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Sistema de gestión de dispositivos IoT enfocados en escenarios de smart cities

Abstract:

En este documento se presenta el desarrollo de una aplicación para la gestión y monitorización remota de nodos con capacidad para integrarse en escenarios diseñados para Smart Cities. En concreto, la aplicación permite monitorear variables tales como la carga de la CPU, el uso de la memoria, la temperatura del dispositivo y el consumo de energía. En cuanto al dispositivo a gestionar, este consiste en una plataforma Raspberry Pi 4 con el sistema operativo Raspberry Pi OS 1.4, sobre la cual se instalaron sensores para la adquisición de datos de geolocalización y variables ambientales como contaminación, temperatura y luz, así como el uso de una batería para energizar el nodo. En la tarea de gestión de los nodos se empleó el protocolo SNMPv3 (Simple Network Management Protocol), de esta manera el usuario tiene la posibilidad de optimizar los recursos del sistema (sensores y consumo energético). La aplicación se desarrolló utilizando el framework Node-RED, en un ordenador con el sistema operativo Ubuntu 20.04. Esta aplicación cuenta con una interfaz de usuario y la capacidad de conectarse a la nube de IBM para su monitoreo desde Internet. La conexión entre los nodos se realizó mediante una red Ad Hoc multi-salto. Adicionalmente, en el ordenador se configuró un gateway por defecto que permite la conexión de los nodos Ad Hoc hacia Internet. Con la finalidad de emular una red tipo Ad Hoc multi-salto con cuatro nodos, se utilizó la herramienta NS3, la misma que permite adecuar el escenario a uno real al realizar las simulaciones utilizando hardware sobre contenedores Linux. De esta forma fue posible inyectar tráfico SNMP real en la red simulada. Para la evaluación de la red se empleó un escenario multi-salto conformado por cuatro nodos fijos. Se realizaron experimentos empleando enrutamiento estático y dinámico mediante OLSR (Optimized Link Route State). Y finalmente se planteó un experimento adicional considerando un quinto nodo con capacidad de desplazamiento. En la red emulada se realizó el análisis de métricas de red como: el tráfico, el porcentaje de recepción de paquetes, el retardo de la red y por último se midió la capacidad de ancho de banda.