Problema de asignación de puertas de enlace en redes inalámbricas con minimización de tiempo de transmisión y energía
Resumen
Las redes inal´ambricas de sensores (WSN en ingl´es) son la
base tecnol´ogica sobre la que se construye la Internet de las Cosas (IoT
en ingl´es). Se utilizan en ciudades inteligentes, aplicaciones industriales
dentro de lo conocido como Industria 4.0, en la agricultura de precisi´on,
el monitoreo ambiental, etc. El campo de aplicaci´on las redes de sensores
inal´ambricos tiene como ´unico l´ımite la imaginaci´on de quienes desarrollan aplicaciones. En la actualidad adem´as de las normas existentes desde
principio de siglo como Bluetooth y Zigbee se han sumado las denominadas redes de baja potencia (LPWAN en ingl´es) como LoRaWAN o
Sigfox. En cualquier caso, lo que es preciso es establecer las puertas de
enlace entre estas redes inal´ambricas e Internet. Estos nodos especiales
son m´as caros porque deben contar con m´as de una interfaz de comunicaci´on (hacia los sensores una, hacia Internet la otra), en general tener
alimentaci´on el´ectrica confiable y contar con cierto poder de c´alculo para
poder hacer un tratamiento b´asico de la informaci´on proveniente de los
sensores. Los nodos de la red operan mayormente con bater´ıas por lo
que minimizar el gasto energ´etico es una funci´on necesaria. En muchos
casos, las redes de este tipo operan con restricciones temporales lo que
obliga al dise˜nador a contemplar vencimientos. En este trabajo los autores presentan un modelo de programaci´on lineal entera para optimizar la
cantidad de puertas de enlace necesaria para acceder a Internet por parte
de los sensores garantizando los vencimientos de los mensajes al mismo
tiempo que se minimiza el consumo de energ´ıa. Se demuestra que esto es
un problema NP-Duro formalmente. Se presenta una funci´on multiobjetivo, un estudio por medio de la frontera de Pareto del compromiso entre
los distintos objetivos y una primera validaci´on mediante programaci´on
lineal entera que sirve de referencia para validar heuristicas ad-hoc para
resolver instancias m´as grandes.
