Proyecto BootTimeIoT: Sistemas de inicio avanzados y sincronización temporal de alta precisión para IoT

• Tipo de Proyecto: Proyecto I+D
• Estado: En curso
• Referencia: TIN2017-89951-P
• Fecha de Inicio: 01-01-2018
• Fecha de Finalización: 31-12-2020
• Organismo gestor: Universidad de Sevilla
• Organismo financiador: Ministerio de Economía, Industria y Competitividad
• Financiación: 47.190,00 €
• Responsables: Dr. Jorge Juan Chico y Dr. Paulino Ruiz-de-Clavijo Vázquez

• Manuel Jesús Bellido Díaz
• David Guerrero Martos
• Alejandro Millán Calderón
• Enrique Ostúa Arangüena
• Julián Viejo Cortés

La evolución de los sistemas empotrados y las redes de sensores ha dado lugar al paradigma de la “Internet de las Cosas” (Internet of Things –IoT–) en la que un gran número de dispositivos de funcionalidad diversa son capaces de intercambiar información en tiempo real con gran autonomía. La combinación de esta información, su análisis y explotación permite crear soluciones novedosas que no eran posibles con los sistemas centralizados tradicionales, tanto en entorno humano –Human IoT– (presencia, monitorización, salud, etc.) como en entorno industrial –Industrial IoT– (control de procesos, análisis de calidad, prevención y análisis de fallos, etc.)

La adaptación a este paradigma ha propuesto retos importantes a las tecnologías subyacentes dado que los nodos IoT operan a menudo en condiciones de limitación de recursos: alimentación por baterías (bajo consumo), despliegue de gran número de dispositivos (bajo coste), conectividad deficiente y/o intermitente (robustez), etc. y generan una gran cantidad de información que es necesario gestionar. Por este motivo han surgido soluciones específicas para IoT desde áreas como los sistemas empotrados, SoC (System on Chip), redes de comunicación y aplicaciones software.

La comunidad científica ha identificado la sincronización temporal y los sistemas de inicio (bootloader) como recursos valiosos para aplicaciones IoT que necesitan soluciones específicas adaptadas al paradigma. En cuanto a la sincronización temporal, las soluciones tradicionales desarrolladas para redes cableadas no son idóneas en entorno IoT y las propuestas específicas actuales están dirigidas principalmente a aplicaciones de uso humano de baja precisión más que a las soluciones de alta precisión que se requiere en aplicaciones industriales.

Respecto de los sistemas bootloader, los elementos que forman las redes de sensores sobre las que se construye la IoT son a menudo sistemas muy simples y compactos que requieren sistemas de inicio a la vez muy optimizados pero que permitan gran flexibilidad en la operación: facilidad de actualización del código del sensor (firmware), independencia del software, baja demanda de recursos y bajo coste.

En los últimos años, el grupo solicitante ha hecho contribuciones significativas y trabaja activamente en ambos ámbitos señalados desde la perspectiva general de los sistemas empotrados y SoC, habiéndose especializado en ambos casos en soluciones muy optimizadas, flexibles y de alta precisión en el caso de la sincronización temporal, mediante la implementación en hardware de funcionalidad específica.

El objetivo principal de este proyecto es hacer avances significativos en este tipo de tecnologías con objeto de integrarlas en el conjunto de soluciones IoT, atendiendo a las necesidades específicas de este paradigma. Para ello será necesario hacer aportaciones de tipo fundamental en protocolos y métodos para la sincronización, los sistemas de archivos para sistemas empotrados y los sistemas bootloader; pero también se plantea el diseño de módulos IP que permitan construir aplicaciones específicas de sincronización y bootloader a nivel hardware, de microcontrolador y de sistema operativo. Se propone un conjunto de demostradores para validar los resultados del proyecto y poder obtener resultados comparativos con soluciones alternativas.