Comunicaciones Wi-Fi de bajo consumo e inmunes a ataques de denegación de servicio (DoS) para redes de sensores inalámbricos

Abstract

La transformación digital del control y monitorización de los sistemas físicos se ha denominado paradigma IoT (Internet of Things), donde la conectividad de cualquier tipo de dispositivo es uno de los elementos principales. Uno de sus campos de aplicación es la sensorización de sistemas físicos (domóticos, industriales, vehículos de transporte, etc.) donde se establecen unos requisitos de comunicaciones de bajo consumo y gran alcance. Estas tecnologías de comunicación LPWAN se han extendido fundamentalmente en tres modelos: Sigfox, LoRaWAN y NB-IoT. Su uso está limitado al coste económico del servicio de datos (cuota por sensor conectado) y la cobertura de estaciones base. Este trabajo presenta un nuevo sistema de comunicaciones patentado aplicable a chipsets Wi-Fi (IEEE 802.11), proporcionando un bajo consumo en los sensores, cobertura de varios kilómetros y coste de comunicaciones por sensor nulo. El sistema consta de una estación base que recibe paquetes IEEE 802.11 emitidos desde los sensores con unas características que permiten superar los problemas de seguridad del estándar WPA2 actual (ataques de desautenticación Wi-Fi, cracking de contraseñas WPA2-PSK, etc.). Para ello se emplean enlaces Wi-Fi no asociados y cifrado de los datos (AES) con claves preinstaladas y reconfigurables para cada escenario de uso. Como prueba de concepto, se presenta una prueba piloto consistente en el despliegue de un prototipo de estación base en un entorno forestal de montaña que obtiene medidas de temperatura y humedad de una serie de sensores desplegados en la zona. La estación base prototipo recibe las transmisiones de los sensores a distancias de 3 km con visión directa (sin obstáculos opacos a la banda de 2.4 GHz). Los sensores presentan un bajo consumo de energía en la transmisión de datos al combinar el sistema de comunicaciones patentando y el uso del chipset Wi-Fi del SoC (System on Chip) ESP8266.