Red de sensores para localización basada en LoRa y FIWARE

Abstract

La comunicación y conexión de los diferentes objetos que nos rodean es uno de los principales objetivos que actualmente ocupan a la industria tecnológica. Esto es lo que hoy se conoce como Internet de las Cosas (IoT por sus siglas en inglés). Una consecuencia directa de esta tendencia es que una gran cantidad de datos deberán ser gestionados y procesados con el objetivo de poder sintetizar y seleccionar la información requerida por un usuario o sistema que quiera hacer uso de esa información. Este escenario plantea la necesidad de poder acceder a los datos de una forma sencilla sin necesidad de conocer el protocolo nativo que se emplea para la recolección de esos datos o donde se encuentran. Esta necesidad se ve agravada por la heterogeneidad que se da en este tipo de entornos, así como por la simplicidad de los objetos que generan estos datos, incapaces de soportar complejos protocolos. Sería deseable, por tanto, ser capaz de obtener de manera homogénea y agnóstica a la complejidad subyacente la información necesaria en el momento que se necesite o solicite. Es por ello que resulta obligatorio en el desarrollo de cualquier escenario de estas características contar con un intermediario entre los productores de contexto (objetos, sensores, etc.) y las aplicaciones consumidoras de contexto. En este proyecto se ha abordado esta problemática integrando un sistema de gestión de recursos e información de contexto, desarrollado a partir de un conjunto de componentes disponibles dentro de la plataforma FIWARE. Los datos gestionados en esta plataforma serán generados por una red de sensores. En los últimos años se han producido grandes avances en el desarrollo de este tipo de sistemas: comunicaciones, organización de arquitecturas, orquestación de servicios, seguridad, etc. Desde la aparición de Internet, la sociedad ha cambiado sus formas de comunicarse e interrelacionarse. El Internet de las cosas está cambiando la forma en que nos relacionamos y en la que se relacionan los objetos y dispositivos de los que nos rodeamos a diario. Existen multitud de tecnologías utilizadas para la interconexión de estos objetos, para su control y gestión y para transportar la información que generan. En lo que se refiere a la arquitectura de red, han surgido numerosos modelos y tecnologías que proponen acercar las capacidades de procesamiento y almacenamiento a los nodos finales de la red. En cuanto a las tecnologías de comunicación utilizadas, existen diversas opciones según la aplicación final que reciba la red. En este proyecto también se introducen algunas de las numerosas tecnologías de comunicación surgidas para el desarrollo e implementación de redes de sensores, focalizando el estudio en la tecnología de comunicación inalámbrica LoRa. Se expone un estudio sobre las capacidades y limitaciones de este protocolo, incluyendo la descripción del proceso de implementación de una red de sensores en un entorno real empleando esta tecnología, y detallando las herramientas, el software y la configuración utilizadas para el correcto funcionamiento de una red de este tipo. Se mostrarán los resultados obtenidos tras realizar algunas pruebas para comprobar las prestaciones de la tecnología en cuestión.

The communication and connectivity of the different objects that surround us is one of the main objectives that are being addressed by the technological industry nowadays. Today, this is known as the Internet of Things (IoT). A direct consequence of this concept is that a huge quantity of data must be managed and processed so as to synthesize and select the information required by a user or system that intends to make use of it. This scenario poses the need of being able to access the data in an easy way, without need of knowing the native protocol being used for collecting this data, or its whereabouts. This need is even more challenging considering the heterogeneity given in this kind of environments, as well as the simplicity of the objects that generate that data, unable to cope with complex protocols. Therefore, it would be desirable being able to obtain the necessary information, in a homogeneous and way agnostic to the underlying complexity, in the moment that it is needed or requested. Consequently, in the development of any scenario of these characteristics, it is mandatory to count with an intermediary between the context producers (objects, sensors, etc) and the applications that consume this context information. These challenges have been tackled in this project by integrating a resource and information context management system for the IoT. This system has been developed by integrating a collection of generic enablers within the FIWARE platform. The data managed in this platform will be generated by a sensor network. In the last years there have been great advances in the development of this type of systems: communications, organization of architectures, orchestration of services, security... From the beginning of the Internet, society has changed the ways of communication and interrelated. The Internet of Things is changing the way we relate to each other and the objects and devices that surround us every day. There are many technologies used for the interconnection of these objects, for their control and management and to transport the information they generate. With regard to the network architecture, numerous models and technologies have emerged that propose bringing the processing and storage capacities closer to the final nodes of the network. Regarding the communication technologies used, there are several options according to the final application received by the network. This project also introduces some of the numerous communication technologies that have arisen for the development and implementation of sensor networks, focusing the study on the LoRa wireless communication technology. A study on the capabilities and limitations of this protocol is presented in this document, including the description of the process of implementing a sensor network in a real environment using this technology, and detailing the tools, software and configuration used for the proper functioning of a network of this type. The results obtained after performing some tests to check the performance of the technology in question will be explained.