Los sensores pueden encontrarse en gran número de sistemas y dispositivos electrónicos; sin embargo, la mayor parte de ellos adolecen de la capacidad de procesar y analizar los datos que detectan, limitándose a funcionar como un transductor que realiza la medición de una o más variables del entorno y envía dicha información a un procesador central.
Esta situación está cambiando rápidamente y ya podemos encontrar una nueva generación de sensores, dotados de inteligencia propia, capaces de organizarse a sí mismos y de interconectarse de forma inalámbrica con otros semejantes, constituyendo una WSN (Wireless Sensors Networks).
Hoy en día disponemos de toda una serie de tecnologías inalámbricas, como son Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, etc., que permiten la construcción de las denominadas redes de sensores o WSN.Una WSN es un conjunto de elementos autónomos (nodos) interconectados de manera inalámbrica, con poca capacidad de procesamiento, muy bajo consumo energético y bajo coste. Los sensores miden variables como la luz, temperatura, viento, presión y humedad. Son redes ad-hoc sin infraestructura física preestablecida ni administración central. Las redes de sensores tienen la capacidad de facilitar los nuevos entornos de Internet de las Cosas (Internet of Things) y las ciudades inteligentes del futuro (Smart Cities).
En la actualidad existe una norma que las regula, la IEEE 802.15.4, un estándar que define muchas de las características que estas redes poseen. A su vez, son varias las tecnologías/protocolos que lo complementan, entre las que podemos destacar: ZigBee y 6LoWPAN, que presentan algunas características comunes; Wi-Fi y Bluetooth también son otras tecnologías posibles, pero su campo habitual de aplicación suele ser otro, y además tenemos también, aunque mucho menos conocidos, WirelessHART (Wireless Highway Addressable Remote Transducer Protocol) o Z-Wave.
Esta clase de redes se caracterizan por su facilidad de despliegue y por ser autoconfigurables, pudiendo convertirse los nodos en emisor, receptor, ofrecer servicios de encaminamiento entre nodos sin visión directa, así como registrar datos referentes a los sensores locales de cada nodo.
Las WSN se basan en dotar a cada nodo de enlaces de radio (wireless) de baja potencia, de tal modo que el área de cobertura es relativamente pequeña. De esta forma se consigue economizar significativamente el consumo de potencia, mientras que, en cambio, es
Las parejas sensores/nodos tienen la capacidad de conformar una red ad-hoc, esto es, una red sin infraestructura física preestablecida ni necesidad de control central que coordine su actividad. Una característica de este tipo de redes es su capacidad de autoconfiguración, de modo que los nodos pueden trabajar como emisores o receptores y pueden establecer caminos de comunicación entre nodos sin visibilidad directa y modificar estos caminos si alguno de los nodos que participe en el encaminamiento falla. Además, las redes de sensores en su configuración ad-hoc pueden implementar protocolos de búsqueda que les permitirán conocer la posición de los diferentes nodos (y por ende, la topología de la red) de forma no centralizada, transmitiéndose la información salto a salto. Esto facilita notablemente el despliegue y mantenimiento de la red, que es resistente a caídas y fallos.
Otra de sus características es su gestión eficiente de la energía, que les permite obtener una alta tasa de autonomía que las hacen plenamente operativas. Además de los requerimientos de larga duración, debe considerarse el tamaño, peso y disponibilidad de las baterías. El consumo energético es uno de los factores más sensibles debido a que tienen que conjugar autonomía con capacidad de proceso. Un nodo sensor tiene que contar con un procesador de consumo reducido, así como de un transceptor radio con la misma característica, a los que hay que agregar un software optimizado para que requiera pocos recursos, haciendo el consumo aún más restrictivo. Así, pues, un nodo sensor, dotado de una pequeña batería del tipo AAA o botón, puede tener una autonomía de hasta dos años.
Arquitectura
Los nodos de una red inalámbrica de sensores están, típicamente, organizados en uno de los tres tipos de topologías de red siguientes.
. Estrella. En esta topología cada nodo se conecta directamente al gateway.
. Árbol. Cada nodo se conecta a un nodo de mayor jerarquía en el árbol y después al gateway, los datos son encaminados desde el nodo de menor jerarquía en el árbol hasta el gateway.
. Malla. La característica de esta topología es que los nodos se pueden conectar a múltiples nodos en el sistema y pasar los datos por el camino disponible de mayor confiabilidad.
Las redes de sensores están integradas por unos dispositivos autónomos, conocidos como "motas", cuyas características más relevantes son:
. Comunicación inalámbrica
. Ultra bajo consumo
. Capacidad de procesamiento
. Tamaño reducido
. Capacidad para integrar sensores
El término "mota" proviene de la traducción inglesa de la palabra "mota de polvo", con la finalidad de indicar en una sola palabra dos de los conceptos principales: su pequeño tamaño y la idea de que pueden estar situados en cualquier lugar. Una mota es un pequeñísimo dispositivo compuesto de: un microprocesador con memoria, sensor(es), una radio de baja potencia y una batería (generalmente, unas pilas del tipo AAA). Una mota tiene un alcance máximo de comunicación inalámbrica de hasta unos 150 o 200 metros.