Großer Beleg Weiterentwicklung von Methoden physikalischer Planung drahtloser

1. Fakultät Informatik Professur Rechnernetze Großer BelegWeiterentwicklung von Methoden physikalischer Planung drahtloser Netzwerke (WLAN / WiMAX) im Rahmen des CANDY FrameworksAndreas Eulitzer Dresden, 22.11.2007

2. Gliederung Einleitung Entwicklungsstand von WLAN- und WiMAX- Netzwerken WLAN WiMAX Physikalische Grundlagen elektromagnetischer Wellen Elektromagnetische Wellen Antennen Ausbreitungsmodelle Elektromagnetischer Wellen Empirische Ausbreitungsmodelle Semi-Empirische Ausbreitungsmodelle Strahlenoptische Ausbreitungsmodelle Feldtheoretische Ausbreitungsmodelle Link Budget Konzepte zur Auswahl der passenden Modelle, Methoden Auswahl der optimalen Senderstandorte Auswahl der Ausbreitungsmodelle anhand der Zellengröße Konzepte zur Portierung des CANDY SF in die Eclipse Rich Client Platform Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

3. 1. Einleitung Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

4. 2. WLAN- Standards Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung IEEE 802.11a • 5 GHz, 54 (32) Mbit/s, max. 1W Sendeleistung ohne Dynamic Freq. Selection und TCP Transmission Power Control (IEEE 802.11h) IEEE 802.11b • 2,4 GHz, 11 (6) Mbit/s, max. 100mW Sendeleistung, CSMA/CA, DSSS IEEE 802.11g • 2,4 GHz, 54 (19) Mbit/s, OFDM, 802.11b und 802.11g auf selbem Kanal reduziert Datenrate (CTS) IEEE 802.11n (draft) • 2,4 GHz, 315 (100) Mbit/s, OFDM und MIMO, IEEE 802.11p • 2009, 5,9 GHz, bis 27 Mbit/s, Vehicular Environment, TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

5. 2. WiMAX - Standards Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung • 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 802.16-2001 • 10-66 GHz, bis 134 Mbit/s, bis 5 Km, TDMA (TDD, FDD), Richtfunk IEEE 802.16a • 2-11 GHz, bis 50 (10) Km, kein Roaming, QoS, OFDM, OFDMA, TDMA IEEE 802.16-2004 (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 802.16e-2005 (WiMAX mobile) • 2-6GHz, Roaming, Handover, 46Mbit/s, 120Km/h, QoS, OFDMA, SOFDMA TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

6. 3. Physikalische Grundlagen Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung • 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

7. Dämpfung 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 Verringerung der Amplitude durch Energieverlust an die Umwelt Abhängig von zu durchdringendem Material Freiraumdämpfung: TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

8. Mehrwegeausbreitung 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 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

9. Antennen Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

10. 4. Ausbreitungsmodelle Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung • 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

11. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

12. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

13. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

14. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

15. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

16. Semi-empirische Modelle berücksichtigen vereinfachte Modelle der Umgebung und somit einige Physikalische Besonderheiten Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung 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 TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

17. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

18. 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 n−1 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

19. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

20. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

21. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

22. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

23. 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 Hindernissenberücksichtigt da Rechenzeitproportional mit Brechungensteigt besonders für 3D geeignet z.B. 3D-URBAN-PICO Modell Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

24. Dominant Path Prediction Model Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle – Auswahlmethoden - Portierung • 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) TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

25. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

26. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

27. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

28. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

29. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

30. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

31. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

32. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

33. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

34. 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 Gliederung – Einleitung – Entwicklungsstand WLAN – WiMAX – Physikalische Grundlagen – Ausbreitungsmodelle –Auswahlmethoden - Portierung TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

35. 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, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer

36. Danke für Ihre Aufmerksamkeit ! Fragen ? Diskussionen ? TU Dresden, 22.11.2007 Andreas Eulitzer Andreas Eulitzer