Desarrollo e implementación de un Gateway para una red de sensores inalámbricos (zigbee) integrado al sistema IOTMACH

Abstract

El presente trabajo se enfoca en el desarrollo e implementación de un gateway para una red de sensores inalámbricos con tecnología ZigBee, empleando la plataforma de desarrollo de Libelium y el uso de un broker MQTT (Mosquitto) para el manejo de datos de entrada y salida. Como punto de partida se establecieron las necesidades para la realización de este proyecto, describiendo los conceptos y criterios que influyen en el ámbito de la aplicación, luego de esto se procede a establecer los requerimientos en donde resaltamos las necesidades que se deben cumplir, los problemas que se deben resolver y las innovaciones que se pretenden realizar. Una vez establecidos los requerimientos estos fueron justificados, detallando cómo será la ejecución del proyecto y su importancia. Para cumplir con los objetivos planteados se realiza el diseño de la red de sensores inalámbricos que se encargan de recolectar la información adecuada y enviarla al gateway. Estos sensores usan el protocolo 6LOWPAN sobre la capa de enlace 802.15.4 para crear una red que permita la interconexión de todos los dispositivos en la red. El diseño está basado en el uso de un servidor denominado IBM Mote Runner, desarrollado por (IBM), que también cumple la función de entorno de desarrollo para permitir la configuración y posterior puesta en operación de los nodos así como del gateway. En los nodos se realiza la carga de las librerías y la aplicación que será usada para él envió de los datos, mientras que en el gateway se realiza la carga de las librerías de comunicación que conforman la red, para que luego de ser enviada la configuración al mismo éste entre en funcionamiento, de esta forma los nodos que estén encendidos se unirán a la red automáticamente. La red está diseñada de manera que el gateway reciba los datos de los nodos (sensores interconectados), cambie el protocolo de envío IPv6 a IPv4 y luego envíe la información al servidor, el cual se encargará de realizar el formateo y encapsulación de los datos que fueron recibidos bajo el protocolo MQTT; de la misma forma una publicación realizada en el broker será enviada hacia el gateway mediante el servidor descrito, para de esta forma comunicarse con los nodos que conforman la red. Una vez realizado el diseño de la red del gateway, con el fin de comprobar que se cumplieron los objetivos propuestos se procedió a desarrollar una seria de plantillas de prueba, las cuales demuestran el cumplimiento de los mismos. Las pruebas realizadas fueron unitarias, de integración y rendimiento, cada una con diferentes puntos como son: el funcionamiento integral, el funcionamiento integrado con los demás componentes del proyecto y por último la capacidad de procesamiento de información. Dichos resultados fueron tabulados para su análisis, los cuales evidencian que los resultados obtenidos fueron los esperados al momento de plantear el tema, este requerimiento es fundamental ya que este trabajo al ser integrado al proyecto IOTMACH necesita cumplir satisfactoriamente con las pruebas antes mencionadas, garantizándonos que trabajará a su máxima capacidad junto con los demás trabajos que conforman dicho proyecto.