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XXX-X-XXXX-XXXX-X/XX/$XX.00 ©20XX IEEE 
IEE 802.15.4, Redes de 
Sensores Inalámbricas – WSN 
y Smart campus
 
J FJuan Camilo Pimienta Gómez 
Facultad de Ingeniería 
Pontificia Universidad Javeriana 
Bogotá, Colombia 
juan-pimienta@javeriana.edu.co 
Juan Cmilo Pimienta Gómez 
 
Juan Pablo Méndez Perdomo 
Facultad de Ingeniería 
Pontificia Universidad Javeriana 
Bogotá, Colombia 
juanmendezp@javeriana.edu.co 
 
Simón Dávila Saravia Fdsd 
Simón Dávila Saravia 
Facultad de Ingeniería 
Pontificia Universidad Javeriana 
Bogotá, Colombia 
simondavila@javeriana.edu.co 
 
Gabriel Gómez Corredor 
Gabriel Gómez Corredor 
Facultad de Ingeniería 
Pontificia Universidad Javeriana 
Bogotá, Colombia 
gomezga@javeriana.edu.
Resumen—En este artículo se presentarán las redes de sensores 
inalámbricas (WSN), con un enfoque en las redes que operan bajo 
el estándar IEEE 802.15.4. Se resaltarán las propiedades que estas 
redes utilizan para operar con un mejor desempeño y rendimiento. 
Se realizará una investigación en el estándar IEEE 802.15.4, para 
recalcar como sus capas junto con sus protocolos pueden contribuir 
al funcionamiento de estas redes inalámbricas, mejorando 
sustancialmente su desempeño y funcionamiento. Para ello, se 
estudió en detalle cómo trabajan estas capas que el estándar 
implementa (PHY y MAC), junto con los protocolos que operan en 
estas capas para la transmisión de datos. También se menciona uno 
de los campos de aplicación que esta red puede aportar para la 
implementación de un entorno inteligente organizacional. 
Palabras clave: WSN, IEEE 802.15.4, capas, protocolos, PHY, 
MAC. 
Abstract – in this article will lay out the Wireless Sensor Network 
(WSN), with emphasis on the network that works on the IEEE 
802.15.4 standard. It will be shown how the parts of this networks 
are used to create a more efficient and better performance overall. 
An investigation will be done in the standard IEEE 802.15.4 to 
showcase how its layers, in conjunction with the protocols put in 
place can contribute to these wireless networks, improving 
substantially in their performance. To be able to determine that, a 
study was done where a closer look was payed to the standard layers 
(PHY and MAC), with the protocols used by these layers to transmit 
data. It is also worth noting one of the fields applications of this 
network is that it can contribute to the implementation of an 
intelligent organizational environment. 
Key words: WSN, IEEE 802.15.4, layers, protocols, PHY, MAC. 
I. INTRODUCCIÓN 
Este articulo tiene como objetivo presentar los elementos que 
conforman las redes de sensores inalámbricas junto con el 
estándar que utiliza como base para su operación. Se describirá 
las características del estándar IEEE 802.15.4, su 
funcionamiento y su contexto comercial. También se resaltarán 
las capas en donde este opera, y como estas contribuyen al 
correcto funcionamiento en las redes de sensores inalámbricas. 
Además, se especificará el detallado funcionamiento de las 
redes de sensores inalámbricas (WSN), los atributos y 
características que este tiene y la forma en como el uso del 
estándar IEEE 802.15.4 le aporta a su evolución y desarrollo. 
Finalmente, se describirá uno de los campos de aplicación de 
las redes de sensores inalámbricas que ha tenido un crecimiento 
considerable en los últimos años. Este campo hace referencia al 
Smart Campus, en donde esta red aporta a una organización un 
entorno inteligente, en donde la transmisión de datos que operan 
dentro de un rango determinado con bajo consumo de energía y 
una constante transmisión de datos, sean las características que 
destaquen el correcto funcionamiento de las redes de sensores 
inalámbricas. Todo lo anterior mencionado surge gracias al auge 
de las tecnologías de información, brindando a estas redes un 
constante desarrollo y evolución. 
II. HISTORIA 
 Los estudios sobre las redes de sensores iniciaron gracias a 
la investigación militar, en la antesala de la guerra fría en 1950. 
El ancestro de estas redes Sound Surveillance System (SOSUS) 
de origen norteamericano, consistió en una red de hidrófonos 
sumergidos en el fondo del mar, este sistema tenía como 
objetivo detectar y rastrear submarinos soviéticos. Los sonidos 
de baja intensidad por parte de los submarinos recorrían grandes 
distancias a través del lecho marino, y la red de hidrófonos 
estaban en capacidad de detectar estas ondas emitidas; luego esta 
información era retransmitida para ser interpretada por personal 
militar [1]. 
 La agencia de proyectos de investigación avanzada 
(ARPANET por sus en inglés) cuyo nacimiento fue en el año 
1969, fue la primera en implementar redes de sensores 
distribuidos, esta red la llamaron DSN. En 1980 publicaron 
oficialmente la DSN, esta red fue la primera en asumir los retos 
mailto:juan-pimienta@javeriana.edu.co
de la implementación de sensores distribuidos e inalámbricos. 
Las universidades y los centros de investigación fueron las 
primeras instituciones en implementar esta red en su entorno de 
trabajo. También se caracterizó por su correcto funcionamiento 
de sus sensores autónomos que transmitían datos e información 
estando distribuidos en un área específica. 
 En el año 2000 los grupos de investigación de IEEE y 
ZigBee Alliance plantearon sobre la mesa que era necesario 
desarrollar una red cuyas características estuvieran orientadas al 
bajo consumo de recursos, entre estos, la energía y el costo de 
funcionamiento. Como resultado de esta necesidad, en 
diciembre de ese año, el comité de la IEEE estableció un nuevo 
grupo de investigación, el 802.15.4, que desarrollaría nuevas 
redes inalámbricas de área personal con una baja tasa de 
datos.[2] 
 Para el año 2003, ZigBee Alliance decide basar su 
implementación sobre el estándar IEEE 802.15.4 publicando su 
primera versión ZigBee 1.0 en el año 2004. En los años 
posteriores se desarrollaron mejoras de esta versión en las cuales 
se implementaron nuevas capas en su arquitectura, estas fueron 
tan eficaces que dejaron obsoleta a las de la primera versión. 
III. IEEE 802.15.4 
Las empresas estaban en una constante búsqueda de mejorar 
sustancialmente el rendimiento y el funcionamiento de la 
transmisión de datos e información. Las características que estas 
compañías intentaban mejorar se basaban en la optimización del 
tráfico de datos, reducción de costos de implementación, 
rendimiento y sus derivados. 
Con la publicación del estándar IEEE 802.15.4 en el 2003, 
inició un desarrollo de comunicaciones de un gran costo 
beneficio. Este estándar, especificaba únicamente el uso de la 
frecuencia radial (RF) y de las capas física (PHY) y MAC 
(Medium Access Control), permitiendo diferentes enfoques para 
el múltiple desarrollo de redes de implementación y 
funcionamiento [3]. 
La capa PHY tiene como función transmitir los datos entre 
dispositivos representando dichos datos en bits, esta capa se 
caracteriza por brindar detección de energía en la recepción. En 
el estándar IEEE 802.15.4 esta capa se caracteriza por operar 
dentro de una banda de frecuencia entre 868 MHz y 2.4 GHz, 
clasificándose en tres frecuencias, cada una con su respectiva 
forma de modulación. El estándar IEEE 802.15.4 utiliza tres 
bandas de frecuencia ISM establecidas por la Unión 
Internacional de Comunicaciones (ver Figura 1) [4]. Estas 
bandas de frecuencia de uso industrial, científico y medico (ISM 
por sus siglas en inglés) están reservadas a nivel internacional 
para uso libre. Estas bandas de frecuencia, además de ser 
utilizadas por el estándar IEEE 802.15.4, son utilizadas por otros 
estándares y tecnologías de comunicación inalámbrica, tales 
como: WLAN (IEEE 802.11) y Bluetooth (IEEE 802.15.1). 
 
Fig. 1. IEEE 802.15.4 Bandas de Frecuencia, número de canales y tasa de 
datos 
De las bandas mencionadas anteriormente, la más utilizada es 
la banda de 2.4 GHz debido a que esta permiteconectar hasta 
65.536 (216) dispositivos a la red con unas tasas de transmisión 
que llegan hasta los 250 Kbps con distancia que rondan entre los 
10 y 300 metros. Cabe destacar, que para superar distancias de 
100 metros estas redes requieren la implementación de antenas 
que potencien la señal transmitida. Por el conocido fenómeno de 
aumento exponencial de la potencia con respecto a la distancia, 
el consumo de energía en distancias superiores a 300 metros 
sería muy alto [4]. Con lo planteado anteriormente, se puede 
observar que la distancia con la energía consumida tiene una 
relación directamente proporcional, ya que, entre menor 
distancia, va a ser menor el consumo de energía. 
Por otra parte, la capa MAC se destaca debido a que utiliza 
dos modos de operación. El primero llamado “Beacon 
enabled”, consiste en dividir en grupos los datos asignando un 
tiempo determinado para transmitir de forma exclusiva. Estos 
grupos de datos tendrán un periodo activo para hacer uso del 
canal de transmisión, estos datos que se encuentran habilitados 
para acceder al canal compiten por medio del algoritmo de 
planificación por lotes CSMA/CA. Con respecto al segundo 
modo, llamado “Beaconless”, en este no se implementa 
divisiones de tiempo, debido a la ausencia de estas divisiones 
los datos compiten por acceder al canal de transmisión de su 
rango radial, por medio del algoritmo de planificación 
CSMA/CA sin lotes. 
Otros valores agregados de esta capa corresponden al 
riguroso tratamiento de la entrega y el despacho de las tramas. 
En esta capa, se implementan servicios que reconocen y validan 
las tramas que se encuentren circulando entre los dispositivos, 
estos servicios ayudan sustancialmente en el manejo de errores 
al momento de transmitir datos. Por último, la capa MAC 
implementa mecanismos de seguridad, ayudando a blindar y 
Características 
Región 
Europa América Mundial 
Número de 
Canales 
1 10 16 
Banda de 
Frecuencia (MHz) 
868,3 902-928 2400-2438,5 
Tasa de Datos 
(Kb/s) 
20 40 250 
proteger toda la información que se encuentre transmitiendo por 
un canal. 
Fig. 2. IEEE 802.15.4 Bandas de Frecuencia, número de canales y tasa de 
datos 
 Además en el estándar IEE 802.15.4 también se define el 
formato de las tramas de las dos capas. En la capa MAC, la 
trama tiene el nombre de MAC Protocol Data Unit (MPDU), 
está dividad en tres secciones, el encabezado, los datos y el pie 
de página. El encabezado contiene tres campos, el primero es el 
control, que indica el tipo de trama que se está transmitiendo, 
para identificar y especificar su contenido. El segundo es el 
número de secuencia y el tercero es el campo de direcciones el 
cuál contiene el tamño tanto la dirección de origen como la 
dirección de destino y el tamaño varía entre cuatro y veinte 
bytes. Por otro lado el campo de datos, es conocico como 
Payload y tiene un tamaño variable, aunque su tamaño máximo 
es de ciento veintisiete bytes. Por último el pié de página hace 
el chequeo de la secuencia y su tamaño es de dos bytes. El 
MPDU se encapusla en el campo de datos PHY Service Data 
(PSDU), para así transmitirse en una trama de la capa Física [5]. 
 
Fig. 3. Formato tramas IEEE 802.15.4 [5] 
IV. TOPOLOGÍAS RECOMENDADAS 
Por último, la especificación del estándar IEEE 802.15.4 
ofrece una guía donde se recomienda el uso de dos topologías 
de red para un rendimiento óptimo. 
La primera topología recomendada hace referencia a la 
topología en estrella, donde todos los datos deben pasar por el 
hub, esto permite simplicidad para la implementación de la red. 
Esta topología se clasifica como Dispositivo de Funcionalidad 
Reducida (RFD) debido a que los dispositivos (nodos blancos) 
solo se comunica con el coordinador de Red (nodo negro), y 
estos dispositivos no pueden convertirse en coordinadores, tal y 
como se muestra en la figura 4. En cuanto a la segunda topología 
recomendada, se encuentra la topología punto a punto, esta 
consiste en que cada dispositivo que hace parte de la red se va a 
comunicar directamente con el otro dispositivo al que quiere 
enviar el mensaje. Esta tiene como ventaja que no requiere el 
uso de intermediarios al momento de la comunicación entre dos 
máquinas. La topología punto a punto se clasifica como 
Dispositivo de Funcionalidad Completa (FFD) y a diferencia de 
la topología de estrella, en esta topología todos los dispositivos 
(nodos blancos) pueden convertirse en coordinadores de red y 
establecer comunicación con otros dispositivos, teniendo aún un 
coordinador de principal (nodo negro) como se muestra en la 
figura 5 [6]. 
Con respecto a la primera topología mencionada, la ventaja 
del uso de la topología punto a punto consiste en brindar una 
mayor simplicidad para la comunicación entre dispositivos que 
hagan parte de esta red. Por otro lado, unas de las desventajas 
del uso de este tipo de red están orientadas a su seguridad y 
elasticidad. En cuanto a la seguridad, en esta red los dispositivos 
deben implementar sus propias medidas y barreras de 
protección, esto es debido a que esta red no ofrece una seguridad 
centralizada. Respecto a la elasticidad, esta red aumenta su 
complejidad considerablemente cuando la cantidad de 
dispositivos aumenta, esto genera dificultades para su correcta 
administración y control. 
 
 
 
Fig. 4. IEEE 802.15.4 Topología en Estrella 
Fig. 5. IEEE 802.15.4 Topologia Punto a Punto 
V. WSN (WIRELESS SENSOR NETWORK) 
 El desarrollo e implementación del estándar IEEE 802.15.4 
desencadenó una serie de actualizaciones en las redes de 
sensores inalámbricas mejorando considerablemente su 
rendimiento y su funcionamiento. Antes del desarrollo del 
estándar, estas redes eran comúnmente utilizadas en el ámbito 
militar, pero para el final del siglo XX, la investigación de 
diferentes universidades potenció el uso de las redes de sensores 
para adaptarlas en el contexto académico e industrial. 
 Estas redes inalámbricas, consisten en la comunicación de 
múltiples sensores distribuidos en un espacio determinado. 
Estos sensores tienen como característica que son dispositivos 
totalmente independientes y autónomos, cuya función es 
detectar, procesar y transmitir datos hacia otros dispositivos que 
se encuentren dentro de su rango predeterminado. Esta red está 
compuesta por varios elementos de hardware, entre ellos están: 
un procesador embebido, transceptor, memorias tanto como 
internas como externas, una fuente de energía y los sensores que 
describirán a continuación [7]: 
A. Procesador embebido 
Este tiene como función planificar las tareas y controlar los 
procesos y funcionalidades de los otros componentes, el 
microcontrolador es el procesador embebido más común 
implementado en estas redes debido a su bajo costo y su 
desempeño en tareas de entrada/salida [8]. 
B. Transceptor 
El transceptor está a cargo de las comunicaciones de un 
dispositivo con los demás dispositivos que se encuentran en la 
red, utilizando las frecuencias de radio, laser e infrarrojo como 
medios de transmisión. 
C. Memoria 
Tiene como objetivo almacenar los datos recibidos para 
evitar perdida de la información en la red. Las memorias flash 
en chip se hacen cargo de esta funcionalidad, teniendo una 
memoria RAM para el adecuado almacenamiento de datos. 
D. Fuente de energía 
Debido a que la energía es consumida por detección, 
comunicación y procesamiento de datos, se requiere de una 
fuente de energía que mantenga activo los dispositivos. Esta 
funcionalidad es responsabilidad de las baterías y/o capacitores. 
E. Sensores 
Los sensores son los encargados de recibir y producir señales 
de respuesta debido a un cambio en el entorno, puede ser dado 
por temperatura, presión, humedad, entre otras. Los sensores 
reciben estas señales análogas y las convierten en señales 
digitalizadas para luego ser enviadas al procesador embebido. 
Se destacanpor su pequeño tamaño, lo cual genera poco 
consumo de energía. 
Además de los protocolos basados en IEEE 802.15.4 como 
el Zigbee, también existen otros protocolos basados en este 
estándar, como lo es el IPv6 para redes inalámbricas de baja 
potencia (6LoWPAN, por sus siglas en inglés) que consisten en 
redes de rango pequeño, baja potencia y área personal. Soporta 
las mismas topologías mencionadas en la sección anterior. La 
arquitectura del 6LoWPAN la componen 3 capas, las cuales 
son: Nodo de host, Nodo de router y arista de router. 
El nodo de host detecta el entorno físico de la red y activa 
los dispositivos necesarios para la conexión. El nodo del router 
transfiere datos desde el host hasta los router o directamente al 
destino. Esta conexión entre dispositivos 6LoWPAN se lleva a 
cabo mediante la aplicación del estándar IEEE 802.15.4. Por 
último, la labor de los edge router es la de conectar a 6LoWPAN 
con Internet, esto gracias a que 6LowPAN cuenta con una única 
dirección IPv6 global [9] .Esto último hace que pequeños 
dispositivos tengan acceso a internet, tanto un gran salto 
cualitativo Internet de las cosas (IoT). 
 Tanto en las WSN como en otros tipos de redes, quien tiene 
la tarea de realizar el enrutamiento de los datos es la capa de 
red. La diferencia entre WSN y el resto de redes tradicionales, 
es que estas últimas tienen como objetivo que el tiempo de 
trasmisión entre emisor y receptor sea el mínimo; mientras que 
como antes resaltabamos, la característica más importante de 
este tipo de redes es que el consumo de potencia sea el menor, 
para así alargar el tiempo de vida de las baterías de los 
dispositivos que hacen parte de la misma [10]. 
 El direccionamiento en estas redes también es diferente, 
aquí si cada nodo tuviera una dirección única global el costo 
sería muy elevado, ya que los bits que ocupa la IP representaría 
la mayoría de los bits que se trasmiten. De la misma forma, se 
cambia el direccionamiento que se usa en el resto de redes por 
direccionamiento basado en atributos. 
 En el primer protocolo para definir las rutas, se tienen en 
cuenta distintos criterios principalmente basados en la potencia 
disponible y el gasto de la misma, también se tienen en cuenta 
criterios como menor número de saltos entre nodos. El segundo 
protocolo consiste en relacionar los datos que se envían y los 
datos de los nodos. 
 El direccionamiento basado en atributos consiste en que los 
usuarios pregunten por características especiales de los nodos 
que son objetivo, esta información es distribuida por el difusor 
de la información ya sea el mismo nodo o un hub. Finalmente, 
el enrutamiento puede ser dividido en tres categorías [10]: 
A. Plano 
 En el enrutamiento plano, los nodos están conectados entre 
sí (con una arquitectura similar a la topología punto a punto), 
es decir que no hay nodos por el cual la información deba 
pasar si o si como en el caso de la arquitectura en estrella, 
donde toda la información pasa por un hub. Uno de los 
problemas puede ser la gran cantidad de información que 
circula en la red, esto debido especialmente a la cantidad de 
conexiones que hay entre nodos. 
B. Jerárquico 
 El enrutamiento jerárquico consiste en que los nodos forman 
grupos y para cada uno se selecciona una líder. En cada grupo 
cada nodo se comunica únicamente con el líder de su grupo 
(dada la descripción la arquitectura es similar a una topología 
en estrella). Si así lo exigieran las características de la red, 
podría haber un grupo entre los líderes, pero cabe recalcar que, 
de ser así, acá debería haber un líder también aumentando el 
nivel de la jerarquía. Para cada grupo, el nodo líder trasmite la 
información a los demás líderes para que finalmente esta 
información sea transmitida en sus respectivos grupos. 
C. Geográfico 
 Por último, en este tipo de enrutamiento, se utiliza la 
información geográfica de los dispositivos, además de contar 
también con la ubicación de los vecinos. Generalmente la 
localización está definida por un GPS. 
VI. SISTEMA OPERATIVO 
 Los sistemas operativos en las redes de sensores 
inalámbricas son menos complejos en comparación a los 
tradicionales, esto es debido a los pocos requerimientos por 
parte de las redes de sensores y sus limitaciones de los recursos 
en el hardware. Estos sistemas operativos con menor 
complejidad fueron llamados pequeños sistemas operativos 
entre ellos el TinyOS, que surgieron gracias a las primeras 
implementaciones de redes de sensores inalámbricos. 
 Este sistema operativo (TinyOS) cuenta con una arquitectura 
basada en componentes que permite minimizar la complejidad y 
cantidad de código como es requerido por las características de 
WSN. El SO está escrito en el lenguaje de programación nesC, 
el cual es una extensión del lenguaje C. Este lenguaje de 
programación nesC es destacado por ser un lenguaje diseñado u 
orientado a la detección de condiciones de carrera entre tareas y 
controladores de eventos. Con respecto a las librerías que se 
requieren para el desarrollo de estos sistemas operativos, estas 
incluyen todas las funciones y herramientas para el manejo de 
protocolos de redes, servicios distribuidos, controladores de 
sensores y adquisición de datos. 
 Con todas las características mencionadas, podemos decir 
que el modelo de este sistema operativo es basado en 
controlador de eventos y no en procesos de multihilos como son 
los SO tradicionales. Estos eventos son generados por los 
cambios en el entorno los cuales son detectados los sensores que 
operan en la red, al ser detectados, el controlador de eventos 
tiene como función enviar actividades o tareas al kernel del 
sistema operativo para que este las planifique [11]. 
VII. ARQUITECTURA Y PROTOCOLOS DE RED 
Las redes de sensores inalámbricos consisten en una 
cantidad numerosa de nodos sensores que cuentan con la 
capacidad de detectar, comunicarse inalámbricamente y 
capacidades de computación. Inicialmente la topología de red 
utilizada consistía en una comunicación exclusiva en una 
dirección, pero ante el progreso de topologías que realizaran un 
menor consumo de memoria, se empezó a utilizar las topologías 
en anillo, estrella y malla. 
A. Topología en anillo 
Cada nodo tiene exactamente dos vecinos, con los que se 
puede comunicar en las dos direcciones, pero transmitiendo 
mensajes que viajan dentro de la red en una misma dirección. 
Sin embargo, esta topología corre el riesgo, de que, si un nodo 
llega a fallar, se puede deshabilitar toda la red. Para evitar esto, 
se han desarrollado dos algoritmos. El primero es un esquema 
de comunicación constante, el cual identifica el nodo afectado y 
maneja el error eficientemente. Por su parte, el segundo tiene en 
cuenta la energía restante y evita agrupar los nodos en cada ciclo, 
optimizando así el consumo de energía realizado por los nodos 
y prolongando la vida útil de la red [12]. 
B. Topología en estrella 
Todos los nodos se encuentran conectados únicamente a un 
concentrador, a diferencia de la topología en anillo, ningún nodo 
se puede comunicar directamente con otro. Para esta red se 
propuso un algoritmo que consiste en determinar cuál es la ruta 
optima de un camino entre dos nodos, considerando la batería 
restante, el número mínimo de saltos y la carga mínima de 
tráfico [12]. 
C. Topología en malla 
Todos los nodos se encuentran interconectados y existen 
múltiples caminos para transmitir los mensajes entre dos nodos. 
En esta red se propuso una solución de múltiples trayectos para 
enrutar la red, con características de baja transmisión de datos, 
consumo eficiente de energía y confiable [12]. 
 Uno de los protocolos más utilizados para el enrutamiento es 
el Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV). Es utilizado 
en redes donde el número de dispositivos es elevado y consiste 
en que el algoritmo genera rutas entre nodos cuando es 
necesario. Esto quiere decir que losnodos únicamente hacen 
parte de la red cuando son solicitados, es decir, cuando haya 
transmisión de datos entre un nodo inicial y un nodo final y, 
dichos nodos hagan parte de la red generada por el algoritmo. 
Este tipo de enrutamiento soporta tipos de enrutamiento tanto 
unicast como multicast [13]. 
 Para el enrutamiento de los datos, AODV almacena las 
direcciones en una tabla de enrutamiento, multicast y unicast 
separados, es decir, una tabla para cada uno. En cada tupla de 
la tabla algunos de los datos que se necesitan es el de las 
direcciones de destino y origen, la secuencia de nodos a seguir 
y el tiempo de vida de la red. Para el caso de redes multi-hop 
también están datos como la dirección del siguiente nodo y el 
número de nodos que hacen parte del camino. 
 Cuando un nodo inicial quiere enviar un mensaje a un nodo 
destino, lo primero que se hace es revisar si la ruta se encuentra 
en la tabla de enrutamiento, de no ser así, se inicializa el 
descubrimiento de rutas [13]. 
 Ya haciendo un análisis del funcionamiento de las topologías 
previamente nombradas mediante la implementación de un 
enrutamiento AODV, se nota a simple vista que la asignación 
de caminos entre un nodo y otro es realmente básica, ya que la 
única forma para que llegue la información entre dos nodos es 
pasando por un hub. Ya que toda la información debe pasar por 
un nodo principal, en caso de que este fallase, toda la red 
quedaría incomunicada ya que este nodo es necesario para la 
comunicación entre dispositivos de la red. Ya en caso de que la 
arquitectura sea en malla, se determinarían los caminos óptimos 
mediante los algoritmos previamente mencionados. 
VIII. COMERCIALIZACIÓN 
En cuanto a la comercialización de las redes de sensores 
inalámbricas, existen dos industrias que contribuyen a este tipo 
de redes. La primera se trata de los fabricantes de producción en 
masa de los dispositivos de hardware que toda WSN debería 
tener en su arquitectura de implementación. Algunos de estos 
fabricantes [15] son: 
• Sensaggio 
• WatchPort 
• National Instruments 
• Eckelman 
La segunda industria, hace referencia a las empresas que su 
servicio es implementar ambientes inteligentes (Smart Home, 
Smart Office, etc.). Estas empresas, tienen como objetivo poner 
en funcionamiento las redes de sensores inalámbricas en el 
entorno que el cliente les especifica. Teniendo todas las 
herramientas necesarias, como equipamiento de hardware y el 
sistema de software, esta industria pone a prueba el rendimiento 
y comportamiento de este tipo de red en los entornos 
organizacionales. Las empresas más famosas y comunes que 
implementan las WSN en el mercado, están orientadas a la 
domótica. Como aclaración al lector, la domótica es una de las 
aplicaciones en donde las redes de sensores inalámbricas son 
implementadas y juegan un importante papel. Las WSN en la 
domótica son de vital importancia ya que la domótica consiste 
en gestionar un entorno organizacional por medio de un 
conjunto de dispositivos inteligentes (sensores) y comunicación 
entre ellos para el monitoreo del entorno de donde se encuentra 
operando esta red [16][18]. Teniendo claro el rol tan importante 
que estas redes tienen en la domótica, es por ello por lo que 
empresas que se dedican a esta disciplina, operan bajo las 
características y la implementación de redes de sensores 
inalámbricas. Existen empresas colombianas reconocidas que se 
dedican a la domótica [17], algunas de ellas son: 
• Technoimport 
• TDS Group S.A.S 
• Schaller Tech 
• Inteliespacios 
Con respecto a la empresa colombiana Technoimport, ellos 
implementan las redes de sensores inalámbricas en los servicios 
que ofrecen, las WSN en Technoimport son aplicadas en varios 
campos, alguno de estos, son en seguridad inteligente, 
funcionalidades inteligentes en entornos de casa y corporativos, 
y muchos más. Como la implementación y el mantenimiento de 
estas redes tienen una complejidad bastante alta, sus precios 
también lo son. Como ejemplo, se mostrarán los precios que 
ofrece Technoimport para la implementación del sistema 
inalámbrico de seguridad [19]. 
• Panel LS-30. $1.250.000,00. 
• Panel LS-20EG. $1.250.000,00. 
• Panel LS-10. $525.000,00. 
• Kit Básico LS-30. $2.000.000,00. 
• Kit Básico LS-20. $2.000.000,00. 
• Kit Básico LS-10. $1.360.000,00. 
 
IX. APLICACIONES DE WSN 
El origen de las redes de sensores inalámbricas subyace en la 
investigación militar, tal como se mencionaba en el apartado de 
la historia, como un sistema de detección de submarinos en la 
guerra fría. A continuación, se expondrán varías aplicaciones 
que tienen las redes de sensores inalámbricas en nuestra 
civilización [7]. 
A. Monitoreo Ambiental 
El monitoreo ambiental con las redes WSN consiste en que 
puede ser utilizado para el seguimiento e investigación de 
diferentes especies de animales y sus recorridos; la vigilancia de 
los bosques y su estado ya sea en humedad, calor u otras 
características ya dependiendo de las virtudes del sensor; 
detección de inundaciones, gracias a la detección de humedad 
del sensor, y un juicio que puede ser apoyado por otras 
herramientas satelitales o de otras características; y finalmente 
la predicción del clima. Uno de los ejemplos más relevantes es 
el estudio del estado de los glaciares, que, gracias al estudio de 
distintas variables, se puede analizar el impacto del 
calentamiento global tanto en presente como futuro. 
B. Monitoreo de la Salud 
Las redes WSN pueden jugar un papel bastante importante 
en cuanto al futuro de los hospitales y el manejo de todos sus 
recursos. Tipos especiales de sensores pueden hacer un 
seguimiento de la presión sanguínea, temperatura corporal y 
realizar electrocardiogramas. Cuando estos sensores son 
desarrollados o implementados para propósitos de cuidado de la 
salud, son denominados como BSN (red de sensores corporales 
por sus siglas en inglés). 
C. Control de tráfico vehicular 
Las redes WSN, también son utilizadas para hacer un 
monitoreo y control del tráfico vehicular. En muchos semáforos 
hay sensores aéreos o subterráneos que permiten la detección de 
los vehículos y el control de los semáforos. Cabe resaltar, que la 
implementación de estas redes en toda la ciudad traería consigo 
unos costos estratosféricos, así que únicamente suelen ser 
implementados en sectores críticos donde el flujo vehicular es 
muy alto respecto al resto de la ciudad. El control de estos 
aspectos puede ayudar tener un mejor flujo vehicular y, en 
complemento a la parte ambiental, reducir la emisión de dióxido 
de carbono a la atmósfera. 
D. Detección Industrial 
Dada la dificultad que implica saber con exactitud la vida 
útil de la maquinaria industrial y, además de que cada vez fallan 
más equipos de infraestructura antes de lo planeado por los 
cálculos, se estaba optando por monitorear la corrosión 
manualmente, aunque esto trae consigo unos costos 
exorbitantes. Por lo anterior, una red de sensores de monitoreo 
de corrosión pueden ser la solución ante escenarios catastróficos 
apoyados en la tecnología, además que traen consigo costos 
mucho más accesibles que el de destinar personal calificado a 
realizar estos cálculos. 
E. Infraestructura de seguridad 
Las redes de sensores inalámbricas pueden ser utilizadas en 
infraestructura de seguridad y contraterrorismo. Distintas bases 
militares o edificios importantes pueden ser protegidos de 
ataques, colocando sensores de video y audio además de poder 
ser complementado con otros sistemas. 
X. SMART CAMPUS 
Es importante resaltar el objetivo del internet de las cosas 
(IoT), el IoT se trata de establecer una conexión entre 
objetos/dispositivos y la red de internet. Esta conexión le 
permite al dispositivo tener ciertas características que le permite 
interactuar con usuarios y el entorno, allí es donde entra la 
importancia de las redes de sensores inalámbricas, tomando un 
papel de vitalimportancia en la implementación del internet de 
las cosas [20]. 
Ya que el horizonte del IoT es poder conectar múltiples 
objetos convirtiéndolos en dispositivos capaces de establecer 
una interacción con la red, la arquitectura de red que moldea 
estas características hace referencia a las redes de sensores 
inalámbricas. Teniendo presente lo que este articulo ha 
mencionado con respecto a todas las características que destacan 
a estas redes inalámbricas, junto con sus ventajas y desventajas 
a las que se enfrentan al momento de hacer su función, nos 
daremos cuenta como las WSN contribuyen a la implementación 
de entorno inteligentes: Smart Campus. 
Los entornos organizacionales donde se encuentra 
implementada una red de sensores inalámbricas tiene la gran 
ventaja que esta le brinda escalabilidad a la red. Debido a que el 
tráfico de datos cuando tiene un gran flujo este tiende a perder 
tramas de datos, generando una red desconfiable y poco optima, 
para ello, las características que tiene las WSN junto con los 
servicios que ofrece, minimiza sustancialmente la probabilidad 
de problemas que se presenten en la circulación de datos dentro 
de la red, un claro ejemplo de un problema que se puede 
presentar es la perdida de datos debido a un alto tráfico en el 
canal. Entre más dispositivos se encuentren dentro del rango de 
frecuencia que utiliza en canal, habrá más datos en tráfico y 
subirá esta probabilidad de error, por eso se considera las redes 
de sensores inalámbricas sumamente importantes para brindar 
escalabilidad a la red, evitando a toda costa este tipo de 
problemas cuando se aumenta la cantidad de sensores o 
dispositivos. 
Los entornos más comunes en donde se encuentran 
implementadas las redes de sensores inalámbricas se encuentran 
el campo médico, agricultura y en monitoreo, detección y 
automatización de minería de datos. Todos estos campos, 
requieren de un uso constante de la red, los dispositivos que se 
encuentran involucrados en estos entornos están en una 
constante labor de detectar eventos a cambios del entorno y 
transmitir datos, se encuentran en un entorno donde les exige a 
estos sensores buen desempeño y duración debido a la alta 
demanda. 
Las características de las WSN que toman la responsabilidad 
de amortiguar los problemas que se puedan presentar debido a 
la exigencia del entorno corresponden al bajo consumo de 
energía y baja tasa de transmisión de datos. En cuanto el bajo 
consumo de energía, esta propiedad ayuda a que la vida útil de 
los dispositivos dada por su fuente de energía (sección V. D), no 
se consuma a una velocidad lo suficientemente nociva como 
para generar que su frecuente cambio de baterías afecte el costo 
del mantenimiento de la red. Los principales factores que 
provocan el rápido consumo de energía de los sensores son la 
detección y transmisión de datos, y como bien sabemos, aquellos 
forman parte de la esencia fundamental de las redes de sensores 
inalámbricas en los entornos inteligentes, pero ya que la 
implementación de las WSN nos brindan un bajo consumo de 
energía al momento de operar, ocasionando que el costo de 
mantenimiento de la red se reduzca en una gran proporción, la 
cual hace referencia a otra característica de las WSN, sus bajos 
costos. 
En los últimos años, la implementación de estas redes como 
herramienta en los entornos inteligentes orientados al IoT ha 
tomado bastante fuerza, el desarrollo en este campo tecnológico 
crece a un ritmo exponencial. Debido a este ritmo, se evidencia 
el constante estudio e investigación que se realiza en las 
adaptaciones de una red de sensores inalámbricas balanceada en 
las aplicaciones de la WSN en la vida cotidiana, una red 
balanceada hace referencia a una red que busca buen desempeño 
al momento de transmitir datos teniendo en cuenta todas las 
variables que puedan afectar el tráfico del canal , 
implementando protocolos en las capas que componen la 
arquitectura de la red que contribuyan a la sostenibilidad y 
escalabilidad en la arquitectura de red en el campus. 
En los Smart Campus se pueden encontrar ambientes 
heterogéneos, es decir, ambientes en donde puedan surgir 
numerables variables que puedan afectar y generar cambios en 
el entorno. Para este tipo de entornos, existe una topología muy 
común que se acomoda al contexto de este campo, se trata de la 
topología de red cognitiva. La red cognitiva se caracteriza por 
adaptarse dinámicamente a la demanda que el campus exija, 
gracias a esto, la red está en capacidad de responder a todas las 
necesidades que el usuario que interactúa con esta red requiere 
y los sensores que se comunican entre ellos [20]. La esencia de 
las redes cognitivas es la capacidad de, además de detectar 
cambios en el entorno, también están al tanto del estado de la 
red, esto permite a los dispositivos aprender de estos cambios en 
el para que puedan tomar decisiones a futuros cambios o eventos 
que se presenten en el entorno inteligente. Estas redes se 
caracterizan por permitir que los datos que circulan por la red 
compartan el espectro. El espectro radioeléctrico es el medio 
físico por el cual las frecuencias de ondas son transmitidas, 
permitiendo la comunicación entre los dispositivos [22]. 
 
Fig. 6. IEEE 802.15.4 Ilustración conceptual de la coexistencia de una red 
cognitiva (secundaria) y una red licenciada (primaria). [23] 
Para terminar, se evidencia como las características y 
propiedades de las redes de sensores inalámbricas contribuyen 
en la implementación adecuada para el correcto funcionamiento 
de estas redes aplicadas en entornos inteligentes, donde la 
transmisión de datos y detección de eventos que surgen por 
cambios en el entorno facilitan la constante adquisición y 
análisis de información. Finalmente, podemos observar que el 
estándar IEEE 802.15.4 y las redes de sensores inalámbricas 
tienen una historia bastante amplia, es por esto por lo que tanto 
como el estándar como las WSN son pilares esenciales en el 
desarrollo parcial que lleva hasta la actualidad el Smart Campus 
y con ellos se continuará usándolos como base en su proceso 
evolutivo. 
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