26/11/2014 - Investigadores de la UPV/EH estudian el rendimiento de las redes Bluetooth

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La tecnología Bluetooth es el estándar de comunicación inalámbrica de mayor difusión. Una de sus aplicaciones es la de crear redes de sensores electrónicos.

Investigadores del Grupo de Investigación de Diseño Electrónico de la UPV/EHU han estudiado el rendimiento de las redes Bluetooth y medido los retrasos que se producen en el tiempo de transmisión de la información. Transmitir rápida y eficazmente la información recibida es fundamental para que un sensor cumpla con su función.

"Supongamos que necesitamos un sistema de monitorización de constantes vitales en una residencia de mayores; a poder ser, un sistema inalámbrico. Utilizando el estándar desplegado, conectamos entre sí los sensores que se comunicarán vía Bluetooth. "La gente mayor de la residencia lleva consigo dichos sensores, que sirven para medir su temperatura corporal, el número de pulsaciones, etc., y recopilar dichos datos en el departamento de enfermería", señala Josu Etxaniz Marañón. "El tiempo es un factor crítico en una red de este tipo, y el intervalo que transcurre entre la medición de las pulsaciones de una persona y la recepción de dicho dato debe ser el menor posible", añade. Etxaniz, miembro del Grupo de Investigación de Diseño Electrónico de la UPV/EHU, ha analizado los tiempos de transmisión y los retrasos de las redes Bluetooth.

"El estándar Bluetooth puede trabajar de distintas maneras", subraya Etxaniz. "En una de ellas, los enlaces entre nodos están permanentemente abiertos. Dichos nodos (denominados 'nodos pasarela') recogen y transmiten la información". En otros modos de trabajo, por el contrario, dichos nodos se apagan de vez en cuando si no están trabajando. "El consumo de energía es menor en dichos modos, más adecuados para los casos en los que los nodos no pueden estar permanentemente conectados a la red", explica el investigador. Etxaniz ha estudiado y comparado estos modos de trabajo para saber cómo afectan a la velocidad de transmisión de la información cuando están funcionando en red.

El grupo de investigación ha diseñado, a tal fin, una plataforma de hardware, con tarjetas específicas que se comunican vía Bluetooth, formando redes. "Hemos trasladado los datos de un extremo a otro de la red, y, luego, los hemos traído de vuelta", señala Etxaniz. En los sistemas multisalto (los analizados por Etxaniz), los datos pasan por más de un nodo en su recorrido hacia la "meta".

El citado investigador ha efectuado numerosas pruebas con las plataformas, cambiando aquellos parámetros que pudieran incidir en el rendimiento temporal: modo de trabajo de las conexiones entre nodos, tipo de paquete de datos asignado por el estándar utilizado para las comunicaciones, etc. Además de las plataformas, ha desarrollado dos metodologías específicas para recopilar información sobre los tiempos. Por otra parte, ha determinado el comportamiento de los nodos pasarela del estándar Bluetooth, así como el impacto del procesamiento de datos y de los trabajos de comunicación en el retraso general. "Uno de los resultados que más nos ha llamado la atención ha sido comprobar que el retraso más pequeño no se produce cuando los nodos están permanentemente en activo; por otra parte, dicho retraso varía de un salto a otro", subraya Etxaniz. En dicho modo de trabajo, el retraso presenta una tendencia parabólica. Según Etxaniz, es fundamental tener en cuenta dicho factor para que las redes Bluetooth sean eficaces.

La literatura científica ha dedicado muchas páginas a la tecnología Bluetooth, pero se ha estudiado muy poco el rendimiento temporal de los nodos pasarela en las plataformas de hardware. Hasta el momento, no se han publicado modelos empíricos contrastados en plataformas de hardware (de laboratorio o del "mundo real") para predecir el tiempo de retraso de las redes multisalto. El modelo empírico (el primero) surgido del análisis de los resultados efectuado por el Grupo de Investigación de Diseño Electrónico de la UPV/EHU propone las ecuaciones clave para la predicción de los retrasos temporales. Según Etxaniz, "las tendencias analizadas y el método de análisis utilizado son aplicables a cualquier red Bluetooth".

Información complementaria

Josu Etxaniz Marañón (Santurtzi, 1972) es doctor en Ingeniería, profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao (UPV/EHU) e investigador del Departamento de Tecnología Electrónica. Etxaniz ha desarrollado su tesis doctoral ('Estudio del rendimiento temporal de las redes inalámbricas multisalto con tecnología Bluetooth') en el Grupo de Investigación de Diseño Electrónico de la UPV/EHU (GDE), bajo la dirección de Gerardo Aranguren Aramendia, catedrático de la UPV/EHU.

Referencias

1. Etxaniz, J., Aranguren, G. &Gude, J.J., 2006, Proposal of health care monitoring by wireless ad-hocnet working, ITI 4th International Conference on Information&Communications Technology, ICICT, IEEE, ISBN 0-7803-9770-3.

2. Etxaniz, J., Alonso, A. & Aranguren, G., 2010, Influence of the distance between Bluetooth 2.0 nodes and their link mode with the communication delay, Third International Conference on Advances in Circuits, Electronics and Micro-Electronics, CENICS, IEEE, 12-16. (premiado como uno de los mejores artículos).

3. Etxaniz, J. & Aranguren, G., 2010, Delay Time Analysis in Bluetooth 2.0 Wireless Networks, Proc. 8th International Conference on Computing, Communications and Control Technologies.

4. Ortiz, J., Monje, P.M., Zabala, N., Arsuaga, M., Etxaniz, J. & Aranguren, G., 2013, New proposal for bogie-mounted sensors using energy harvesting and wireless communications, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 0954409713495017.

5. Etxaniz, J., Monje, P.M. & Aranguren, G., 2014, Methodology for the analysis of the master-slave gateway in an implemented scatter net, Review of Scientific Instruments, 85.

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