Planificação de Redes WiMAX Ponto-Multiponto e em MalhaPlanificação de Redes WiMAX Ponto-Multiponto e em Malha | DETI – 21 de Julho de 2009 Algoritmo para Planeamento em Malha

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André Cardote

Planificação de Redes WiMAX Ponto -Multiponto e em Malha

DETI – 21 de Julho de 2009

Orientação científica:Prof. Dra. Susana Sargento

Eng.º Sérgio Pires

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Planificação de Redes WiMAX Ponto-Multiponto e em M alha

| DETI – 21 de Julho de 2009

Sumário

o O que é o WiMAX?

o Técnicas de melhoramento

o Algoritmos e mecanismos desenvolvidos

o Resultados

o Conclusões e Trabalho Futuro

o Demonstração das ferramentas desenvolvidas

3



O que é o WiMAX?

o Tecnologia de acesso sem fios de banda larga

o Cobertura até 50 Km

o Velocidades até 70 Mbps

o Permite acesso fixo e móvel

o Funcionamento em modo Ponto-Multiponto e

Malha

4



WiMAX Fixo e Móvel

o WiMAX Fixo

o Terminais Fixos

o Esquema de modulação: OFDMA

o WiMAX Móvel

o Terminais fixos, nómadas ou móveis

o Esquema de modulação: S-OFDMA – maior capacidade

5



Ponto-Multiponto e Malha

o Base Stations (BS)

normalmente interligadas

por cabo

o Falha de conectividade pode

condicionar o acesso

o BSs interligadas por tecnologia rádio

o Nem todas as BSs precisam de

ligação cablada

o Tolerância a falhas pontuais de

conectividade

6



Impedimentos para a Implementação

em grande escala

o São necessários mais estudos que comprovem o

bom funcionamento em ambientes reais

o Poucos equipamentos certificados disponíveis no

mercado

o Falta de mecanismos de planeamento

7



Técnicas de Melhoria

o SIMO

o MIMO

o Diversidade Espacial

o Multiplexagem Espacial

o Adaptive Beamforming

8



MIMO

o Diversidade Espacial

o Mesmo símbolo em todas as antenas

[ ]dBNNS RTRgain )log(10 ××=

o Multiplexagem Espacial

o Símbolos diferentes em

diferentes antenas),min( RTgain NNC =

9



SIMO

o Caso particular do MIMO diversidade espacial

o Mesmo símbolo em todas as antenas

[ ]dBNS TRgain )log(10×=

10



Adaptive Beamforming

o Focagem do feixe da antena num determinado ponto

[ ][ ]dBNDL

dBNUL

gain

gain

)log(20

)log(10

×=

×=

11



WiMAX Fixo vs. Móvel

o É em cenários rurais que as diferenças em termos de

alcance se tornam mais evidentes

1 2 30

2

4

6

8

10

12Type of Terrain and Max. Range

Max

. R

ange

(K

m)

Type of Terrain

Fixed WiMAX

Mobile WiMAX

Rural UrbanSurburban

12



Melhoria de Alcance

o MIMO 4x2 S.D. é a técnica que mais aumenta o alcance

o Verifica-se um maior aumento em cenários rurais

1 2 30

50

100

150

200

250

300

Type of Terrain

Impr

ovem

ent

in %

Improvement related to SISO in %

SIMO 2x1

MIMO 4x2 S.D.

Adapt. Beamforming 3 el.

Rural Suburban Urban

13



Planeamento em Malha

o Traffic Point (TP) – Sítio onde se

espera que esteja determinado

número de utilizadores com

requisitos de tráfego

conhecidos

o Candidade Site (CS) – Sítio onde

pode ser colocado um Mobile

Router (MR) ou Mobile Access

Point (MAP)

14



Algoritmo para Planeamento em Malha

o Divide-se em 4 fases

o Funciona para qualquer tipo de cenário

o Tempo de processamento baixo a

moderado consoante o número de nós

o Exactidão dos resultados verificada por

comparação com solução de

programação linear

15




o É criada uma lista para cada TP e CS com os

CSs que conseguem comunicar om ele

16




o É criada uma lista com os CSs candidatos a ser

MAPs por ordem de preferência

o Ordenação por número de TPs que consegue servir

∑×

=i

TPj

ijijj L

agD

∑= kik aE

o Ordenação pela distância média a cada TP

17




o Os TPs são associados aos CSs, que, à

medida que são necessários, passam a ser

MRs

18




o São criadas as ligações entre CSs. Neste

passo é tomada a decisão de quais dos CSs

têm que ser tornados MAPs

19



Método de Programação Linear

o É criado um modelo matemático através de uma função

minimizadora e várias restrições

o Utiliza-se um software de programação linear para

resolver o problema

Feasible

region

x1

x2

20



Exactidão do Algoritmo de Planeamento de

Redes em Malha

o Os resultados são bastante

próximos, o que permite afirmar

que o algoritmo desenvolvido é

válido

MPS AMPL

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Num

ber

of M

Rs

Number of MRs for each tool

Tool

MPS AMPL

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

Num

ber

of M

AP

s

Number of MAPs for each tool

Tool

Método Nr. MAPs Nr. MRs

Algoritmo 1.10 1.70

Prog. Linear 1.10 1.30

21



WiMAX Fixo e Móvel em Redes em Malha

o Cenário com

requisitos de tráfego

elevados e grande

número de CSs

22



WiMAX Fixo e Móvel em Redes em Malha

o O WiMAX Móvel mostra ter melhor

desempenho do que o Fixo

também em redes em malha

Tecnologia Nr. MAPs Nr. MRs

WiMAX Fixo 29 14

WiMAX Móvel 24 11

23



Mecanismo para colocação de pontos de

acesso de forma optimizada

o Divide-se em 3 passos

o Facilita a criação de cenários

o Conduz a soluções com menor

número de pontos de acesso

necessários

24



Colocação Manual vs. Colocação Optimizada

o A colocação dos CSs através do

mecanismo desenvolvido leva à

diminuição do número de

equipamentos necessários

Modo Nr. MAPs Nr. MRs

Manual 1 3

Optimizado 1 2

25



Integração WiMAX-Wi-Fi

o Uma base station WiMAX é capaz

de fornecer serviço a vários pontos

de acesso Wi-Fi

Tecnologia Nr. MAPs Nr. MRs

WiMAX 1 0

Wi-Fi 0 4

26



Conclusões

o O WiMAX Móvel tem, na maioria dos casos, melhor

desempenho que o Fixo

o MIMO é a técnica, implementável em WiMAX Fixo e

Móvel, que mais aumenta o alcance

o O algoritmo de planeamento de redes em malha é válido

o O mecanismo de colocação optimizada de CSs leva à

diminuição do número de equipamentos necessários

27



Trabalho Futuro

o Melhoramento do mecanismo de colocação optimizada

de CSs

o Testes em ambientes reais para verificar a exactidão das

ferramentas de cálculo

28



Ferramenta Ponto-Multiponto

29



Ferramenta Malha

30



Obrigado

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