Primer modelo para predecir retrasos en las redes Bluetooth

La tecnología Bluetooth es el estándar de comunicación inalámbrica de mayor difusión. Una de sus aplicaciones es la de crear redes de sensores electrónicos. Investigadores del Grupo de Investigación de Diseño Electrónico de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) han estudiado el rendimiento de las redes Bluetooth y medido los retrasos que se producen en el tiempo de transmisión de la información. Transmitir rápida y eficazmente la información recibida es fundamental para que un sensor cumpla con su función.

La literatura científica ha dedicado muchas páginas a esta tecnología inalámbrica pero se ha estudiado muy poco el rendimiento temporal de los denominados nodos pasarela en las plataformas de hardware. Hasta el momento, no se han publicado modelos empíricos contrastados en plataformas de hardware (de laboratorio o del ‘mundo real’) para predecir el tiempo de retraso de las redes multisalto, pero el modelo empírico (el primero) surgido del análisis de los resultados efectuado por este grupo propone las ecuaciones clave para la predicción de los retrasos temporales.

El modelo empírico propone las ecuaciones clave para la predicción de los retrasos temporales en redes Bluetooth

«Las tendencias analizadas y el método de análisis utilizado son aplicables a cualquier red Bluetooth», destaca Josu Etxaniz Marañón, miembro del equipo que ha analizado los tiempos de transmisión y los retrasos de esta redes. Parte de los resultados se han publicado este año en la revista Review of Scientific Instruments.

Etxaniz pone un ejemplo: “Supongamos que necesitamos un sistema de monitorización de constantes vitales en una residencia de mayores; a poder ser, un sistema inalámbrico. Utilizando el estándar desplegado, conectamos entre sí los sensores que se comunicarán vía Bluetooth. La gente mayor de la residencia lleva consigo dichos sensores, que sirven para medir su temperatura corporal, el número de pulsaciones, etc., y recopilar dichos datos en el departamento de enfermería. El tiempo es un factor crítico en una red de este tipo, y el intervalo que transcurre entre la medición de las pulsaciones de una persona y la recepción de dicho dato debe ser el menor posible».

“El estándar Bluetooth puede trabajar de distintas maneras”, subraya Etxaniz. «En una de ellas, los enlaces entre nodos están permanentemente abiertos. Dichos nodos (los  ‘nodos pasarela’) recogen y transmiten la información». En otros modos de trabajo, por el contrario, dichos nodos se apagan de vez en cuando si no están trabajando. «El consumo de energía es menor en dichos modos, más adecuados para los casos en los que los nodos no pueden estar permanentemente conectados a la red», explica el investigador, que ha estudiado y comparado estos modos de trabajo para saber cómo afectan a la velocidad de transmisión de la información cuando están funcionando en red.

Diseño de una plataforma de hardware

El grupo de investigación ha diseñado, a tal fin, una plataforma de hardware, con tarjetas específicas que se comunican vía Bluetooth, formando redes. «Hemos trasladado los datos de un extremo a otro de la red, y, luego, los hemos traído de vuelta», señala Etxaniz. En los sistemas multisalto analizados los datos pasan por más de un nodo en su recorrido hacia la ‘meta’.

El investigador ha efectuado numerosas pruebas con las plataformas, cambiando aquellos parámetros que pudieran incidir en el rendimiento temporal: modo de trabajo de las conexiones entre nodos, tipo de paquete de datos asignado por el estándar utilizado para las comunicaciones, etc. Además de las plataformas, ha desarrollado dos metodologías específicas para recopilar información sobre los tiempos.

Por otra parte, ha determinado el comportamiento de los nodos pasarela del estándar Bluetooth, así como el impacto del procesamiento de datos y de los trabajos de comunicación en el retraso general. «Uno de los resultados que más nos ha llamado la atención ha sido comprobar que el retraso más pequeño no se produce cuando los nodos están permanentemente en activo; por otra parte, dicho retraso varía de un salto a otro», subraya Etxaniz. En este modo de trabajo, el retraso presenta una tendencia parabólica. Según Etxaniz, «es fundamental tener en cuenta dicho factor para que las redes Bluetooth sean eficaces».

Referencia bibliográfica:

Etxaniz, J., Monje, P.M. & Aranguren, G. «Methodology for the analysis of the master-slave gateway in an implemented scatter net». Review of Scientific Instruments 85, 2014.

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