MyriaNed es una plataforma de red de sensores inalámbricos (WSN) desarrollada por DevLab . Utiliza un estilo de comunicación epidémica basado en la transmisión de radio estándar . Este enfoque refleja la forma en que los humanos interactúan, lo que se denomina cotilleo . [1] Los mensajes se envían periódicamente y son recibidos por los vecinos adyacentes. Cada mensaje se repite y duplica hacia todos los nodos que abarcan la red; se propaga como un virus (de ahí el término comunicación epidémica).
Este es un protocolo muy eficiente y robusto [2] [3] , principalmente por dos razones:
Se pueden añadir, quitar o mover físicamente nodos sin necesidad de reconfigurar la red. El protocolo GOSSIP es una solución de red autoconfigurable. La red puede incluso ser heterogénea, en la que varios tipos de nodos se comunican entre sí diferentes piezas de información al mismo tiempo. Esto es posible debido a que no se requiere ninguna interpretación del contenido del mensaje para poder reenviarlo a otros nodos.
La comunicación de mensajes es totalmente transparente, lo que proporciona una plataforma de comunicación sin fisuras, en la que se pueden añadir nuevas funciones más adelante, sin necesidad de cambiar la base instalada. Además, MyriaNed puede actualizar el software de los nodos de sensores inalámbricos mediante la programación "por aire" de una red implementada.
Tradicionalmente, la comunicación por radio se organiza según la filosofía maestro-esclavo . La forma en que se comunican dos nodos es punto a punto . Se envía un comando de arriba hacia abajo y una confirmación de abajo hacia arriba entre dos niveles jerárquicos .
Sin embargo, en biología esto se organiza de manera diferente. Por ejemplo, la adrenalina en el cuerpo humano funciona de manera completamente diferente. Este mensaje ( hormona y neurotransmisor ) se envía a diferentes tipos de células . Cada célula sabe qué hacer con este mensaje (aumentar la frecuencia cardíaca, contraer los vasos sanguíneos, dilatar las vías respiratorias) y no envía una confirmación. Esta es la inspiración para MyriaNed en pocas palabras.
Otra inspiración es el principio básico de transmisión por radio . Una radio con una antena está diseñada para enviar y recibir un mensaje hacia y desde todas las direcciones. Implícitamente, no está optimizada para realizar comunicaciones punto a punto. Los cables son ideales para eso porque siempre conectan dos dispositivos. En cuanto a la comunicación inalámbrica, debería estar estructurada de tal manera que aproveche el potencial de la transmisión por radio.
La tercera inspiración es la del chismorreo humano . El término se asocia a veces con la difusión de información errónea de naturaleza trivial, pero la forma en que se difunde la información es una de las más antiguas y comunes de la naturaleza. La información es generada por una fuente y se transmite a sus vecinos. Estos difunden el mensaje a sus vecinos, aumentando así exponencialmente el número de personas familiarizadas con la información.
En conjunto, estas tres inspiraciones llevaron al desarrollo de la plataforma MyriaNed. En la red no existe una estructura maestro-esclavo, sino que cada nodo es jerárquicamente igual. MyriaNed utiliza un enrutamiento biológico que es aleatorio e independiente de la función del nodo. Cada nodo decide qué hacer con un mensaje. Además, envía el mensaje a todos sus vecinos utilizando las características básicas de la comunicación por radio.
En potencia, el conjunto completo de información (por ejemplo, valores de sensores, datos de control) está disponible para cada nodo de la red. Mediante el uso de una estrategia inteligente, denominada estado compartido, esta información se almacena como una base de datos distribuida en la red. Los nodos que se agregan recientemente a la red pueden utilizar este estado compartido para adaptarse instantáneamente y contribuir a la funcionalidad de la red.
En lo que respecta al almacenamiento en caché de los mensajes, existen dos escenarios. En el primer escenario, si un mensaje es nuevo para el nodo receptor (es decir, los datos no se recibieron en rondas de comunicación anteriores), el nodo almacenará el mensaje en caché y lo transmitirá a sus propios vecinos. En segundo lugar, si el mensaje es antiguo (es decir, los datos ya se recibieron antes, es decir, a través de otro vecino), el mensaje se descarta. Si el caché está lleno, se pueden emplear diferentes estrategias para hacer espacio para nuevos mensajes.
Como no existe una estructura de arriba hacia abajo impuesta a la red y la difusión de datos es transparente, la red es naturalmente escalable. En el nivel de comunicación no es necesaria la administración de la identificación y los mensajes tienen una estructura estándar. Esto hace posible que una red MyriaNed pueda escalar mucho más allá de los límites de las tecnologías WSN disponibles actualmente. Además, se pueden integrar y ejecutar diferentes funciones en una sola red.
Para reducir el consumo de energía de los nodos de la red se utiliza el ciclo de trabajo . Esto significa que los nodos se comunican periódicamente y pasan al modo de espera durante gran parte del período para ahorrar energía. Para poder comunicarse, los nodos deben despertarse al mismo tiempo, por lo que tienen un mecanismo de sincronización incorporado.
Durante la comunicación por radio, se utiliza un esquema TDMA (acceso múltiple por división de tiempo) [4] para superar las colisiones durante la comunicación de difusión. Las implementaciones actuales funcionan en radios de 2,4 GHz y 868 MHz. Sin embargo, el concepto de MyriaNed no se limita a estas frecuencias.
De las características anteriores de MyriaNed se desprende que utiliza una verdadera topología en malla . La ventaja de esta topología es la fiabilidad y la capacidad de hacer frente a la movilidad, gracias a las rutas de comunicación redundantes en la red.
La instalación y configuración se reducen al mínimo debido al enfoque ascendente utilizado en la red autoorganizada. No existe la noción de una entidad coordinadora o administradora de red en comparación con tecnologías como Zigbee o WirelessHART . Esto reduce el esfuerzo dedicado a la instalación y el mantenimiento.
Cuando se utiliza MyriaNed para aplicaciones específicas, la implementación final se basa en un gran conjunto de dispositivos autónomos que toman sus propias decisiones autónomas (por ejemplo, controlan actuadores) en función de la información disponible que viaja a través de la red mediante la difusión de chismes. La suma de todos los comportamientos individuales de los nodos de la red refleja el comportamiento emergente del sistema en su conjunto, que es la aplicación del sistema.
MyriaNed tiene una pila extremadamente pequeña, utiliza poca potencia de cálculo y no necesita una gran cantidad de energía. Por lo tanto, puede funcionar con un microcontrolador simple y una batería de tamaño pequeño. Esto hace que los costos de un solo nodo sean muy bajos.
Los miembros del DevLab trabajan con una solución de un solo chip en el que se integran la radio y el microcontrolador . Este chip con batería acoplada es más pequeño que una moneda de 2 euros.
La instalación y expansión de redes mediante el protocolo MyriaNed también es muy rentable. No es necesario direccionar y la información de la red se sincroniza con el tiempo con los nodos agregados. Por lo tanto, no es necesario realizar costos adicionales (como pasarelas, configuración o puentes) para instalar o expandir la red.
Gracias a la estructura de MyriaNed, no es necesario utilizar perfiles diferentes para las aplicaciones de mercado. Las distintas aplicaciones pueden ejecutarse unas junto a otras sin interferir entre sí, sino que se ayudan entre sí aumentando la densidad de la red. Cada miembro del DevLab es libre de utilizar MyriaNed en el mercado que desee. Esto ha dado lugar a muchos dispositivos interoperables en aplicaciones completamente diferentes.
Chess Wise, una de las empresas detrás de DEVLAB, utilizó la tecnología MyriaNED como base inicial para Mymesh, su protocolo de red. Esta tecnología se utiliza para conectar, controlar y analizar miles de dispositivos simultáneamente en entornos exigentes. [5]
Solicitud EP 2301302, van der Wateren, Frits, "Red inalámbrica distribuida solo para transmisión", publicada el 22 de junio de 2009, asignada a CHESS