Herramientas de Planificación RadioeléctricaApéndice ANEXO D: HERRAMIENTAS DE PLANIFICACIÓN RADIOELÉCTRICA Actualmente, existen una serie de simuladores cuyas funciones son el objetivo a conseguir por los simuladores diseñados en este proyecto [44]. D.1 WinProp (“AWE Communications”) Es uno de los más sofisticados panificadores de redes y de propagación de ondas CNP (Combined Network Planning) del mercado. Desarrollado en Alemania, es un sistema único que ofrece herramientas para diversos estándares para la propagación de la señal inalámbrica tanto en entornos interiores como exteriores. La cobertura, el rendimiento del procesamiento de los datos, las interferencias y el bloqueo se pueden predecir basándose en las predicciones de las pérdidas de las trayectorias obtenidas con ProMan u otras herramientas de predicción. Utiliza módulos de planificadores de redes predefinidos para los siguientes estándares inalámbricos: • Difusión o SDMB • Redes de 2G y 2.5G o G/M o GPRS/BORDE • Redes de 3G y de B3G o UMTS FDD o UMTS TDD o UMTS FDD incluido HSDPA o TD-SCDMA o redes OFDM de B3G • LANs inalámbricas (WLAN) o IEEE 802.11a o IEEE 802.11b o IEEE 802.11g o HIPERLAN/2 • WiMAX o IEEE 802.16 La interfaz de usuario gráfica (GUI) de WinProp funciona con todas las versiones del sistema operativo Windows. D.1.1 Propagación indoor Los fenómenos que afectan a las señales de radio, como la propagación multitrayecto, la reflexión, la difracción y el sombrear tienen un impacto importante en la potencia recibida. Basado en bases de datos de vectores en 3D con objetos planos, Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 295 El usuario puede definir la disposición de los puntos de acceso múltiple en el edificio.1: Ejemplo de predicción con un modelo de predicción indoor D. Así. consecuentemente se puede calcular el área de cobertura para cada punto de acceso por separado o también para un área entera.1. 2D y 3D) o Trazado de rayos estándar en 3D o trazado de rayos inteligente en 3D D.1. De acuerdo a las Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 296 .Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice WinProp puede calcular las pérdidas de trayectoria muy rápidamente y las características del ancho de banda de los enlaces por radio en el interior de los edificios. se pueden predecir fácilmente las interferencias entre los pisos y los problemas de cobertura. WinProp puede calcular predicciones en un número arbitrario de alturas y puede exhibir el resultado con vistas en 3D. La siguiente figura es un ejemplo de predicción del programa: Figura D.3 Planificación de redes WLAN WinProp ofrece los modelos rápidos y exactos de propagación integrados en una fácil aplicación de usuario GUI. Esta opción requiere un cálculo sobre cada planta. Para hacerlo puede utilizar diversas combinaciones de modelos de propagación disponibles para entornos interiores. Se pueden dividir en dos grupos: • Modelos empíricos: o Modelo One Slope o modelo Motley Keenan o Modelo COST 231 Multi Wall • Modelos de propagación óptica del rayo: o Modelo de predicción de la trayectoria dominante de interiores (IDP.2 Modelado de la propagación interior en varios pisos La aplicación incluye también una opción para predicciones en edificios de varias plantas. 3: Área del mejor servidor.2: Área con 4 células. Asignación de la localización de los MS a las portadoras Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 297 . Asignación de la localización de los MS a los AP Figura D.Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice predicciones de propagación de la señal para cada punto de acceso se produce un sistema de salidas de la planificación de la red de radio. En la siguiente figura se muestran resultados de los cálculos que permiten que el usuario analice el funcionamiento de WLAN: Figura D. Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice Figura D.4: Máxima potencia recibida en el RX.5: SNIR (Signal to Noise & Interference Ratio). Máxima potencia que puede recibir una estación móvil en el enlace de bajada Figura D. Fichero de salida sólo para las portadoras asignadas en el mapa del mejor servidor Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 298 . Esta herramienta CAD permite la generación de bases de datos del edificio en pocos minutos basados en mapas de bits explorados o datos CAD. Para la mayoría de las herramientas de planificación de interiores.Una herramienta de ingeniería de sistemas inalámbricos (AT&T Bell Laboratories) Wise es un sistema simple para la propagación de onda de la señal en entornos de interiores y de microcélulas. dados los parámetros y requisitos del sistema. D. En un proceso de cálculo de la predicción se usa el modelo básico de propagación con varias modificaciones. la elevación y las diferentes vistas en perspectivas de un edificio y también en color vivo la potencia recibida en cada localización para un sitio dado de la estaciónbase. si los usuarios no están homogéneamente distribuidos en el escenario. incluye una herramienta adicional diseñada especialmente para las bases de datos del edificio que se utilizan en un proceso de propagación de la señal. La última parte del sistema es el interfaz de usuario. Por otra parte.1.1.2 Wise .Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice D. D. El módulo es responsable de ajustar las localizaciones de los puntos de acceso automáticamente a las necesidades definidas. En las siguientes figuras se observan ejemplos de su funcionamiento: Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 299 . La primera opción es la responsable de calcular las predicciones como fichero de salida. la gestión (o manejo) de los datos del edificio es la parte más crítica. los puntos calientes se pueden modelar y considerar durante el proceso de optimización. La segunda opción. Por otra parte. los parámetros del sistema y las localizaciones de los puntos de acceso están en los datos del fichero de entrada. Consecuentemente. el módulo de optimización puede considerar la localización dependiente del tráfico. Muestra el plano. donde la información del edificio (las localizaciones y composición de la pared).5 Base de datos del edificio La propagación de la señal en los entornos de interiores requiere información detallada sobre las paredes y los objetos interiores de los edificios. WinProp usa bases de datos de vectores en 3D para sus modelos de propagación. Su objetivo principal es determinar el funcionamiento de sistemas inalámbricos. es calcular la disposición alternativa de las estaciones base para optimizar el proceso de planificación de red. optimización e interacción. Consiste en tres funcionalidades principales: predicción. Para hacer resultados tan exactos como sea posible.4 Optimización de la red WinProp incluye también un módulo de optimización automático para la corrección y el refinamiento de las configuraciones WLAN. Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 300 .Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice Figura D. Trazado de rayos Wise funciona en los sistemas UNIX con X-Windows y de una forma más restricta en PCs bajo Microsoft Windows.6: Wise.7: Wise. Predicción de la cobertura de un pequeño edificio de oficina con dos estaciones-base Figura D. La aplicación calcula cómo la señal de radio se propaga teniendo en cuenta todos los límites del entorno. Son aplicables a entornos rurales. adaptación automática. Predicción de la atenuación de radio alrededor del transmisor omnidireccional E02 con una antena direccional receptora Figura D. Entre muchas herramientas sofisticadas tales como Trazado de rayos/UTD optimizado. urbanos y de interiores de este modo realza la exactitud y la velocidad de cálculo de la herramienta de planificación de radio que se interconecta con ella. micro y picocélulas.Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice D. capacidad de multiresolución.8: Volcano.3 Volcano (Sideral) Volcano es un software de predicción de la propagación desarrollado por la compañía francesa llamada Siradel. Trayectorias de los rayos principales entre el transmisor E01 y una localización del receptor particular 301 Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores .9: Volcano. Más de 10 años de experiencia llevan a una creación de un sistema muy sofisticado de herramientas conectadas sobre todo con la propagación de la señal en exteriores. Esta aplicación es también capaz de calcular casos de varias plantas. Volcano usa sus modelos deterministas únicos desarrollados con el paso de los años. penetración en interiores y aplicaciones de la propagación de banda ancha incluye también la simulación de la propagación en mini. Los ejemplos de los archivos producidos se muestran en las siguientes figuras: Figura D. suburbanos. Para conseguir predicciones exactas. Como resultado produce un mapa de cobertura de la intensidad del campo que representa la propagación de la señal permitiendo que los usuarios coloquen las estaciones base y las antenas en localizaciones para alcanzar el resultado óptimo. Proporciona características útiles en un proceso de planificación de un sistema inalámbrico tal como la cobertura. Por otra parte. tales como el rms del retardo producido y el ancho de banda de coherencia. Calcula la cobertura y representa el canal.3.1 Modelado de la propagación en interiores con varias plantas Una opción adicional de Volcano es una predicción en varias plantas (“multifloor”). Predicción de la propagación de la señal en varias plantas D. La aplicación utiliza un modelo específico para calcular la propagación de la señal en los edificios con varias plantas. En la predicción el proceso de aplicación utiliza un método basado en la implementación de la GO/UTD (Óptica Geométrica/Teoría Uniforme de la Difracción) en 3D. las estadísticas de los desvanecimientos. Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 302 . Figura D.4 GHz está coloca en el pasillo de entrada.Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice D.10: Volcano. además explora la interacción interior-exterior. Los gráficos de la siguiente figura ilustran un ejemplo de la propagación de la señal a través de 4 plantas donde una antena isotrópica a 2.4 Cindoor (Universidad de Cantabria) CINDOOR es una herramienta desarrollada en una de las universidades españolas especializadas en predicciones de propagación de la señal de radio en entornos de interiores y entornos urbanos de micro y picocélulas. cuando el transmisor y el receptor están colocados en los distintas plantas. perfil del retardo de la energía. y parámetros asociados. Basado en planos del edificio en 3D unos algoritmos específicos utilizan una técnica de trazado d rayos para calcular las componentes de múltiples trayectorias reflejadas o difractadas entre el piso del transmisor y el piso del receptor en menos tiempo guardando los resultados de la forma más exacta que le sea posible. la herramienta es capaz de realizar el trazado de rayos combinando la Teoría de las Imágenes con los algoritmos de partición del espacio binario. 12: Cindoor. de mantenimiento y de optimización de un sistema local inalámbrico.Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice En las siguientes figuras se muestran algunos ejemplos de los resultados: Figura D. Los algoritmos y los modelos de la predicción usados permiten visualizar la cobertura de sitios específicos.11: Cindoor. en campus anchos y en microcélulas. las medidas. Mapa de cobertura Figura D. de cálculo del campo y de optimizacón que funcionan ininterrumpidamente para todas las fases de despliegue. la optimización. Trazado de rayos D. la capacidad. Proporciona el diseño. La “suite” de la herramienta incluye los módulos de predicción.5 Mesh/LanPlanner (Wireless Valley Communications) Wireless Valley Communications desarrollaron una “suite” compleja para la planificación de entornos inalámbricos sofisticados. y la localización física y la configuración Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 303 . y las características de la ingeniería de gestión para los sistemas inalámbricos en el interior de los edificios. La información se puede importar también fácilmente de las siguientes fuentes: • Un AutoCAD. o un dibujo de mapa de bits actual.11a/b/g y multibanda en los entornos más complejos con gran exactitud. • Predicciones de cobertura y capacidad altamente exactas.14: LANPlanner. la “suite” usa un sistema de base de datos único en el modelado de un sitio específico. La herramienta proporciona las funciones predefinidas para diseñar sistemas IEEE 802. SNR (Signal to Noise Ratio). Predicción de la potencia de la señal recibida para múltiples puntos de acceso Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 304 .Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice de toda la infraestructura instalada en los planos del edificio y en los mapas del campus. Consecuentemente traza resultados gráficos de los modelos en 2D/3D de los sitios específicos. Además. el software incluye una ayuda adicional para la optimización y las mediciones de la red. • Una imagen escaneada. una fotografía digital o un archivo pdf. Por otra parte. Además. Predicción de la cobertura de la señal Figura D. y el rendimiento y la tasa de error de bit. Permite convertir los archivos de dibujo o los planos del piso de papel en múltiples argumentos para las bases de datos de los edificios que se pueden utilizar después. Suministra la información tal como RSSI (Received Signal Strength Indicator). Las características siguientes reducen al mínimo los costes del diseño y del despliegue del proceso de consolidación de la red: • Modelos de sitios específicos que visualizan la localización física y la configuración de todo el equipo de la red instalado. • Un dibujo a mano o electrónico de cualquier sitio. las características de RF de las paredes y de otras obstrucciones se pueden agregar fácilmente. Los ejemplos se muestran a continuación: Figura D. un Visio. SIR (Signal to Interference Ratio). • Colocación y configuración automatizadas de los puntos de acceso.13: LANPlanner. a la demografía. está diseñado especialmente para sistemas de comunicaciones inalámbricas de interiores y microcélulas.Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice D. llamado MIM (Microcell/módulo de interior). Área de predición de la cobertura Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 305 . y se pueden mostrar varias muestras simultáneamente. EDX SignalPro contiene herramientas de predicción de la propagación para estudios de predicción del servicio de áreas amplias. múltiples análisis de enlaces punto a punto y una serie de modelos de propagación. Algunos ejemplos de los resultados se pueden ver en las siguientes figuras: Figura D. la amplia capacidad del trazado de mapas . de punto a punto y punto a multipunto.15: EDX Signal Pro. La base de datos universal proporcionada con una “suite” incluye información detallada sobre las características de RF de las paredes y de otras obstrucciones. Uno de los módulos. de análisis de acoplamiento. Utiliza modelos de propagación de trazado de rayos en 2D y 3D que se han optimizado para la exactitud y el funcionamiento eficiente en los entornos interiores. Los resultados de los cálculos se pueden mostrar de diferentes maneras. al edificio. y un amplio acceso al terreno. al suelo. Incluye análisis de interferencias y de la cobertura de múltiples sitios. y a otras bases de datos. al tráfico.6 EDX Signal Pro (Comarco Wireless Technologies) EDX SignalPro es un software que ofrece un completo sistema de herramientas de planificación para los sistemas de comunicaciones inalámbricas. Consecuentemente. Modelo de Cobertura para Redes Inalámbricas de Interiores 306 . Además de la funcionalidad total descrita anteriormente. EDX Signal Pro usa una combinación de diferentes modificaciones de los siguientes modelos de propagación: • Modelos de trazado de rayos en 2D y 3D para microcélulas exteriores y entornos LAN. PBX y células extendidas inalámbricas de interiores.Herramientas de Planificación Radioeléctrica Apéndice Figura D. la aplicación es capaz de obtener la propagación de la señal en interiores para múltiples plantas. dispone de un “Time Signature Displays” cuyo objetivo principal es mostrar la forma de la onda de los pulsos de los datos recibidos en función del tiempo. Calcula la atenuación entre los pisos y traza los resultados en 3D.16: EDX Signal Pro. Por otra parte. con gráficos de todas las plantas. • Modelo de interiores simplificado EDX para la rapidez en los cálculos de la intensidad de la señal en sitios específicos de interiores. El modo “pseudo-animación” muestra la naturaleza dinámica de las distorsiones. se pueden ver fácilmente las distorsiones de la forma del pulso y los ecos debido a la multitrayectoria. Área Para obtener los mejores resultados. Considera: o Los rayos en la línea de visión o La transmisión a través de las paredes o La difracción de las esquinas o La atenuación debida a la obstrucción parcial de la zona de Fresnel • Modelo de la propagación de COST-231 Walfisch-Ikegami para estudios simplificados de microcélulas exteriores.