Imagínese que en su jardín -si no tiene uno, imagínese también que es propietario de uno dispone de un sistema de riego inteligente por el cual dependiendo de la zona del jardín, los aspersores funcionan menos tiempo en una zona sombría que en otra más soleada, o que tras una mañana de algo de lluvia, el sistema de riego decide descansar ese día. O imagínese que se encuentra en la mansión de Bill Gates III y que a medida que pasa por las estancias de la casa, las paredes cambian de color, el tono de la luz se ajusta a sus preferencias y la música que suena es su preferida. A lo mejor tanta atención le haría sentirse incómodo, pero el caso es que la casa le reconoce y actúa en consecuencia. Estos dos ejemplos son posibles en la actualidad gracias a las redes de sensores, una tecnología WPAN (Wireless Personal Area Network) en rápida evolución que paulatinamente se irá introduciendo en nuestra vida diaria. El nombre ya invita a suponer de qué se trata. Habitualmente se definen como una “red de dispositivos inalámbricos de bajas prestaciones que se comunican entre ellos”. Se trata ésta de una definición muy abierta, de la misma forma que las redes de sensores no disponen de una función fija ni una aplicación única. La tecnología existe y esta en continuo perfeccionamiento, y su aplicación dependerá del ingenio humano.
La definición de sensor tampoco hace justicia a la tecnología inherente. Un sensor es un transductor que convierte un estímulo físico en un impulso eléctrico, analógico o digital. En las redes de sensores, éstos son más bien nodos de comunicación pues pueden comunicarse entre ellos o llevar la información a otro punto de la red, sea local o a través de Internet. Podríamos llamarlos sensor IP o sensor web. Además, la tecnología permite transmitir información en ambos sentidos, haciendo de actuador.
La tipología de las redes de sensores es muy diversa. Pueden darse redes de sensores que se comunican entre ellos para realizar una determinada función, siendo gestionados por un tercero, o permitiendo a cada uno de los nodos que tengan capacidad de tomar decisiones. Pero el modelo más extendido es aquel que dispone un nodo como Gateway provisto de una tecnología de más alcance (Wi-Fi o UMTS, por ejemplo) que transforma la información de los sensores. Otro concepto aplicable a las redes de sensores es el concepto de mallado, por el que varios nodos se reconocen entre ellos, pudiendo a su vez tomar decisiones según su programación o elevando la información recabada a otro sistema que tomará las decisiones por ellos.
Interoperabilidad
Como en toda tecnología que se desarrolla en paralelo en diversas zonas del mundo, abundan los estándares más o menos aceptados. Ayuda a esa diversidad la aplicación muy dispar de las redes de sensores, que ha favorecido la creación de varios estándares de facto. Se puede suponer que la tendencia a la estandarización es necesaria, pero es más probable que se establezcan estándares de interoperabilidad que permitan que dispositivos de distintos fabricantes interoperen. Los dos más conocidos son ZigBee y 6LowPAN.
ZigBee (www.zigbee.org) es un estándar propietario basado en el estándar IEEE 802.15.4, y define la capa MAC de estos sensores. Las particularidades de este estándar y sus similitudes con el Bluetooth, lo hacen ideal para aplicaciones domóticas. Las especificaciones están disponibles para los miembros del grupo de desarrollo por una cuota de 3.500 dólares anuales. A pesar de que esa cifra es relativamente baja para una empresa, recientemente ha surgido una iniciativa 6LowPAN (www.6lowpan.org), también basado en el estándar IEEE 802.15.4 que ofrece soluciones abiertas, con librerías gratuitas. De momento, la Zigbee Alliance parece ser la que domina el mercado, tanto por antigüedad como por la difusión de sus especificaciones. Además, ZigBee está disponible sin coste para todo aquel que no tenga finalidades comerciales (universidades, centros de investigación, etcétera).
S.O. y software
Otro aspecto a tener en cuenta, y que ofrece mucha más variedad que la interoperabilidad, es la de los sistemas operativos y los lenguajes de programación sobre los que se desarrollan las redes de sensores. También existe una gran cantidad de sistemas operativos. La escasa complejidad de los sensores, su tamaño (y por tanto su almacenamiento y su capacidad de proceso), exigen sistemas operativos mínimos, sin interfaces gráficas, obviamente. El más frecuente es el llamado TinyOS, un sistema operativo basado en componentes y orientado a eventos-tareas. Tanto el propio sistema operativo como las aplicaciones desarrolladas están basadas en el lenguaje NesC, una variante de ANSI C.
El problema energético
El gran problema a solucionar -para el despliegue comercial de forma generalizada de este tipo de tecnologías-, es el consumo energético de cada nodo o sensor. El estar diseminados en ocasiones en áreas geográficas no provistas de corriente eléctrica convencional hace que el abastecimiento eléctrico sea un gran reto. Además, tampoco para eso hay reglas, porque el uso determina la necesidad, y no es lo mismo el consumo de un sensor que tan sólo actúa cuando hay un cambio de temperatura, reportando este cambio a su Gateway, que aquel sensor que tiene que cerrar una llave de paso mediante el uso de un motor eléctrico. Se tiende a que cada nodo sea autónomo y que venga provisto de un generador de energía eléctrica, pero no en todos los casos el sensor puede llevar asociado un panel solar. En la actualidad, se solventa el problema con baterías que deben ser reemplazadas periódicamente. En los casos más fáciles, si los sensores están cerca de una instalación eléctrica, pueden alimentarse de la misma.
Hacia el “Smart Dust”
O hacia el “polvo inteligente”. Sería lo ideal. Esparcir diminutos sensores de forma aleatoria, y que los sensores se activen, reconozcan a sí mismos y a los otros sensores y desempeñen su trabajo. Éste es el objetivo. A medida que el coste unitario descienda, y la tecnología permita la miniaturización y una mejor gestión de la energía, este objetivo no estará tan lejano.
