Evaluación experimental de un prototipo VANET con ESP-NOW para prevención de colisiones
Por: Edison Narváez
Publicado: Agosto 2026
Área: Redes · IoT · Vehículos Inteligentes · Comunicaciones Inalámbricas
Resumen
Los sistemas de comunicación entre vehículos representan una de las tecnologías con mayor potencial para mejorar la seguridad vial. Las redes vehiculares ad hoc, conocidas como VANETs (Vehicular Ad Hoc Networks), permiten que los vehículos intercambien información para detectar situaciones de riesgo y generar alertas tempranas.
El estudio Experimental Evaluation of a VANET Prototype Using ESP-NOW for Collision Avoidance presenta el diseño y evaluación experimental de un prototipo de alerta temprana para prevenir colisiones utilizando el protocolo inalámbrico ESP-NOW.
El sistema fue construido utilizando cinco dispositivos ESP32-CAM, sensores ultrasónicos MaxSonar y una unidad Raspberry Pi como estación de infraestructura. Las pruebas se realizaron en un entorno urbano real de Quito, Ecuador, utilizando velocidades entre 10 y 70 km/h.
Los resultados muestran que la latencia promedio aumentó desde 9,9 ms a 10 km/h hasta 114,5 ms a 70 km/h, mientras que la pérdida de paquetes aumentó del 2 % al 60 %. El estudio determina que el prototipo mantiene un funcionamiento adecuado para aplicaciones de alerta de colisión a velocidades urbanas de hasta aproximadamente 60 km/h.
Palabras clave: VANET, ESP-NOW, IoT, seguridad vial, ESP32, latencia, pérdida de paquetes, vehículos inteligentes, V2V, V2I.
1. Introducción
Los accidentes de tránsito representan uno de los principales problemas de seguridad en las ciudades. Una de las variables que influye en la prevención de accidentes es el tiempo que necesita un conductor para detectar una situación peligrosa y reaccionar.
Las redes vehiculares VANET permiten establecer comunicaciones entre vehículos (V2V) y entre vehículos e infraestructura (V2I). Estas tecnologías pueden utilizarse para compartir información sobre posiciones, distancias y posibles situaciones de peligro.
El trabajo analizado propone una alternativa de bajo costo basada en ESP-NOW, un protocolo de comunicación inalámbrica disponible en dispositivos ESP32. La investigación busca determinar si esta tecnología puede proporcionar tiempos de respuesta suficientemente rápidos para utilizarse en sistemas de alerta temprana de colisiones.
Una característica especialmente interesante del estudio es que las pruebas no se limitaron a simulaciones. Los investigadores realizaron pruebas en un entorno urbano real en San Bartolo, Quito, Ecuador, con vehículos desplazándose a diferentes velocidades.
2. ¿Cómo funciona el sistema?
El prototipo utiliza diferentes componentes electrónicos para detectar la proximidad de vehículos y transmitir información entre los nodos.
Componentes principales
ESP32-CAM
Actúa como nodo de comunicación instalado en los vehículos. Permite procesar los datos y transmitir información mediante ESP-NOW.
Sensor ultrasónico MaxSonar
Se utiliza para detectar la distancia respecto a otros objetos o vehículos.
Raspberry Pi 5
Funciona como una unidad de infraestructura o Road Side Unit (RSU) encargada de recibir y procesar información procedente de los vehículos.
ESP-NOW
Es el protocolo utilizado para establecer comunicación inalámbrica entre los dispositivos ESP32.
La arquitectura contempla comunicación vehículo a vehículo (V2V) y vehículo a infraestructura (V2I).
3. Pruebas realizadas
Los investigadores realizaron las pruebas en el barrio San Bartolo, al sur de Quito, utilizando un perímetro aproximado de 414 metros.
Los vehículos fueron evaluados a velocidades de:
- 10 km/h
- 20 km/h
- 30 km/h
- 40 km/h
- 50 km/h
- 60 km/h
- 70 km/h
También se realizó una prueba de estrés a 100 km/h.
Durante los experimentos se analizaron principalmente tres variables:
Latencia: tiempo necesario para transmitir y recibir información.
Pérdida de paquetes: porcentaje de mensajes que no llegan correctamente a su destino.
RSSI: intensidad de la señal recibida.
El objetivo era determinar cómo afecta el aumento de velocidad al rendimiento de la comunicación inalámbrica.
4. Resultados
Los resultados muestran una relación clara entre el aumento de velocidad y la degradación del enlace inalámbrico.
| Velocidad | Latencia promedio | Pérdida de paquetes |
|---|---|---|
| 10 km/h | 9,9 ms | 2 % |
| 20 km/h | 16,4 ms | — |
| 30 km/h | 23,5 ms | — |
| 40 km/h | 38,6 ms | — |
| 50 km/h | 55,3 ms | — |
| 60 km/h | 77,3 ms | — |
| 70 km/h | 114,5 ms | 60 % |
A 10 km/h, el sistema presentó una latencia promedio de 9,9 milisegundos y una pérdida de paquetes del 2 %. En cambio, a 70 km/h la latencia aumentó hasta 114,5 ms y la pérdida de paquetes alcanzó el 60 %.
El análisis estadístico permitió obtener además modelos que relacionan la velocidad del vehículo con la latencia y la pérdida de paquetes. El modelo de latencia obtuvo un R² = 0,994, mientras que el modelo de pérdida de paquetes alcanzó R² = 0,991.
5. El punto crítico: la velocidad
Uno de los resultados más interesantes de la investigación es que el rendimiento de ESP-NOW no permanece constante cuando aumenta la velocidad.
El estudio identifica aproximadamente 62,5 km/h como un punto de inflexión en el modelo de pérdida de paquetes. A partir de esta zona, la estabilidad del enlace comienza a deteriorarse considerablemente.
Esto significa que una tecnología que funciona correctamente a velocidades bajas puede presentar dificultades cuando los vehículos se desplazan rápidamente.
La investigación concluye que el prototipo es viable para sistemas de alerta temprana en entornos urbanos de hasta aproximadamente 60 km/h, mientras que a velocidades superiores la pérdida de paquetes puede comprometer su funcionamiento.
6. ¿Por qué es importante?
La importancia de este trabajo está en que demuestra el funcionamiento de una tecnología de comunicación vehicular utilizando hardware de bajo costo y pruebas realizadas en un entorno urbano real.
En lugar de evaluar únicamente el sistema mediante simulaciones, los investigadores utilizaron vehículos, sensores y dispositivos ESP32 para analizar el comportamiento de la red bajo condiciones de movilidad.
Además, el estudio tiene una relevancia particular para Latinoamérica porque las pruebas se realizaron en Quito, Ecuador, considerando las características reales de una zona urbana de la región.
Esto demuestra que las tecnologías relacionadas con IoT y redes vehiculares pueden ser investigadas y desarrolladas utilizando componentes relativamente accesibles.
7. Limitaciones
El estudio también presenta algunas limitaciones.
La investigación utilizó solamente cinco vehículos, por lo que sería necesario realizar experimentos con una cantidad mayor de nodos para analizar escenarios con tráfico más intenso.
También sería necesario estudiar el comportamiento del sistema bajo condiciones diferentes, como:
- Lluvia.
- Tráfico elevado.
- Carreteras de alta velocidad.
- Interferencias inalámbricas.
- Mayor cantidad de vehículos.
- Diferentes tipos de infraestructura urbana.
Los autores señalan que el trabajo no contempla la integración con sistemas de frenado autónomo ni la evaluación en condiciones meteorológicas adversas o carreteras de alta velocidad.
8. Aplicaciones futuras
La tecnología podría utilizarse como base para desarrollar sistemas de seguridad vial más avanzados.
Entre sus posibles aplicaciones se encuentran:
- Alertas de proximidad entre vehículos.
- Sistemas de prevención de colisiones.
- Comunicación vehículo a vehículo.
- Comunicación vehículo a infraestructura.
- Sistemas inteligentes de transporte.
- Infraestructura vial conectada.
- Sistemas de asistencia al conductor.
- Integración con inteligencia artificial.
- Vehículos autónomos y semiautónomos.
Una posible evolución sería combinar ESP-NOW con algoritmos de inteligencia artificial capaces de analizar patrones de movimiento y predecir situaciones potencialmente peligrosas.
9. Conclusiones
La investigación demuestra que es posible implementar un prototipo de comunicación vehicular de bajo costo utilizando ESP32-CAM, sensores ultrasónicos, Raspberry Pi y ESP-NOW.
Los experimentos realizados en Quito muestran que el sistema puede alcanzar latencias muy bajas a velocidades urbanas moderadas. Sin embargo, el aumento de velocidad produce una degradación progresiva de la comunicación, especialmente en términos de pérdida de paquetes.
El sistema presentó una latencia de 9,9 ms a 10 km/h y 114,5 ms a 70 km/h, mientras que la pérdida de paquetes aumentó del 2 % al 60 %. Los modelos estadísticos desarrollados por los investigadores presentan altos niveles de ajuste, con R² de 0,994 para la latencia y 0,991 para la pérdida de paquetes.
En conjunto, los resultados indican que ESP-NOW puede ser una alternativa viable para sistemas urbanos de alerta temprana de colisiones, especialmente cuando se busca utilizar hardware accesible y de bajo costo.
El estudio también evidencia el potencial de desarrollar tecnologías de seguridad vial adaptadas a las condiciones de las ciudades latinoamericanas.
Referencia original
Morales, F., Rodríguez, F., Luque-Nieto, M. A., & Ariza Quintana, A. (2026). Experimental Evaluation of a VANET Prototype Using ESP-NOW for Collision Avoidance: Latency, Packet Loss, and Statistical Performance in Urban Environments. Technologies, 14(6), 344.
DOI: 10.3390/technologies14060344.