Matemáticos de la RUDN han propuesto nuevo modo de funcionamiento de las redes inalámbricas de nanosensores

Los matemáticos de la RUDN (Rusia) elaboraron nuevo modo de la recolección de datos de los nanosensores inalámbricos pasivos. Son dispositivos que miden los parámetros de objetos y los convierten en una señal. Usan nanoelementos microscópicos y no tienen batería incorporada. Los matemáticos modelaron un experimento con puertas de enlace  basadas en drones. El experimento mostró que la integración con estas puertas de enlace puede asegurar una transferencia inalámbrica de la energía hacia los sensores y una recolección libre de la información mediante las rutas flexibles y dinámicas de los drones. El artículo fue publicado en la revista Computer Communications.

Los nanosensores pasivos pueden ser útiles en situaciones diferentes: desde el control de estado de un organismo hasta estudio del suelo, aire o tales objetos, como sistemas de tubería, represas, diques. Pero las funcionalidades de estos sensores son limitadas, puesto que no tienen batería y procesadores. Para proveer bastante energía a los sensores, se necesitan mecanismos que hagan esta tarea. Además, se necesitan aparatos para la recolección de datos de estos sensores. Los matemáticos de la RUDN, Rustam Piragomédov y Mijaíl Blínnikov, propusieron utilizar nano puertas de enlace basadas en drones para poder transmitirles libremente la información recogida y asegurar así un monitoreo en línea constante de los objetos en vigilancia.

Los nanosensores están compuestos de varias piezas: nanonodos (sensores), nanorouters y nano/micropuertas de enlace. Nanonodos recogen datos mediante olas electromagnéticas que radian nanorouters, y convierten estas ondas en la energía para el funcionamiento. A su vez, los nanorouters leen información de los sensores, los micropuertas de enlace son responsables de recibir la información. La conexión inalámbrica se consigue a través de antenas de grafeno que son capaces de transmitir y recibir la radiación en el rango THz.

Los matemáticos de la RUDN realizaron una modelación con un simulador en un campo hipotético de 500x500 metros. Usaron los drones para la instalación de sensores en puntos predeterminados o aleatoriamente. La primera opción toma más tiempo, pero para cubrir el campo requiere menos sensores. La segunda opción es más rápida, pero requiere más sensores y el esquema de la recolección de datos puede ser heterogéneo.

Las puertas de enlace fueron hipotéticamente integradas en los aparatos que volaron sobre el campo, irradiaban ondas electromagnéticas y recogían la información de los sensores. A su vez, cada sensor medía la temperatura, humedad, PH del ambiente en su metro cuadrado. Los matemáticos de la RUDN estudiaron las frecuencias portadoras desde 0.1 hasta 0.15 THz, calcularon el tiempo con el que los sensores recibían la energía y el tiempo de transferencia de datos bajo velocidades diferentes de los drones y en diferentes radios de la radiación electromagnética.

En el radio de radiación mínimo 0.6 m y la velocidad mínima de dron 1 m/seg, el tiempo de funcionamiento de dron para la operación sobre una hectárea fue 2.5 segundos aproximadamente. Si la velocidad se aumentaba o si el radio aumentaba en 2.2 m/s, el tiempo de funcionamiento de dron se reducía. En velocidades altas los sensores no tenían tiempo para acumular la energía, el aumento del radio reducía el impulso de la antena y reducía la energía que se transmitía hacia los sensores. De este modo, la velocidad de funcionamiento de los drones dependía de la velocidad de su vuelo y del radio de la radiación electromagnética.

Por lo tanto, el uso de nanopuertas de enlace basadas en drones resultó ser posible, lo que tiene ventajas ante las puertas de enlace terrestres que no pueden moverse o elegir rutas cómodas dependiendo de los obstáculos en el camino.

Puesto que la integración de redes pasivas de nanosensores y drones mostró resultados positivos, los matemáticos de la RUDN seguirán estudiando su potencialidad. Sus próximos planes es la modelación de funcionamiento en conjunto de sensores y puertas de enlace teniendo en cuenta las condiciones de tiempo y posibles obstáculos para el dron. Las nanotecnologías aun más aumentan las oportunidades de aplicación de estas redes donde hay un peligro o incomodidad para el trabajo humano, por ejemplo, en áreas grandes, zonas de desastre o lugares poco accesibles. Con lo cual, los estudios en este ámbito tienen una importancia significativa para el desarrollo de sectores donde el control de ambiente es importante. (Fuente: RUDN)