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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Técnicas de Melhoria
o SIMO
o MIMO
o Diversidade Espacial
o Multiplexagem Espacial
o Adaptive Beamforming
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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 =
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SIMO
o Caso particular do MIMO diversidade espacial
o Mesmo símbolo em todas as antenas
[ ]dBNS TRgain )log(10×=
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Adaptive Beamforming
o Focagem do feixe da antena num determinado ponto
[ ][ ]dBNDL
dBNUL
gain
gain
)log(20
)log(10
×=
×=
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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
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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
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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)
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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
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Algoritmo para Planeamento em Malha
o É criada uma lista para cada TP e CS com os
CSs que conseguem comunicar om ele
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Algoritmo para Planeamento em Malha
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
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Algoritmo para Planeamento em Malha
o Os TPs são associados aos CSs, que, à
medida que são necessários, passam a ser
MRs
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Algoritmo para Planeamento em Malha
o São criadas as ligações entre CSs. Neste
passo é tomada a decisão de quais dos CSs
têm que ser tornados MAPs
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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
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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
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WiMAX Fixo e Móvel em Redes em Malha
o Cenário com
requisitos de tráfego
elevados e grande
número de CSs
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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
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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
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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
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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
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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
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Trabalho Futuro
o Melhoramento do mecanismo de colocação optimizada
de CSs
o Testes em ambientes reais para verificar a exactidão das
ferramentas de cálculo
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Ferramenta Ponto-Multiponto
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Ferramenta Malha
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Obrigado