética: Red de sensores se utilizan para controlar el uso eficaz de la electricidad, como el caso de Japón y España.

Entornos de alta seguridad: Existen lugares que requieren altos niveles de seguridad para evitar ataques terroristas, tales como centrales nucleares, aeropuertos, edificios del gobierno de paso restringido. Aquí gracias a una red de sensores se pueden detectar situaciones que con una simple cámara sería imposible.

Sensores ambientales: El control ambiental de vastas áreas de bosque o de océano, sería imposible sin las redes de sensores. El control de múltiples variables, como temperatura, humedad, fuego, actividad sísmica así como otras. También ayudan a expertos a diagnosticar o prevenir un problema o urgencia y además minimiza el impacto ambiental del presencia humana.

Sensores industriales: Dentro de fábricas existen complejos sistemas de control de calidad, el tamaño de estos sensores les permite estar allí donde se requiera.

Automoción: Las redes de sensores son el complemento ideal a las cámaras de tráfico, ya que pueden informar de la situación del tráfico en ángulos muertos que no cubren las cámaras y también pueden informar a conductores de la situación, en caso de atasco o accidente, con lo que estos tienen capacidad de reacción para tomar rutas alternativas.

Medicina: Es otro campo bastante prometedor. Con la reducción de tamaño que están sufriendo los nodos sensores, la calidad de vida de pacientes que tengan que tener controlada sus constantes vitales (pulsaciones, presión, nivel de azúcar en sangre, etc), podrá mejorar sustancialmente.

Domótica: Su tamaño, economía y velocidad de despliegue, lo hacen una tecnología ideal para domotizar el hogar a un precio asequible.

Es imaginable que los nodos no sólo puedan observar sino también reaccionar para activar funciones de otros sistemas.

AREAS DE APLICACION

Topología Dinámica: En una red de sensores, la topología siempre es cambiante y éstos tienen que adaptarse para poder comunicar nuevos datos adquiridos.

Variabilidad del canal: El canal radio es un canal muy variable en el que existen una serie de fenómenos como pueden ser la atenuación, desvanecimientos rápidos, desvanecimientos lentos e interferencias que puede producir errores en los datos.

No se utiliza infraestructura de red: Una red sensora no tiene necesidad alguna de infraestructura para poder operar, ya que sus nodos pueden actuar de emisores, receptores o enrutadores de la información. Sin embargo, hay que destacar en el concepto de red sensora la figura del nodo recolector (también denominados sink node), que es el nodo que recolecta la información y por el cual se recoge la información generada normalmente en tiempo discreto. Esta información generalmente es adquirida por un ordenador conectado a este nodo y es sobre el ordenador que recae la posibilidad de transmitir los datos por tecnologías inalámbricas o cableadas según sea el caso.

Tolerancia a errores: Un dispositivo sensor dentro de una red sensora tiene que ser capaz de seguir funcionando a pesar de tener errores en el sistema propio.

Comunicaciones multisalto o broadcast: En aplicaciones sensoras siempre es característico el uso de algún protocolo que permita comunicaciones multi-hop, léase AODV, DSDV, EWMA u otras, aunque también es muy común utilizar mensajería basada en broadcast.

Consumo energético: Es uno de los factores más sensibles debido a que tienen que conjugar autonomía con capacidad de proceso, ya que actualmente cuentan con una unidad de energía limitada. Un nodo sensor tiene que contar con un procesador de consumo ultra bajo así como de un transceptor radio con la misma característica, a esto hay que agregar un software que también conjugue esta característica haciendo el consumo aún más restrictivo.

Limitaciones hardware: Para poder conseguir un consumo ajustado, se hace indispensable que el hardware sea lo más sencillo posible, así como su transceptor radio, esto nos deja una capacidad de proceso limitada.

Costes de producción: Dada que la naturaleza de una red de sensores tiene que ser en número muy elevada, para poder obtener datos con fiabilidad, los nodos sensores una vez definida su aplicación, son económicos de hacer si son fabricados en grandes cantidades.

CARACTERISTICAS

La estructura de la topología es el primer paso para el diseño y la construcción de redes de sensores inalámbricos. Una topología deseable puede prolongar el tiempo de vida de toda la red. Este documento se centra en la complejidad de la estructura topológica de la red inalámbrica de sensores y analiza sus características complejas desde el punto de vista de la teoría de la ciencia de la red. La medición de la red de sensores inalámbricos se analiza en la investigación. Los resultados indican que para la red de malla, el grado del nodo se distribuye uniforme, tiene comparativamente menor longitud de la trayectoria media y mayor coeficiente de clúster. Al lado, comparar a otro tipo de red, la red de sensores inalámbricos es ni regular ni red aleatoria completa. Se encuentra entre la red aleatoria y la red del mundo pequeño y tiene alguna propiedad que es similar a la red del mundo pequeño. Con el fin de reducir los saltos de la red, en este trabajo la construcción de una red de sensores inalámbricos del mundo pequeño añadiendo algunos accesos directos a la red, la cual está sujeta a las restricciones de distancia entre nodos individuales. Resultados de la simulación muestran que estos accesos directos se reducirá notablemente la longitud del camino promedio. Esto es beneficioso para mejorar la eficiencia de utilización de la energía de la red.

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?tp=&arnumber=5622543&queryText%3Dwireless+sensor+network

TOPOLOGIA DE LA ESTRUCUTURA

BODY SENSOR NETWORKS O BODY AREA NETWORKSWBAN o BAN, red de área corporal, es una red de comunicación inalámbrica entre

dispositivos de baja potencia utilizados en el cuerpo, consiste en un conjunto móvil y compacto de comunicación entre, por ejemplo micrófonos, auriculares, sensores, etc.

También la red puede estar formada por dispositivos de baja potencia implantados en el cuerpo, estos dispositivos controlan los parámetros vitales del cuerpo y movimientos. Estos dispositivos se comunican a través de las tecnologías inalámbricas, transmiten datos desde el cuerpo a una estación base, de donde los datos pueden ser remitidos a un hospital, Clínica o a otro lugar, en tiempo real.

La tecnología WBAN está aún en su etapa inicial, esta servirá para una variedad de aplicaciones, incluyendo médicas, electrónica de consumo, entretenimiento y otros. La tecnología, una vez aceptada y aprobada, se espera que sea un gran avance sobre todo en la asistencia médica.

Las aplicaciones iniciales de WBAN se espera que aparezcan principalmente en el campo de la asistencia médica, sobre todo para la vigilancia continua de parámetros vitales de los pacientes que sufren de enfermedades crónicas como la diabetes, el asma y los ataques cardíacos.

Otras aplicaciones de esta tecnología WBAN incluyen deportes, electrónica, aplicaciones militares, o de seguridad. La extensión de la tecnología a nuevas áreas también podría ayudar a la comunicación sin fisuras, por los intercambios de información entre las personas, o entre personas y máquinas.

APLICACIONES

CARACTERISTICASArquitectura. Una WBAN consta de dos categorías de nodos: sensores y actuadores en el interior o sobre el cuerpo humano, y los nodos coordinadoresalrededor usuarios de WBAN o de segundo nivel equipados en dispositivos de radio de los usuarios, que funcionan como una infraestructura para transmitir datos. En redes WSN, sin embargo, cada nodo funciona como un nodo sensor así como también un nodo coordinador. Densidad. El número de sensores y actuadores desplegados en el usuario depende de los casos de uso. Por lo general, no se despliegan con alta redundancia para tolerar fallos en los nodos como en redes inalámbricas de sensores convencionales, y por lo tanto no requieren alta densidad de nodos. Tasa de transmisión. La mayoría de las redes inalámbricas de sensores se aplican para el control de eventos basados en el seguimiento, donde los acontecimientos pueden ocurrir de manera irregular. En contraste, las BAN se emplean para el seguimiento de las actividades fisiológicas humanas, que varían de una manera más periódica. Como resultado, las corrientes de datos de aplicación exhiben tasas relativamente estables. Movilidad. Los portadores de BAN pueden moverse. Los nodos BAN están asociados con el mismo portador, se mueven juntos y en la misma dirección. En contraste, los nodos WSN se consideran generalmente estáticos, y cualquier nodo con movilidad lo hace en forma individual y no en grupos.

SISTEMAS DE BAJA ENERGIA DE BODY ARE NETWORKS

Como una tecnología clave para la comunicación de corto alcance en todo el cuerpo humano, red de área corporal inalámbrica ha surgido recientemente mediante la combinación de las aplicaciones médicas, estilo de vida y entretenimiento. En este artículo, repasamos la tecnología WBAN y resumen de su estado de la normalización, que consiste en la capa común de medios de control de acceso y tres tipos de capas físicas. Entre tres PHY, se introduce un canal de comunicación del cuerpo de eficiencia energética PHY, que utiliza el cuerpo humano como un canal de comunicación con el modelado de circuito equivalente mediante circuitos RC distribuidos y análisis del canal teóricas mediante la resolución de las ecuaciones de Maxwell. A través de la comprensión clara del canal cuerpo, presentamos 6 transceptores BCC implementados con la tecnología CMOS, incluyendo un transceptor WBAN primer mundo que satisface todas las especificaciones para el estándar IEEE 802.15.6. Por último, el reproductor de MP3 y demostraciones de salud que emplean BCC transceptor se muestran para verificar la eficiencia energética y la viabilidad de los sistemas de redes de área corporal inalámbricas de baja energía.

SMART DUSTEl polvo inteligente es una red inalámbrica de minúsculos

sensores microelectromecánicos, robots o dispositivos que pueden detectar señales de luz, temperatura, vibraciones, etc. Los dispositivos también se llaman motas y se trabaja en disminuir su tamaño hasta el de un grano de arena, o incluso de una partícula de polvo. Cada dispositivo contiene sensores, circuitos que computan, tecnología de comunicaciones sin hilos bidireccional y una fuente de alimentación. Los motes recopilarían datos, realizarían cómputos y se comunicarían por radio con otros en distancias que se acercan a 1.000 pies.

Cuando están muy juntos o apiñados, crean automáticamente redes altamente flexibles, de baja potencia con usos que se extienden desde sistemas de control del Clima a dispositivos de entretenimiento que trabajan conjuntamente con aparatos de gestión de información específica como un PDA o un iPod.

El concepto de Smartdust fue introducido por Kristofer Pister en 2001. Una revisión reciente discute varias maneras para llevar las redes de polvo inteligente desde dimensiones del milímetro al nivel del micrómetro.

APLICACIONESComo cualquier otra tecnología, Smart Dust es susceptible de usos beneficiosos o

malévolos. Dotarlos de una cámara quizás esté ya en la agenda de los investigadores. La imaginación es libre. Un ejemplo típico de uso sería dispersando cientos de estos sensores alrededor de un edificio o un hospital para supervisar temperatura, humedad o para informar desastres tales como terremotos. También podrían ser utilizados para seguir los movimientos de los pacientes. Para los militares pueden funcionar como sensores a distancia para controlar los movimientos enemigos, detectar gas venenoso o radiactividad. La facilidad y el barato costo de fabricación de estos dispostivos han despertado preocupaciones sobre la factibilidad de que gobiernos y corporaciones los usen para la invasión de la vida privada. 

SIM (TARJETA)

 es una tarjeta inteligente desmontable usada en teléfonos móviles y módems HSPA o LTE que se conectan al puerto USB. Las tarjetas SIM almacenan de forma segura la clave de servicio del suscriptor usada para identificarse ante la red, de forma que sea posible cambiar la línea de un terminal a otro simplemente cambiando la tarjeta.

El uso de la tarjeta SIM es obligatorio en las redes GSM. Su equivalente en las redes UMTS se denomina USIM o UICC, siendo más popular el RUIM en los teléfonos CDMA.

TIPOS DE TARJETALa tarjeta Mini SIMLa tarjeta mini SIM, o también llamada tarjeta SIM clásica, fue durante muchos años el tamaño más común utilizado en todos los

teléfonos. Con unas dimensiones de 25 x 15 x 0,76 mm todavía cabe en muchos dispositivos antiguos y en los modelos más económicos.

La tarjeta Micro SIMLa tarjeta micro SIM (15 x 12 x 0,76 mm) es una versión más pequeña de la tarjeta mini SIM. Este formato fue utilizado por primera vez en el iPhone 4 y el iPad, todo ello en el año 2010.

La tarjeta Nano SIMLa tarjeta nano SIM es actualmente, con sus 12,3 x 8,8 x 0,67 milímetros, el formato más pequeño y delgado. Hoy en día solo Apple utiliza las tarjetas Nano SIM en las distintas versiones del iPhone 5, así como en el iPad Air y en el iPad Mini.

¿Qué son las tarjetas Multi SIM y Dual SIM?Quien desee utilizar múltiples teléfonos con el mismo número, debe pedir a su operador de red móvil otras tarjetas SIM,

llamadas multi SIM.En los teléfonos móviles dual SIM se pueden usar dos tarjetas SIM. De esta manera, se puede contactar con el propietario desde dos

números distintos.

CARACTERISTICASLa típica tarjeta SIM de bajo costo tiene poca memoria, 2-3 KB

según describe la especificación. Este espacio de almacenamiento es usado directamente por el teléfono. El segmento de mercado de las tarjetas SIM de bajo costo está en constante declive.

Las tarjetas SIM con aplicaciones adicionales están disponibles con muchas capacidades de almacenamiento diferente, siendo la mayor 512 KB. Tarjetas SIM menores, de 32 KB y 16 KB, son las dominantes en zonas con redes GSM menos desarrolladas. También existen las tarjetas Large Memory SIM, con capacidades del orden de 128 a 512 kilobytes.

APLICACIONES

Un ejemplo de dispositivo que utiliza tarjetas micro-SIM es el Apple iPad  en sus diferentes versiones con tecnología 3G. Así mismo, el iPhone en su versión 4 y 4S utiliza el mismo tipo de SIM, así como el nokia n9.

Lok8u y T-Mobile anunciaron durante el International CES 2010 de Las Vegas que serían los primeros en llevar la tecnología de las tarjetas SIM Micro Third-Form-Factor a los dispositivos con una línea de dispositivos GPS portátiles.

Aunque el iPad fue puesto en venta 'Libre' para poder ser utilizado con cualquier operador, aun así es necesario conseguir un micro-SIM. Por lo tanto, cualquiera que deseara utilizar un iPad con la tecnología 3G necesitaría contratar un plan de datos con alguna operadora de telefonía móvil que fabricara micro-SIMs. Sin embargo es posible modificar físicamente una SIM Ordinaria y adaptarla para que pueda ser utilizada en el iPad o bien en el iPhone 4.

El Samsung Galaxy S III, el Samsung Galaxy S IV y el Samsung Galaxy Note II utilizan tarjeta micro-SIM.

El Nexus 4 y el Nexus 5 también utilizan tarjeta micro-SIM.

Los Equipos Nokia Lumia 800 y Nokia Lumia 900 también utilizan Tarjeta micro-SIM.

El iPhone 5 usa una nueva tecnología de tarjeta SIM, mas pequeña que la micro-SIM, denominada nano-SIM.

La nueva BlackBerry Z 10 también utiliza tarjeta micro-SIM.

El Motorola Moto G usa micro-SIM.

Ademas del uso que tienen con las tarjetas de credito para que puedan almacenar informnacion

SMART CARDTambien conocida como tarjeta con circuito integrado o TCI, es cualquier tarjeta del

tamaño del bolsillo con circuitos integrados, que permite la ejecución de cierta lógica programada. Aunque existe un diverso rango de aplicaciones, hay dos categorías principales de TCI. Las tarjetas de memoria contienen sólo componentes de memoria no volátil y posiblemente alguna lógica de seguridad. Las tarjetas microprocesadoras contienen memoria y microprocesadores.

La percepción estándar de una tarjeta inteligente es una tarjeta microprocesadora de las dimensiones de una tarjeta de crédito (o más pequeña, como por ejemplo, tarjetas SIM oGSM) con varias propiedades especiales por ejemplo un procesador criptográfico seguro, sistema de archivos seguro, características legibles por humanos y es capaz de proveer servicios de seguridad por ejemplo confidencialidad de la información en la memoria.

Las tarjetas no contienen baterías; la energía es suministrada por los lectores de tarjetas.

ESTRUCTURAInternamente, el chip de una tarjeta inteligente microprocesada se compone de:

CPU: el procesador de la tarjeta; suelen ser de 8 bits, a 5 MHz y 5 voltios. Pueden tener opcionalmente módulos hardware para operaciones criptográficas.

ROM: memoria interna normalmente entre 12 y 30 KB en la que se incrusta el sistema operativo de la tarjeta, las rutinas del protocolo de comunicaciones y los algoritmos de seguridad de alto nivel por software. Esta memoria, como su nombre indica, no se puede reescribir y se inicializa durante el proceso de fabricación.

EEPROM: memoria de almacenamiento en el que está grabado el sistema de ficheros, los datos usados por las aplicaciones, claves de seguridad y las propias aplicaciones que se ejecutan en la tarjeta. El acceso a esta memoria está protegido a distintos niveles por el sistema operativo de la tarjeta.

RAM: memoria volátil de trabajo del procesador.

APLICACIONES

Las tres aplicaciones fundamentales de las tarjetas inteligentes son:Identificación del titular de la misma.Pago electrónico de bienes o servicios mediante dinero virtual.Almacenamiento seguro de información asociada al titular.De un modo más particular, las aplicaciones más habituales son:Identificación digital: este tipo de aplicaciones se utilizan para validar la identidad del portador de la

tarjeta en un sistema centralizado de gestión.Control de acceso: este tipo de aplicaciones se utilizan para restringir o permitir el acceso a una

determinada área en función de distintos parámetros que pueden estar grabados en la tarjeta o pueden ser recuperados de un sistema central de gestión a partir de la identidad grabada en la tarjeta. Este tipo de aplicaciones suelen estar ligadas a puertas o tornos automatizados que permiten/impiden el paso físico de una persona a una determinada área, si bien también tiene sentido este servicio en el ámbito de la autenticación en sistemas informáticos. En este último caso, la frontera entre las aplicaciones de identificación y de control de acceso es difusa.

Monedero electrónico: esta aplicación se utiliza como dinero electrónico. Se puede cargar una cierta cantidad de dinero y luego, sobre esta cantidad de dinero se pueden realizar operaciones de débito o consulta de modo que puede ser utilizado para el pago o cobro de servicios o bienes.

Firma Digital: este tipo de aplicaciones permiten almacenar un certificado digital de forma segura dentro de la tarjeta y firmar con él documentos electrónicos sin que en ningún momento el certificado salgan del almacenamiento seguro en el que están confinados. Con estas aplicaciones se abre todo un abanico de posibilidades en el campo de la Administración electrónica.