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Fakultät Informatik Professur Rechnernetze Großer Beleg Weiterentwicklung von Methoden physikalischer Planung drahtloser Netzwerke (WLAN / WiMAX) im Rahmen.

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1 Fakultät Informatik Professur Rechnernetze Großer Beleg Weiterentwicklung von Methoden physikalischer Planung drahtloser Netzwerke (WLAN / WiMAX) im Rahmen des CANDY Frameworks Andreas Eulitzer Fakultät Informatik Professur Rechnernetze Dresden,

2 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 2 von 36TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung 1.Einleitung 2.Entwicklungsstand von WLAN- und WiMAX- Netzwerken I.WLAN II.WiMAX 3.Physikalische Grundlagen elektromagnetischer Wellen I.Elektromagnetische Wellen II.Antennen 4.Ausbreitungsmodelle Elektromagnetischer Wellen I.Empirische Ausbreitungsmodelle II.Semi-Empirische Ausbreitungsmodelle III.Strahlenoptische Ausbreitungsmodelle IV.Feldtheoretische Ausbreitungsmodelle V.Link Budget 5.Konzepte zur Auswahl der passenden Modelle, Methoden I.Auswahl der optimalen Senderstandorte II.Auswahl der Ausbreitungsmodelle anhand der Zellengröße 6.Konzepte zur Portierung des CANDY SF in die Eclipse Rich Client Platform Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung

3 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 3 von Einleitung schnelllebige Zeit Drang nach immer mehr Mobilität immer und überall online immer bessere Netzwerke nötig genaue Planung für Flächendeckende Nutzung Basis: elektromagnetische Wellen Problem: - physikalische Ausbreitungseigenschaften - Geographische Besonderheiten Ziel der Studienarbeit: Einblick in Konzepte und Auswahltechniken der passenden Modelle und Methoden TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung

4 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 4 von WLAN- Standards IEEE a –5 GHz, 54 (32) Mbit/s, max. 1W Sendeleistung ohne Dynamic Freq. Selection und TCP Transmission Power Control (IEEE h) IEEE b –2,4 GHz, 11 (6) Mbit/s, max. 100mW Sendeleistung, CSMA/CA, DSSS IEEE g –2,4 GHz, 54 (19) Mbit/s, OFDM, b und g auf selbem Kanal reduziert Datenrate (CTS) IEEE n (draft) –2,4 GHz, 315 (100) Mbit/s, OFDM und MIMO, IEEE p –2009, 5,9 GHz, bis 27 Mbit/s, Vehicular Environment, TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung

5 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 5 von WiMAX - Standards Frequenzbereich zwischen 2 GHz und 66 GHz (Lizenzpflichtig), ab 10 GHz LOS in Deutschland hauptsächlich 3,4 bis 3,6 GHz Unterschied zu WLAN: Vorhandensein einer Basisstation IEEE –10-66 GHz, bis 134 Mbit/s, bis 5 Km, TDMA (TDD, FDD), Richtfunk IEEE a –2-11 GHz, bis 50 (10) Km, kein Roaming, QoS, OFDM, OFDMA, TDMA IEEE (WiMAX fixed) –2-66 GHz, Kanalbandbreite: 1,75-20 MHz, OFDM (TDD, FDD), OFDMA –Übertragungsrate von Kanalbandbreite abhängig: –LOS 30Km 3,75 bit/s/Hz (max 75Mbit/s), NLOS 6Km 2bit/s/Hz (max 40Mbit/s) IEEE e-2005 (WiMAX mobile) –2-6GHz, Roaming, Handover, 46Mbit/s, 120Km/h, QoS, OFDMA, SOFDMA TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung

6 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 6 von Physikalische Grundlagen Grundlage sind Elektromagnetische Wellen Elektrisches Feld E und Magnetisches Feld H beschrieben durch Maxwellsche Gleichungen physikalischen Eigenschaften -> Ausbreitung -> Signalqualität -> Modulationsverfahren -> Datenrate Signalqualität: Beeinflussung der Signalqualität durch: »Dämpfung »Beugung »Interferenzen »Mehrwegeausbreitung »Fresnell Zone »Antennen TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung

7 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 7 von 36 Dämpfung Verringerung der Amplitude durch Energieverlust an die Umwelt Abhängig von zu durchdringendem Material Freiraumdämpfung: TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung Beugung Ablenkung von Wellen an Hindernissen Ausbreitung in geometrischen Schattenraum Erwünschtes Phänomen neue Wellen können durch Überlagerung zu Interferenzen führen Interferenzen Überlagerung (Addition) von zwei oder mehr Wellen Vermeidung von Interferenz durch Überlappungs- freie Frequenzverteilung

8 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 8 von 36 Mehrwegeausbreitung durch Dämpfung, Beugung und Interferenzen legen die gesendeten Signale unterschiedliche Wege zum Empfänger zurück und treffen bei diesem zu verschiedenen Zeiten mit unterschiedlichen Phasenlagen ein kann zu Intersymbolinterferenzen führen -> starke Schwankungen der Feldstärke sinnvoll bei MIMO Beschreibung durch Rice Faktor: TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung Fresnel Zone Räumliche Bereich zwischen Sender und Empfänger in welchem der Hauptteil der Energie Übertragen wird Radius der Fresnel Zone

9 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 9 von 36 Antennen wichtigster Bestandteil drahtloser Netzwerke Erzeugung und Empfang elektromagnetischer Wellen Unterschied zwischen Fernfeld und Nahfeld einer Antenne (Wellenfront eben, gekrümmt) Grenze ist Abhängig von Wellenlänge und Antennendurchmesser Vorzugsrichtung der Antenne (Ausnahme Kugelstrahler) wichtig für Planung TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung

10 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 10 von Ausbreitungsmodelle wichtigstes Mittel zur Funknetzplanung Ausbreitung unterliegt Physikalischen Bedingungen verschiedene Ansätze, meistens Aussagen anhand der Verlustleistung prinzipielle Unterteilung in vier Gruppen möglich »Empirische Ausbreitungsmodell »Semi-empirische Ausbreitungsmodelle »Strahlenoptische Ausbreitungsmodelle »Feldtheoretische Ausbreitungsmodelle einige Modelle sind bereits in CANDY implementiert TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung

11 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 11 von 36 Empirische Ausbreitungsmodelle fließender Übergang zu Semi-empirischen Modellen kommen ohne konkrete Beschreibung der Umgebung aus Verlustleistung anhand Entfernung zwischen Sender und Empfänger keine Unterschiede zwischen Flachland und Hochgebirge kreisförmige Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen physikalische Besonderheiten vernachlässigt Anpassung durch in Messreihen ermittelte Korrekturfaktoren nur zur groben Abschätzung im Flachland brauchbar Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

12 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 12 von 36 Freiraum Modell (free space loss model) einfachstes Empirisches Modell Annahme: ungehinderte Ausbreitung der Elektromagnetischen Wellen Freiraumdämpfung im Verhältnis zum Abstand Verdopplung der Entfernung -> 6dB Verlust an Signalenergie keine Bedeutung bei der Funknetzplanung im CANDY implementiert obwohl Höhen von Basisstationen angegeben werden können -> Modifiziertes Freiraummodell besser Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung Modifiziertes Freiraum Modell (mod. free space loss model) berücksichtigt Antennenhöhen über dem Erdboden –Reflektionen und Absorptionen an der Erdoberfläche Verdopplung der Entfernung -> 12dB Verlust an Signalenergie Aufgrund seiner Einfachheit gut zur Abschätzung verwendbar Genauigkeit ist stark Umgebungsabhängig TU Dresden, Andreas Eulitzer

13 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 13 von 36 Motley Keenan Modell einfach, weit verbreitet, indoor berücksichtigt alle Wände in vertikaler Ebene zwischen Sender und Empfänger jede Wand erhält spezifische (materialabhängige) Dämpfung keine Mehrwegeausbreitung durch Reflektionen und Interferenzen Pfadverlust abhängig von Entfernung und Anzahl der Wände Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung One Slope indoor, implementiert in CANDY Pfadverlust Abhängig von Entfernung und Verlustfaktor Verlustfaktor in Messreihen ermittelt Aufgrund seiner einfachheit sehr ungenau Lineares Dämpfungsmodell ähnlich One Slope Pfadverlust abhängig von Entfernung, Freiraumdämpfung, Dämpfungskoeffizienten Erhöhung der Genauigkeit durch weitere Verlustterme TU Dresden, Andreas Eulitzer

14 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 14 von 36 Okumura Modell basiert auf realen Messwerten aus Tokyo (Japan) Basis für viele weitere Modelle Messungen im Frequenzbereich zwischen 200 MHz und 2 GHz geeignet für Städte mit vielen Häusern mittlerer Höhe Pfadverlust abhängig von Freiraumdämpfung, mittlerer Dämpfungsfaktor, Gewinnfaktoren durch Sende- Empfangsantennenhöhen Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung Okumura Hata Modell Standard und Referenzmodell, outdoor Unterteilung der Ausbreitungsgebiete in open ~, suburban ~ und urban area urban area als Referenz -> Korrekturfaktoren für andere Typen Frequenzbereich 150 MHz bis 1500 MHz -> ungeeignet für Drahtlose Netzwerke TU Dresden, Andreas Eulitzer

15 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 15 von 36 Hata Modell (COST 231) weit verbreitet, outdoor Ausbreitung im Städtischen Umfeld Weiterentwicklung vom Okumura Modell um physikalischen Ausbreitungseigenschaften gerecht zu werden Pfadverlust abhängig von Frequenz, Entfernung, Höhe der Sendeantenne und Höhe des Empfängers Angepasst auf Frequenzbereich zwischen 1500 MHz und 2000 MHz und kleine bis mittlere Städte Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

16 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 16 von 36 Semi-empirische Modelle berücksichtigen vereinfachte Modelle der Umgebung und somit einige Physikalische Besonderheiten Allsebrook - Parson Modell berücksichtigen vereinfachte Modelle der Umgebung und somit einige Physikalische Besonderheiten basiert auf Messreihen in Bradford, Bath und Birmingham mit 86 Mhz, 167 MHz und 441 MHz Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

17 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 17 von 36 Ikegami Modell versucht vollständig deterministische Vorhersage der Feldstärke an verschiedenen Punkten detaillierte Modelle (Höhe, Form, Position) der Gebäude zwischen Sender und Empfänger Vereinfachung durch einfache Reflektionen von den nächstgelegenen Gebäuden beim Empfänger gibt Veränderungen der Feldstärke im Straßenverlauf recht gut wieder ungenau für große Entfernungen Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

18 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 18 von 36 Flat Edge Modell in städtischen Szenarien größter Teil des Pfadverlustes durch Mehrwegeausbreitung und Beugung der elektromagnetischen Wellen an Hausdächern Beugung an scharfer Kante mit Ausnahme letztes Hausdach vor Empfänger gesamter Pfadverlust Pfadverlust über die ersten n1 Häuser, Pfadverlust durch die Brechung an der scharfen Kante des letzten Hauses und Freiraumdämpfung bei sehr unterschiedlichen Gebäudehöhe ungenau Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

19 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 19 von 36 Walsch-Ikegami-Model (COST 231) berücksichtigt Einfluss der Beugung an Hausdächern und Ausbreitung im Straßenverlauf in CANDY implementiert, Benutzer kann wählen zwischen medium sized city, suburban center und metropolitan center Pfadverlust ergibt sich aus Gebäudehöhen, Straßenbreiten, Gebäudeabstände, Ausrichtung der Straße im Verhältnis zum Ausbreitungspfad, Höhe der Sendeantenne, Höhe der Empfangsantenne, Abstand Sender und Empfänger, Höhe der Empfänger, Höhe der Basisstation gute Korrelation mit Messwerten, durchschnittlicher Fehler 3dB Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

20 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 20 von 36 Multi Wall Modell (COST 231) Erweiterung des One Slope Modells im CANDY SF implementiert zusätzlich zur Entfernung und Verlustfaktor die Dämpfung durch Wände in der OLoS Dämpfungen und Verlustfaktoren durch Messungen ermittelt Frequenzabhängig: hohe Frequenz -> hoher Verlust Genauigkeit abhängig von der Anzahl der Wände -> besser: Multi Wall and Floor Modell (MWF) Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung Multi Wall and Floor Modell (MWF) relativ junges Modell (2001) Zusammenhang zwischen Gesamtdämpfung und Anzahl der zu durchdringenden Wände nicht linear –Verlust durch die erste Wand gröÿer ist als der zusätzliche Verlust durch jede weitere Wand Parameter des Modells durch Ray Tracing Simulationen und Messungen in Bürogebäuden ermittelt schnell, einfach, auch für große Szenarien da wenig Parameter nötig TU Dresden, Andreas Eulitzer

21 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 21 von 36 Strahlenoptische Ausbreitungsmodelle genaue Vorhersage der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen mit vertretbarem Aufwand möglich basieren auf den physikalisch theoretischen Ansätzen der optischen Strahlenausbreitung Wellennatur elektromagnetischer Felder vernachlässigt, Annahme: geradlinige lichtähnliche Ausbreitung entlang einzelner Strahlen Berechnung der Empfangsleistung in drei Schritten »Suche aller relevanten Ausbreitungspfade unter Berücksichtigung der Bebauung und der Geländehöhen »Berechnung des Übertragungsverhaltens aller Pfade »Verwendung der Parameter aller Ausbreitungspfade zur Berechnung der Empfangsleistung Einteilung in drei Gruppen üblich um Ausbreitung relevanter Strahlen zu ermitteln: »Strahlensuch Methode (Ray tracing) »Strahlenabschuß Methode (Ray launching) »Dominant Path Prediction Rechenaufwand und Genauigkeit steigen mit der Anzahl der Strahlen an Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

22 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 22 von 36 Strahlensuch Methode (Ray tracing) sehr rechenintensiv zwei Strahlen werden für jeden möglichen Empfängerstandort im Raum betrachtet –direkter Pfad zwischen Sender und Empfänger –indirekte Verbindung mithilfe Spiegelnder Reflektionen am Hindernis jede Interaktion führt zu Dämpfung je mehr Strahlen desto genauer Ergebnis Verbesserung: intelligent Ray tracing benötigt weniger Speicherplatz und Rechenzeit nur Strahlen innerhalb der Fresnel Zone nur jeder zweite Punkt im Raum als möglicher Empfängerstandort intelligentes pre processing der Gebäudedatenbank Sichtbarkeiten und Beziehungen der Wände und Hindernisse unabhängig vom Empfängerstandort Vorhersagefläche in Raster mögl. Empfängerstandorte aufteilen Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

23 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 23 von 36 Strahlenabschuß Methode (Ray launching) nicht mehr alle Strahlen betrachtet Annahme: fest vorgegebenen, diskreten Verteilung von endlichen Ausbreitungsrichtungen am Senderstandort Ausgehend vom Sender werden divergierende Strahlenröhren betrachtet –Bündel von vielen einzelnen Strahlen mit zentral Strahl Strahlenröhren werden, ohne den Empfängerstandort vorher zu kennen, in festgelegten Ausbreitungsrichtungen verfolgt so gewählt das sie definierten Ausbreitungsraum vollständig, eindeutig und lückenlos erreichen nur einfache Brechungen an Hindernissen berücksichtigt da Rechenzeit proportional mit Brechungen steigt besonders für 3D geeignet z.B. 3D-URBAN-PICO Modell Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

24 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 24 von 36 Dominant Path Prediction Model nur dominante Strahlen werden betrachtet 95% der Gesamtenergie über zwei bis drei Strahlen übertragen Rechenaufwand deutlich geringer hohe Genauigkeit in komplexen Szenarien Fehler durch ungenaue Umgebungsbeschreibung minimiert Berechnung in zwei Schritten: »dominanten Pfad suchen »Pfadverlust auf diesem Weg berechnen im CANDY SF implementiert genaue Abbildung der Umgebung nötig im Indoorbereich semantische Informationen nötig (Wand oder Raum) Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

25 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 25 von 36 Feldtheoretische Ausbreitungsmodelle sehr genaue Ergebnisse, aber auch sehr komplex Lösung der Maxwellschen Gleichungen anhand von Integral- oder Differentialgleichungssystemen momentan hauptsächlich für Strukturen mit Abmessungen von wenigen Wellenlängen (z.B. elektronische Bauteile oder Antennen) Berechnung der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen benötigt sehr viel Zeit und Speicherplatz Versorgungsgebiet im Verhältnis zur Wellenlänge sehr groß drei wichtige Vertreter: »Finite Elemente Methode - FEM »Finite Difference Methode - FDM »Finite Difference Time Domain Methode - FDTD Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

26 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 26 von 36 Link Budget betrachtet benötigte Leistung am Empfänger damit ankommendes Signal verarbeitet werden kann Summe aus Übertragungsleistung, Empfängerempfindlichkeit, Antennengewinn, Verluste durch Kabel und Verbinder, Gewinne durch Equipment (Sender / Empfänger) häufigster Fehler bei Berechnungen: Vernachlässigung von Verlusten durch Kabel und Verbinder –hochwertiges Kabel: bei 2, 4 GHz Verlust von 6, 8 dB pro 30m bei 5, 6 Ghz Verlust von 10, 6 dB pro 30 m Berechnung möglichst immer in beide Richtungen Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

27 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 27 von 36 Konzepte zur Auswahl der passenden Modelle, Methoden Funknetzwerke haben meist Zelluläre Form Innerhalb der einzelnen Zellen können die Frequenzen und Kanäle wiederverwendet werden Unterteilung anhand der Größe des zu versorgenden Gebietes in verschiedene Gruppen »Picocells »Microcells »Macrocells »Megacells (Worldcells) Auswahl der optimalen Senderstandorte Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

28 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 28 von 36 Picocells meist kleine Indoorzellen meist unter 100m Reichweiter bei WLAN: Picozelle = Accesspoint mehrere Picozellen zur Kapazitätserhöhung in einem Raum Folgende Modelle sind für Picozellen geeignet: »Multi-Wall Model (COST 231) »Multi-Wall and Floor Model »Ray-Tracing Modelle »Motley Keenan Modell »One Slope Modell Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

29 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 29 von 36 Microcells weit verbreitete Zellenart in Outdoorszenarien Sendeantenne meist in 3 bis 6 m Höhe Reichweite stark Umgebungsabhängig aber meist wenige 100m dominante Ausbreitungsmechanismen sind Freiraumausbreitung, Brechung an Kanten, Reflektion an Hindernissen folgenden Modelle sind verwendbar: »Dual Slope Model »Lee Microcell Model »Har Xia Bertoni Model »Two Ray Model »Street Canyon Models »Random Waveguide Model Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

30 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 30 von 36 Macrocells werden genutzt um Große Flächen zu versorgen genaue Umgebungsbeschreibung nötig vollständige und genaue Beschreibung meist ineffizient meist nur grundlegende Netzabdeckung wichtig, nicht genaue Feldstärke Modellen für Macrozellen sind (meist empirisch): »Okumura Hata Model »Hata Modell (COST 231) »Lee Model »Ibrahim and Parson Model »Allsebrook - Parson Modell »Ikegami Modell »Flat Edge Modell »Walsch-Ikegami-Model (COST 231) »Walsch- Bertoni Model Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

31 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 31 von 36 Megacells genutzt zur Globalen Versorgung mit Funknetzwerken Low- und Medium Earth Orbit Satelliten Reflektion oder Brechung an Hindernissen spielen untergeordnete Rolle atmosphärischen Effekte wie Dämpfung oder Absorptionen durch athmospärische Gase entscheidender anzuwendende Ausbreitungsmodelle: »Loo Model »Corazza Model »Lutz Model »Time Series Model Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

32 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 32 von 36 Auswahl der optimalen Senderstandorte wichtigster Schritt bei der Funknetzplanung keine optimale Lösung Problemlösung in zwei Iterationsschritten möglich Äußere Schleife: Anzahl der Standorte variieren innere Schleife: Standorte so zu platzieren, dass Gesamtkosten und Netzabdeckung optimal werden Multicolor Inkspot Algorithmus –Ausbreitung elektromagnetischer Wellen ähnlich Tintenfleck auf Papier –Färbung/Feldstärke nimmt zum Rand hin ab Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

33 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 33 von 36 Site Finder Algorithmus –war im CANDY SF implementiert -> Abgelöst durch Erweiterten SFA –geringe Voraussetzung an Gebäudegeometrie –berücksichtigt kein Benutzerverhalten, nur Feldstärke –leeren Räume mit geraden Wänden und bekannten Wandstärken, keine Fenster, Türen und etagenübergreifende Abdeckung –Höhe der Accesspoints als Korrekturfaktor Erweiterter Site Finder Algorithmus –im CANDY SF implementiert –Nutzerverhalten wird berücksichtigt –minimale Datenrate pro Benutzer kann festgelegt werden Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

34 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 34 von 36 Konzepte zur Portierung des CANDY SF in die Eclipse Rich Client Platform Überschneidung mit Diplomarbeit von Thomas Hochstetter Neukonzeption und Implementierung des Netzwerkdesigntools CANDY Site Finder unter der Eclipse Rich Client Plattform unterschiedlichen Programmplattformen und Graphikbibliotheken erschweren die optimale Zusammenarbeit der einzelnen Komponenten Erweiterung der Funktionalitäten oder Aktualisierung nur durch die komplette Neuinstallation möglich Portierung der Einzelanwendungen als Plugins in die Eclipse Rich Client Plattform soll Nachteile und Unterschiede zukünftig beseitigen Eclipse RCP stellt Framework für die Erstellung von Client-seitigen, Komponenten-basierten Java-Anwendungen zur Verfügung seit v3 in der Standard Eclipse IDE eingebaut Vorteile gegenüber SWING: basiert auf Plugins, seine Widgets sind schneller und User Interface bietet mehr Möglichkeiten TU Dresden, Andreas Eulitzer Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung

35 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 35 von 36 dynamisches Laden neuer oder überarbeiteter Funktionalitäten ohne Neustart der kompletten Anwendung möglich Automatische Einbindung der Plugins durch Manifeste manifest.xml beschreibt Abhängigkeiten zu anderen Plugins Modularität der Anwendung durch Extension Points (plugin.xml) welche genau beschreiben welche Komponenten (z.B. Klassen, Bilder und Konstanten) zur Einbindung durch das Plugin geliefert werden müssen zur Portierung des Candy Site Finders eignen sich die Eclipse RCP Frameworks EMF(Eclipse Modeling Framework) und GMF (Graphical Modeling Framework). –EMF zur Spezizierung des Datenmodells, –bietet Konzepte zur persistenten Datenspeicherung –GMF bietet alle notwendigen Konzepte zur grafischen Modellierung Swing Komponenten der GUI können nicht einfach übernommen werden, da Eclipse SWT verwendet Portierung der GUI: - Neuimplementierung mit SWT ? - Eingebettete Variante mit SWING ? Extension Points sollte vor der Implementierung gut überlegt Definiert werden, da sehr wichtig für Zukunftssicherheit Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, Andreas Eulitzer

36 TU Dresden, Andreas EulitzerFolie 36 von 36 Danke für Ihre Aufmerksamkeit ! Fragen ? Diskussionen ? TU Dresden, Andreas Eulitzer


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