Evaluación de Comunicaciones Heterogéneas para el Despliegue de Redes de Sensores en Entornos Industriales Miguel Sepulcre 1 , José Antonio Palazón Selva 1 , Javier Gozalvez 1 , Jaime Orozco 2 , Oscar López 3 , Etxahun Sánchez 3 1 Uwicore, Ubiquitous Wireless Communications Research Laboratory Universidad Miguel Hernández de Elche, Avda. de la Universidad s/n, 03202 Elche, España, msepulcre@umh.es , jpalazon@umh.es , j.gozalvez@umh.es 2 INDRA Sistemas, S.A. C/ Anabel Segura,7,28108 Madrid, España, jorozcog@indra.es 3 NEXTEL, S.A. Parque Tec. Edif. 207, 48170 Zamudio, España, olopez@nextel.es , esanchez@nextel.es Abstract — Mejorar la seguridad y la salud de los trabajadores es una de las prioridades fundamentales en el diseño y desarrollo del concepto de Fábrica del Futuro (FoF). Con este objetivo, las TIC en general y las tecnologías inalámbricas de comunicación en particular, proporcionan herramientas valiosas para la implementación de aplicaciones de sensado distribuidas y en movilidad capaces de monitorizar continuamente el entorno de trabajo, la salud de los trabajadores y sus condiciones de seguridad. Sin embargo, las adversas condiciones de propagación que caracterizan los entornos industriales pueden dificultar la implementación eficiente y fiable de soluciones inalámbricas en las fábricas. En este contexto, este trabajo evalúa la fiabilidad y conectividad de diversas tecnologías inalámbricas que podrían ser empleadas para la implementación de aplicaciones de sensado fijas y móviles en entornos industriales. I. INTRODUCCIÓN El concepto Europeo de Fábrica del Futuro (FoF, Factory of the Future) se centra en el desarrollo e integración de tecnologías de ingeniería, tecnologías de la información y comunicación (TIC), y materiales avanzados para máquinas adaptables y procesos industriales. En este nuevo marco, los trabajadores representan el activo más importante para la competitividad y productividad del proceso de fabricación, y deben tomarse todas las medidas necesarias para mejorar su salud y seguridad en su entorno de trabajo. Con este objetivo, se ha creado el proyecto FASyS (Fábrica Absolutamente Segura y Saludable) [1] bajo la iniciativa española CENIT para desarrollar un nuevo modelo de fábrica que reduzca al mínimo los riesgos para la salud y la seguridad de los trabajadores, y garantice su bienestar y comodidad en fábricas de mecanizado, manipulación y montaje. Para lograr sus objetivos, el proyecto debe abordar varios aspectos como el desarrollo de protocolos de prevención, soluciones de monitorización de salud personalizadas, técnicas de procesamiento de datos relacionados con la salud y la inteligencia necesaria para el análisis y la toma de decisiones, entre otros. Un componente tecnológico clave de FASyS es el despliegue de una red inalámbrica heterogénea end-to-end que monitorizará continuamente, tanto de forma local como remota, el entorno de trabajo y la salud y condiciones fisiológicas del trabajador. El sistema de comunicaciones heterogéneas integrará capacidades de comunicación de corto, medio y largo alcance para satisfacer las necesidades de monitorización ubicua y grandes demandas de ancho de banda que impone un sistema de seguridad distribuido en tiempo real como el propuesto. El desarrollo de una plataforma de comunicaciones inalámbricas heterogénea presenta desafíos importantes. Por un lado, los entornos industriales generalmente se caracterizan por difíciles condiciones de propagación (obstrucciones, interferencias, etc.) que dificultan el establecimiento de enlaces inalámbricos robustos. Por otro lado, las arquitecturas de red híbridas plantean desafíos importantes a la hora del diseño de una plataforma que administre los datos de forma eficiente, en particular cuando la conectividad en tiempo real debe garantizarse a través de múltiples tecnologías inalámbricas. Además, la capacidad de monitorizar de forma ubicua las condiciones de los trabajadores requiere una plataforma de comunicaciones y sensado con nodos móviles. Como paso previo al dimensionado y la implementación de una solución inalámbrica heterogénea, es necesario analizar la propagación, conectividad y condiciones de Calidad de Servicio (QoS) que experimentan las diversas tecnologías en entornos industriales. Diferentes estudios han analizado ciertos aspectos de propagación de radio en entornos industriales. Por ejemplo, el trabajo en [2] presenta un gran número de medidas de propagación en banda estrecha realizadas en cinco fábricas en la banda de frecuencia de 1282MHz (con alturas de antena de 2m tanto para el transmisor como para el receptor). [3] extiende la caracterización de canal de radio en entornos industriales a otras bandas de frecuencia (900MHz, 2400MHz y 5200MHz) emulando un despliegue práctico de terminales y puntos de acceso inalámbricos (la altura de la antena en este estudio era de 6m para el transmisor y de 2m para el receptor). En [4], los autores evalúan el rendimiento de una red de sensores inalámbricos IEEE 802.15.4/ZigBee compuesta por 20-30 nodos estáticos. El estudio obtuvo niveles de fiabilidad por encima de 99.5% con despliegues de nodos adecuados. Otros estudios como [5] y [6] evalúan la tasa de error y la latencia de dispositivos IEEE 802.11 en entornos industriales. Todos estos estudios demuestran que es posible proporcionar conectividad inalámbrica en entornos industriales, pero también destacan ciertas peculiaridades que deben considerarse y otras cuestiones que aún deben