Selección automática de canales en una red de dispositivos programables conforme los niveles de interferencia de los canales WIFI

Abstract

La creciente expansión de las redes de sensores inalámbricos (WSN) plantea desafíos importantes, especialmente en entornos congestionados como oficinas y hogares. La selección manual de canales no es suficiente para contrarrestar la interferencia en la banda de WIFI, lo que afecta el rendimiento de la red. En este contexto, se requiere la implementación de un algoritmo distribuido en una red de sensores Arduino para elegir automáticamente y de manera dinámica los canales, mejorando así la eficiencia en la transmisión de información.

El desarrollo de este proyecto se centra en proporcionar una solución que identifique la interferencia en las señales WIFI y seleccione automáticamente los canales menos congestionados. Se enfoca en automatizar la selección dinámica de canales en una red de sensores Arduino, mejorando la eficacia de la transmisión de datos ante cambios en los niveles de interferencia. Para lograr esto, se implementó un algoritmo de aprendizaje llamado Q-learning que utiliza la comunicación Wi-Fi entre los nodos sensores y el nodo central para recopilar los valores de RSS de los canales del entorno. Estos valores se procesan en el nodo central para determinar qué canal presenta la menor interferencia, permitiendo al sistema tomar decisiones sobre el canal óptimo a utilizar.

La metodología aplicada comprendió tres mediciones: Medición 1: Inicialmente, se configuró el canal de un router en el canal 6, Se realizó sin tráfico de red para evaluar el comportamiento del prototipo ante diferentes potencias de red. Los nodos escanearon redes WiFi cercanas cada 5 segundos y enviaron los datos al nodo central. Este calculó el promedio de RSSI por canal utilizando el algoritmo de Q-learning, mostrando los mejores resultados en los canales 1 y 6.

Medición 2: Se llevó a cabo con tráfico intenso en la red para evaluar la respuesta del sistema ante alta interferencia en el canal 6. El análisis reveló que el nodo central decidió cambiar al canal 1 debido a la interferencia detectada.

Medición 3: Se cambió el router al canal 1 para observar el comportamiento del algoritmo. Se realizaron 10 pruebas adicionales con tráfico intenso en la red. Los resultados indicaron que el nodo central buscó alternativas de canal ante la interferencia, demostrando la adaptabilidad del sistema.

Por lo que el proyecto logró desarrollar un sistema de selección dinámica de canales efectivo, demostrando su capacidad para adaptarse a cambios en la interferencia y mejorar la eficacia de la transmisión de datos en redes inalámbricas.