В предыдущем разделе мы зафиксировали требование к минимальному покрытию на уровне 95% и рассчитали число БТД. Это обеспечивает вывод, который требует от концепций размещения разумного числа БТД для покрытия данной области.
В этом разделе мы сформулируем вопрос иначе: если предположить, что для создания ячеистой сети доступно ограниченное количество БТД, то какой величины покрытия можно будет достичь? Ограничим наш взгляд подмножеством концепций размещения, которые используют частоту в 5.5GHz и минимальную RSS в -82 dBm. На рисунке 4 представлены средние уровни покрытия, которого можно достигнуть с 5, 10, 15 и 20 БТД. Видно, что при использовании пяти БТД невозможно достичь покрытия более чем на 60% (рис. 4а). Но уже с десятью БТД (рис. 4, б) можно достичь 90-процентного покрытия с правильной комбинацией параметров, т. е. используя максимальную мощность передачи 30 dBm и коэффициент усиления антенны от 12 dBm. Обладая более чем десятью БТД, можно достичь покрытия свыше 90% территории, что уже было показано в разделе IV-A.
Рисунок 3: Среднее количество БТД, которые размещены по «Алгоритму 1» в зависимости от используемой концепции размещения.
В отличие от предыдущего раздела, коэффициент усиления антенны имеет большее влияние на результаты, особенно при размещении 15 или более БТД: если мощность передачи уменьшается, то сокращение территории покрытия может быть частично компенсировано повышенным коэффициентом усиления антенны. Например, в случае с 20 БТД, концепция размещения с мощностью передачи в 26 dBm и нулевым коэффициентом усиления антенны обеспечивает тот же охват, как с мощностью в 20 dBm и усилением в 14 dB. В результате данная стратегия приводит к следующему алгоритму размещения: чтобы подключить ячеистую сеть с нулевым коэффициентом усиления антенны, нужно, чтобы площадь покрытия одной БТД захватывала как минимум ещё одну БТД. Это предполагает широкое перекрытие двух областей. При использовании коэффициента усиления антенны это взаимодействие может быть уменьшено, что позволяет прежнему числу БТД покрыть большую площадь.
V. Заключение.
Эта статья представляет и оценивает решения двух взаимосвязанных задач. Во-первых, размещение БТД для создания оптимизированной топологии ячеистых сетей IEEE 802.11. Эта проблема усугубляется реалистичной моделью канала, которая имитирует затенение с помощью 4-D пространственного коррелированного логарифмически нормального процесса. Мы разработали алгоритм сжатого позиционирования, приближенный к оптимальному расположению и способный создавать возможные топологии.
Во-вторых, были представлены возможные концепции размещения ячеистых сетей IEEE 802.11. Они описывают решения, которые должны быть рассмотрены в процессе планирования сети, в том числе используемая полоса частот, минимальная чувствительность приемника, максимальная мощность передачи и коэффициент усиления антенны. Используя алгоритм размещения БТД, мы показали, что правильный выбор параметров позволяет ячеистой сети с небольшим числом БТД покрывать данную область. Кроме того, анализ даёт представление о соотношении между числом БТД и достигнутой площадью охвата. Таким образом, возможно экономически эффективное размещение, которое подойдёт к системным требованиям.
Рисунок 4: средние уровни достигнутого покрытия территории с 5, 10, 15 и 20 БТД. Для всех доп.рисунков используются fc = 5.5GHz и RSSmin в -82 dBm.
Благодарность
Авторы хотели бы поблагодарить профессора Dr.-Ing. B. Walke за поддержку.
Ссылки
[1] “Draft Amendment to Standard for Information Technology – Telecommunications and Information Exchange Between Systems - LAN/MAN
Specific Requirements - Part 11: Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Amendment: Ess mesh networking,” June 2006.
[2] A. R. Mishra, Fundamentals of Cellular Network Planning and Optimisation: 2G/2.5G/3G... Evolution to 4G. John Wiley and Sons, May2004.
[3] C. Glasser, S. Reith, and H. Vollmer, “The complexity of base station positioning in cellular networks,” Discrete Applied Mathematics, vol. 148, no. 1, pp. 1–12, 2005.
[4] R. Mathar and T. Niessen, “Optimum positioning of base stations for cellular radio networks,” Wireless Networks, vol. 6, pp. 421–428, Dec. 2000.
[5] I. F. Akyildiz, X. Wang, and W. Wang, “Wireless mesh networks: a survey,” Computer Networks, vol. 47, pp. 445–487, Mar. 2005.
[6] A. Bogdanov, E. Maneva, and S. Riesenfeld, “Power-aware base station positioning for sensor networks,” in Proc. of INFOCOM 2004, (Hong Kong, PRC), p. 11, Mar. 2004.
[7] B. Walke, Mobile Radio Networks. Chichester, Sussex, U.K.: Wiley & Sons Ltd., 1. ed., 1999.
[8] W. C. Y. Lee, Mobile Communications Engeneering. New York: Mc-Graw Hill, 1982.
[9] N. Patwari, Y. Wang, and R. J. O’Dea, “The importance of the multipoint-to-multipoint indoor radio channel in ad hoc networks,” in Proceedings of IEEE Wireless Communication and Networking Conference, (Orlando, USA), Mar. 2002.
[10] X. Cai and G. B. Giannakis, “A two-dimensional channel simulation model for shadowing processes,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 52, pp. 1558–1567, Nov. 2003.
[11] Z. Wang, E. K. Tameh, and A. R. Nix, “A sum-of-sinusoids based simulation model for the joint shadowing process in urban peer-to-peer radio channels,” in Proceedings of IEEE 62nd Vehicular Technology Conference, 2005 (VTC 2005-Fall), (Dallas, USA), p. 5, Sept. 2005.
[12] A. Gehring, M. Steinbauer, I. Gaspard, and M. Grigat, “Empirical channel stationarity in urban environments,” in Proceedings if European Personal Mobile Communication Conference, Feb. 2001.
[13] T. L. Cole and S. J. Kerry, “IEEE Wireless LAN Edition - A compilation based on IEEE Std 802.11-1999 (R2003) and its amendments,” 2003.
[14] “Cisco aironet 1240ag series 802.11a/b/g access point data sheet.”