Modelling and implementation of a protocol for partially connected topologies in underground mines

Abstract

Establecer canales de comunicación confiables en minas subterráneas es crucial para poder llevar a cabo operaciones eficientes y seguras; sin embargo, las condiciones extremas propias del entorno y la topología de túneles dificultan la comunicación y limitan su fiabilidad. Actualmente, no existe una estrategia única que sea capaz de solucionar la totalidad de obstáculos que implica el establecimiento de canales de comunicación subterráneos, lo que ha conllevado una demora en la incorporación de nuevas tecnologías ya probadas y asimiladas en la minería a rajo abierto, incluyendo la automatización de las operaciones y el monitoreo remoto. En este trabajo, se propone el uso de Redes Tolerantes al Delay (DTN por sus siglas en inglés) en minas subterráneas, las que pueden proveer de un sistema de comunicaciones robusto con requerimientos mínimos de infraestructura y sin interferir en las operaciones regulares de minería, a través de la utilización de operadores y máquinas como nodos móviles. Dado que el desempeño de los protocolos DTN es condicional al escenario en donde se utilizan, se propone un modelo de movilidad sintético, Simple Mine Area (SMA), para capturar las interacciones básicas entre nodos en minas subterráneas y ser utilizado como banco de pruebas para el diseño y evaluación de protocolos. Con el objeto de mejorar el desempeño del enrutamiento en DTNs y enriquecer los datos recopilados en los nodos, se propone una estrategia de posicionamiento para ambientes subterráneos basado en la generación de mapas locales utilizando las distancias entre los nodos móviles y un número reducido de nodos estáticos. Esta estrategia provee una aproximación de la posición de los nodos móviles en entornos donde los servicios como GPS no están disponibles. El protocolo de enrutamiento propuesto, MineProp, utiliza la estrategia de posicionamiento previamente descrita, obteniendo latencia y tasa de entrega comparables con protocolos DTN modernos con un costo de entrega (overhead) reducido; estas propiedades, junto a una alta configurabilidad que permite mejorar el desempeño de distintas métricas según lo requerido por los distintos servicios y las topologías propias, convierten a MineProp en un candidato apropiado para el establecimiento de canales de comunicación subterráneos.