Estudio de la fiabilidad de capas físicas inalámbricas de 2.45 ghz en entornos industriales mediante emulación de canal

• DIRECTORES: Manuel María Vélez y Aitor Arriola
• UNIVERSIDAD: UPV/EHU

Resumen:

En los últimos años ha surgido el concepto de Industria 4.0. Este término hace referencia a un conjunto de avances tecnológicos que, una vez desarrollados y aplicados a la industria, traerán consigo la cuarta revolución industrial. Esta nueva era industrial se caracterizará por la interoperabilidad entre todos los elementos de un entorno industrial, tanto máquinas como trabajadores, y la descentralización en la toma de decisiones de los procesos de producción.

Las comunicaciones inalámbricas ocupan un papel fundamental dentro de la Industria 4.0. Sin embargo, su uso en entornos industriales, aunque cada vez más presente, sigue siendo residual si se compara con las comunicaciones cableadas. Esto se debe a que las propiedades físicas del entorno industrial generan unas condiciones de propagación que distan mucho de ser ideales, afectando negativamente a la fiabilidad de las comunicaciones.

Cuando se desea desplegar un enlace inalámbrico en un entorno industrial, es necesario realizar una validación de la fiabilidad de las comunicaciones que dé ciertas garantías de funcionamiento. Las metodologías actuales presentan deficiencias cuando son aplicadas en entornos industriales, las cuales se traducen en una falta de reproducibilidad y exactitud de los resultados de las validaciones respecto a los obtenidos posteriormente tras el despliegue.

Por ello, en esta tesis se define una metodología para evaluar y validar la fiabilidad de las capas físicas de sistemas de comunicaciones inalámbricos empleados por nodos terminales en casos de uso industriales. Esta metodología considera las métricas adecuadas para evaluar la fiabilidad, los parámetros necesarios para definir correctamente el escenario de medida, los detalles del setup de laboratorio y el algoritmo de comunicación a emplear.

Así mismo, se aplica la metodología propuesta para evaluar y validar la fiabilidad de tres capas físicas definidas por los estándares inalámbricos IEEE 802.15.4 y Bluetooth Low Energy. Esto ha permitido obtener resultados de fiabilidad de todas las capas físicas tanto para canales de propósito general como para canales puramente industriales. También se han obtenido expresiones matemáticas para predecir la fiabilidad de las capas físicas bajo los diferentes canales industriales. Por último, se han validado dichas capas físicas para tres casos de uso industrial generales.