En profundidad a) Fig. 2. Ejemplo de UWSN (13 sensores) para monitorización de plumas fluviales en la desembocadura del río Guadalquivir. Acceso MAC por contienda En lo que a las técnicas por contienda se refiere, un primer grupo lo constituyen las técnicas de acceso aleatorio: Aloha y CSMA. Aloha es la técnica más simple, en la que un nodo transmite a medida que tiene datos disponibles para enviar. De esta forma, se producirían muchas colisiones, haciendo que la utilización del canal no sea superior al 18%, por lo que existen variantes que mejoren sus prestaciones. Por ejemplo, las técnicas basadas en Aloha ranurado 2 obligan a comenzar la transmisión al comienzo de intervalos temporales. Respecto al grupo de variantes CSMA, un ejemplo representativo es CSMA/CA 3, donde un nodo escucha primero el canal y, si está libre, comienza a transmitir. La otra gran familia de técnicas que realizan competición por obtener el ca-nal, se basan en una reserva del canal dinámica, que requiere arbitrar un me-canismo de solicitud antes de realizar la transmisión. Algunos, priman la eficien-cia de energía consumida, como Slotted FAMA 4, que ha surgido como una mejora adaptada al medio marino de un protocolo existente para paquetes radio (FAMA). Otros protocolos se centran en paliar los efectos del alto retardo, como MACA-U (Multiple Access Collision Avoidance for Underwater) 5. Existe otra línea de actividad importan-te en hallar protocolos que consigan un alto rendimiento conservando un criterio de equidad, es decir, no tratar a ciertos nodos de manera favorable frente a otros, por ejemplo, al estar más cerca del Gateway. Se puede citar el proto-colo SF-MAC 6 (Spatially Fair Multiple (Fuente: Deimos Imaging, an UrtheCast Company). Access Control) que consigue mejor throughput que MACA-U. Acceso MAC por asignación estática Existen aquí tres familias: FDMA, TDMA y CDMA. En el caso de FDMA, el ancho de banda total disponible se divide en sub-bandas de frecuencia, y se asignan a los nodos para transmitir. Sin embar-go, dado el estrecho ancho de banda disponible al usar la banda de audio, afectan mucho los efectos de desva-necimiento (fading) y multicamino del canal marino sobre cada sub-banda. Por ello, esta técnica tal cual se ha de-finido no es apropiada en redes UWSN, aunque existen mejoras como usar múltiples sub-portadoras ortogonales (OFDMA) que se solapan en frecuencia, aprovechando así mejor el ancho de banda y atenuando el efecto multicami-no. Un ejemplo lo constituye la técnica UW-OFDMAC, que además consume poca energía. La aproximación de CDMA, permi-te a todos los nodos de la red realizar sus transmisiones simultáneamente en toda la banda de frecuencias. Median-te la aplicación de códigos únicos por destino a la señal binaria a transmitir, un receptor puede seleccionar solo los mensajes dirigidos hacia él aplicando su código asignado, pareciendo que el resto señales son falso ruido. El principal problema es el efecto cerca-lejos (near-far): cuando una señal es más potente que el resto (por ej. un nodo cercano) se hace muy difícil recuperar cualquiera de las demás señales más débiles. Como ejemplo, CDMA-B 7 (CDMA-based MAC) destaca por hacer transmisio-nes por niveles establecidos según la distancia al nodo Gateway, iniciándose en el más lejano y concluyendo en el más cercano. Si se comparte el tiempo entre todos los nodos, surgen las técnicas TDMA que asignan ranuras temporales para las transmisiones. Su principal ventaja es ser simples y flexibles, mientras la prin-cipal desventaja es requerir sincronismo para que los nodos ajusten los intervalos de tiempo. Su clasificación radica en el parámetro principal que se quiere mejo-rar en la red: • Rendimiento (throughput). Es-tas técnicas TDMA incrementan las transmisiones con éxito en el canal. Por ejemplo, ACMENET (Acoustic Communication network for Monito-ring of Environment) se sirve del alto retardo para evitar colisiones, divi-diendo a los nodos entre maestros y esclavos. En el caso de SYNC-MAC 8 (SYNChronization MAC), se per-mite mantener comunicaciones con vehículos AUV, donde la red está compuesta de nodos recolectores de datos en superficie, que actúan como nodos principales de cada clúster, y vehículos AUV que van tomando medidas submarinas y envían sus datos al nodo principal de su clúster. En 9, se incrementa el rendimiento haciendo transmisiones simultáneas (S-TDMA, Spatial-TDMA) de aquellos nodos que sean compatibles entre sí para evitar colisiones, a la vez que se garantiza un comportamiento equita-tivo entre nodos. • Retardo. Como ejemplo, WA-TDMA 10 (Wave-like Amendment-based TDMA) establece una planificación de transmisiones flexible y distribuida, 18 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 59. Cuarto trimestre 2018
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