Infraestructura para el desarrollo de sistemas inteligentes de medida basados en el protocolo wM-Bus

Resumen

Los sistemas inteligentes de medida se encuentran actualmente en auge debido, principalmente, a los avances realizados en las tecnologías relacionadas con redes de recolección de datos o redes de sensores. Esta dinámica, unida a un gran número de posibles aplicaciones, ha originado recientemente (2007) la reserva por parte de la Unión Europea de la banda de frecuencia de 169MHz para este propósito. Por otro lado, el estándar de wM-Bus (prEN 13757-4:2011) se ha erigido como el estándar de referencia para este tipo de aplicaciones debido, principalmente, a ser una solución adecuada, optimizada y flexible. Entre las aplicaciones que estos sistemas desempeñan, se destaca la aplicación de medición de contadores, ya que es la precursora de este tipo de sistemas. Sin embargo, el uso de esta tecnología no está reservada únicamente para aplicaciones de medida de contadores, pudiendo ser exportada a otras áreas. Por este motivo, y una vez analizado el estado el arte, se detecta una falta de herramientas de código libre específicas para sistemas de medición inteligente en la banda de 169MHz y que den soporte al estándar de comunicaciones wM-Bus. Este trabajo de investigación se centra en el diseño e implementación de un conjunto de herramientas y diseños de hardware-software libres que permitan el análisis y desarrollo de sistemas inteligentes de medida para la banda de frecuencia de 169MHz y basadas en el estándar wM-Bus. El proceso de este trabajo de investigación comienza con el análisis del estado del arte, desde el estado regulatorio hasta las herramientas existentes para tecnologías o aplicaciones similares. A continuación, se describe el diseño y fabricación de dos plataformas hardware, aportando de esta manera unos diseños de referencia de hardware libre. Además, a estas plataformas se les ha portado el sistema operativo embebido Contiki, facilitando el desarrollo de aplicaciones para las mismas. Asimismo, como consecuencia de portar Contiki a estas plataformas, se ha desarrollado e incluido el estándar de comunicaciones wM-Bus como una pila de comunicaciones dentro del núcleo de Contiki. Por otro lado, se ha desarrollado un entorno de simulación capaz de simular este tipo de redes dentro de edificios a todos los niveles, desde la simulación hardware hasta la simulación de la red y su medio de propagación. Concretamente, el trabajo desarrollado se compone de dos partes: el diseño e implementación de un emulador basado en MSPsim, en el que se emula directamente el software desarrollado sobre las plataformas hardware diseñadas previamente y, por otra parte, el diseño e implementación de un simulador de redes basado en COOJA, que realiza la simulación de la red según un modelo de propagación. Una vez desarrolladas las herramientas necesarias, se ha diseñado, implementado y validado un sistema de comunicaciones específico para 169MHz y el estándar de wM-Bus que comprende tanto la red de medición como la red que forman los servicios. Por último, se han expuesto unas conclusiones analizando el trabajo de investigación realizado, extrayendo los aportes y las posibles líneas futuras de las tareas realizadas.