EC-RPLIE: un novedoso protocolo RPL para optimizar el consumo de energía en redes IIoT

Abstract

La integración de Redes de Sensores Inalámbricos (WSN) en aplicaciones del Internet Industrial de las Cosas (IIoT) presenta desafíos significativos en términos de eficiencia energética y fiabilidad de la red, especialmente en entornos industriales dinámicos. El Protocolo de Enrutamiento para Redes de Baja Potencia y Alta Pérdida para Entornos Interiores (RPLIE), diseñado para WSN en redes de baja potencia y pérdidas (LLN), no aborda adecuadamente el consumo eficiente de energía, un aspecto crítico en IIoT. Esta investigación introduce una mejora denominada Conciencia Energética a través del Protocolo de Enrutamiento para Redes de Baja Potencia y Alta Pérdida para Entornos Industriales (EC-RPLIE), que incorpora la métrica Expected Breakage Cost (EBC) para optimizar el consumo energético y la estabilidad de la red en IIoT, enfocándose en la gestión de fluctuaciones a mediano plazo. A través de simulaciones detalladas utilizando Cooja, se evaluó el desempeño de EC-RPLIE en topologías con diferentes densidades de nodos—11, 21 y 31 nodos—analizando su impacto en la eficiencia energética y la persistencia de la red. Los resultados demuestran que EC-RPLIE reduce las retransmisiones innecesarias y mejora la gestión de fallos de enlace y cambios de padres en la topología de la red, extendiendo la vida operativa de las redes IIoT. Además, se observó una mejora notable en la longevidad de la red conforme aumenta la cantidad de nodos, lo que sugiere que EC-RPLIE es particularmente efectivo en redes de mayor densidad. Esta propuesta proporciona un marco robusto para mejorar la sostenibilidad y la resiliencia de las WSN en el contexto de IIoT, ofreciendo una solución que aborda tanto la eficiencia energética como el rendimiento general de la red. Los hallazgos sientan las bases para futuros estudios que podrían explorar implementaciones a mayor escala en entornos reales, allanando el camino hacia redes industriales más sostenibles y fiables.