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La capa de red de redes de sensores se diseñará  teniendo en cuenta la eficiencia energética, y se proponen los siguientes diseños:

Red de comunicación de mínima energía: como su nombre indica construye las subredes aplicando teoría de grafos para buscar los caminos que implican menor gasto de energía.

Inundación: similar a un protocolo streaming que inunda la red. Aporta simplicidad.

Gossiping: deriva de la inundación. Se transmite el mensaje a nodos al azar evitando el problema de implosing.
SPIN: envía datos a los nodos sensores sólo si están interesados
SAR: Crea múltiples árboles donde la raíz de cada árbol es un nodo vecino.

LEACH: agrupa nodos  para minimizar la disipación de energía
Dirigida difusión: Configura gradientes para que los datos fluyan de los nodos al sumidero

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Tiene dos objetivos principales, la creación de la infraestructura de red y la compartición de recursos de forma eficiente entre los nodos que la componen.

Los sistemas MAC que se utilizan en otros sistemas inalámbricos como las redes basadas en infraestructura, las MANET o bluetooth no son válidos en una red de sensores por los siguientes motivos:

Las redes basadas en infraestructura tienen como principal requisito proporcionar la máxima QoS, asumen que los nodos están alimentados a la red y no hay problemas de consumo de potencia. Además el esquema incluye estaciones base, que es un elemento que no existe en la red de sensores. Por otro lado las redes como bluetooth se ajustarían más como solución para la red de sensores pero la necesidad de que exista un nodo maestro y la potencia de transmisión de 20 dB sigue siendo muy elevada.
Los MAC desarrollados para las redes de sensores tienen como objetivo principal la reducción de la energía empleada en detrimento de la calidad, basándose en comunicaciones mediante eventos, llevar a standby a los nodos cuando sea posible, etc. Los protocolos expuestos son los siguientes:
SMACS y EAR: El primero es un protocolo de creación de red que permite a los nodos descubrir sus vecinos sin necesidad de que existan nodos master, evitando con esto la necesidad de sincronización. EAR permite a los nodos que asuman el proceso de conexión.
FDMA/TDMA: optimiza el número de canales para eficiencia energética.
CSMA-based: Puede ser interesante por la eficiencia energética que proporcionan pero deben ser rediseñados para adaptarse al tráfico basado en eventos.
Esta capa además se ocupa del control de errores, en este punto se descarta el reenvío de paquetes por el incremento de energía que supondría y las soluciones se encaminan a codificar de forma simple los mensajes para favorecer la detección.

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En este punto se asume que se utilizará la frecuencia de 915 MHz basándose en publicaciones previas del colectivo de investigadores.

El artículo no aporta grandes soluciones en la capa física ya que en la propagación de la señal simplemente asume como requisito principal de diseño  la minimización de la potencia de transmisión para dar solución a la comunicación de dos elementos que estarán muy próximos entre sí lo que implica que se podrían despreciar las pérdidas de propagación. Además la redundancia de nodos evitaría los posibles problemas con obstáculo u otros elementos interferentes simplemente redirigiendo la comunicación a otro nodo con visión directa.

Hace falta mayor investigación para mejorar los métodos de modulación y el diseño de un hardware eficiente haría que el requisito de consumo se mejorara.

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Para dar solución a los retos mencionado el artículo expone una serie de soluciones en la capa física, de acceso y la de red:

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-Consumo de energía: la autonomía de los nodos es muy limitada lo que condiciona muchísimo la solución, haciendo prioritario el bajo consumo de potencia de cada sensor.

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-Medio de transmisión: la conexión es inalámbrica pudiéndose utilizar comunicaciones de radio, infrarrojos u ópticas.

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-Entorno: se pueden desplegar en cualquier entorno lo que implica interferencias y ruido de todo tipo.

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-Topología de red: La topología será variable en el tiempo debido a fallos en sensores, baja energía, obstáculos etc. Redimensionamiento de la red por adicción o eliminación de nodos.

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-Limitaciones hardware: poca capacidad de procesamiento, baja autonomía, necesidad de conocer la ubicación del nodo.

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-Escalabilidad horizontal.

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-El coste de cada nodo debe ser muy inferior al de un sensor tradicional para que el sistema sea rentable

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-Tolerancia a fallos: la red debe continuar funcionado a pesar del fallo de uno o varios nodos del sistema.

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Todas estas características expuestas derivan en los siguientes factores de diseño y e implican resolver una serie de retos bastante complejos:

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-La comunicación está orientada a difusión y no punto a punto.

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-Dado el gran volumen de dispositivos desplegados no es posible identificarlos mediante un ID

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-Los dispositivos tienen energía limitada lo que implica que hay que minimizar la potencia consumida por cada nodo.

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Nos encontramos con unas particularidades que hacen que las soluciones aplicadas en los sensores tradicionales no sean válidas para las redes de sensores:

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Las redes de sensores se componen de multitud de dispositivos interconectados entre sí de forma inalámbrica y que se pueden desplegar de forma aleatoria en un terreno que muchas veces pude ser de difícil acceso u hostil que puede implicar el deterioro y posterior fallo de muchos de los sensores.

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Cada dispositivo no solo actúa como sensor que envía las mediciones en bruto si no que incluye una  unidad de procesamiento y un transmisor, además actúa como un nodo dentro de la red de sensores.  Este tipo de despliegue condiciona a la red para que se organice por sí misma, y sea capaz de seguir funcionando aunque haya fallos en los nodos.

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Las redes de sensores nacen como consecuencia de los avances en las tecnologías de comunicación inalámbricas y en la electrónica que permiten crear diminutos dispositivos de bajo coste y bajo consumo.