Mecanismes de Confiabilitat per a Xarxes de Llarga Distància en la Internet de les Coses

Aquesta tesi té com a objectiu aconseguir un intercanvi de dades fiable en un entorn hostil millorant-ne la confiabilitat mitjançant el disseny d'un model complet que tingui en compte les diferents capes de confiabilitat i mitjançant la implementació de les contramesures associades al model. La tesi se centra en el cas d'ús del projecte SHETLAND-NET, amb l'objectiu de desplegar una arquitectura d'Internet de les coses (IoT) híbrida amb comunicacions LoRa i d'ona ionosfèrica d'incidència gairebé vertical (NVIS) per oferir un servei de telemetria per al monitoratge del “permafrost” a l'Antàrtida.
 
Per complir els objectius de la tesi, en primer lloc, es fa una revisió de l'estat de l'art en confiabilitat per proposar una definició i l'abast del terme de confiança. Partint d'aquí, es dissenya un model de confiabilitat de quatre capes, on cada capa es caracteritza pel seu abast, mètrica per a la quantificació de la confiabilitat, contramesures per a la millora de la confiabilitat i les interdependències amb les altres capes. Aquest model permet el mesurament i l'avaluació de la confiabilitat del cas d'ús a l'Antàrtida.
 
Donades les condicions hostils i les limitacions de la tecnologia utilitzada en aquest cas d’ús, es valida el model i s’avalua el servei de telemetria a través de simulacions en Riverbed Modeler. Per obtenir valors anticipats de la confiabilitat esperada, l'arquitectura proposada es modela per avaluar els resultats amb diferentsconfiguracions previ al seu desplegament en proves de camp. L'arquitectura proposada passa per tres principals iteracions de millora de la confiabilitat. A la primera iteració, s'explora l'ús de mecanismes de consens i gestió de la confiança social per aprofitar la redundància de sensors. En la segona iteració, s’avalua l’ús de protocols de transport moderns per al cas d’ús antàrtic. L’última iteració d’aquesta tesi avalua l’ús d’una arquitectura de xarxa tolerant al retard (DTN) utilitzant el Bundle Protocol (BP) per millorar la confiabilitat del sistema.
 
Finalment, es presenta una prova de concepte (PoC) amb maquinari real que es va desplegar a la campanya antàrtica 2021-2022, descrivint les proves de camp funcionals realitzades a l'Antàrtida i Catalunya.
 
Paraules clau. IoT, WSN, confiabilitat, Antàrtida, NVIS, LoRa, DTN, modelatge, simulació.