Concepção e Planeamento de
Redes sem Fios IEEE 802.16
Vitor Carvalho
IT / DEM, Universidade da Beira Interior
Covilhã, Portugal
Covilhã, 5 de novembro de 2015
1
Resumo





Objectivos
Wimax
Planeamento celular
• Relação portadora-ruído
• Relação portadora-interferência
Ligação ponto-a-ponto
Conclusões
2
Objectivos


Planear uma rede macro-celular de banda larga
sem fios ponto-multiponto que abrange toda a
região da Beira Interior
Projectar uma rede sem fios ponto-a-ponto para
interligar os Hospitais de Castelo Branco, Covilhã
e Guarda, com recurso a um repetidor na Serra
Gardunha
3
Wimax – Abordagem Orientada ao Serviço




O WiMax irá permitir a interoperabilidade entre
equipamentos de fabricantes diferentes
Abrange o segmento móvel tendo um enorme
potencial pois proporciona banda larga em
movimento
Numa abordagem orientada ao serviço, de forma
a satisfazer as necessidades dos bombeiros, da
polícia e das ambulâncias, pretende-se, por
exemplo, que o centro de controlo tenha acesso a
imagens em tempo real de um incêndio
Rede metropolitana pode permitir aos alunos
acederem em qualquer lugar a conteúdos
leccionados na universidade
4
Área de Estudo (Beira Interior)
5
Planeamento
Macro-celular

Região da Beira Interior
com
uma
área
de
64x90=5760km2

O número de macrocelulas necessárias para
cobrir a área de estudo
são 35 e 62 células,
aproximadamente, para
raios de cobertura de
R=8 e R=6km, respectivamente
6
Relação portadora-ruído
Com:
• f = 3.5 GHz
• Largura de banda = 5MHz
• Ge+Gr = 25dBi
• Factor de ruído = 3dB
• Pe = 0dBW
Modulações de ordem alta
Modulações de ordem baixa
50
37.5
C/N [dB]
25
12.5
0



-12.5
-25
-37.5
-50
3
4
5
6
d [km]
7
8
7
Relação portadora-ruído (cont.)
C/N (mínimo)
=2
Áreas rurais
=3
Zonas urbanas
Modulações de ordem d=1-10 km
baixa (6-8 dB)
Até d=4 km
Modulações de ordem d=1-10 km
alta (16-18 dB)
Impossível


Em espaços livres (áreas rurais) a cobertura
não é uma limitação
Em zonas urbanas, para grandes distâncias, é
impossível a cobertura e então é necessário
usar células de 3-4 km
8
Relação portadora-interferência
Sem Sectorização
25
20
C/I [dB]


Com Sectorização
omni., gama=2
omni, gama=3
sect., gama=2
sect., gama=3
15
10
5
0
k=3
k=4
k=7
k=9
k = 12
k = 19
9
Ligação Ponto-a-Ponto com Repetidor
 O projecto das ligações ponto-a-ponto assemelha-se ao
dimensiona-mento de feixes Hertzianos digitais
 Existe desobstrução total do elipsóide de Fresnel entre a
Covilhã e a Gardunha e a Gardunha e Castelo Branco
Covilhã-Gardunha-Castelo Branco
1400
1200
h [m]
1000
800
600
400
200
0
0
6
12
18
24
30
d [km]
36
42
48
10
Projecto da Ligação Ponto-a-Ponto PTP

Com desvanecimento, o C/Nmin, em dB, é dado
pela expressão seguinte, onde mu (dB) é a
margem de desvanecimento uniforme
C
C
    mu dB 
 
 N  min_ c _ desvanecimento  N  min

A probabilidade P de a potência recebida p ser
igual ou inferior a p0, no mês mais desfavorável,
pode ser estimada por uma expressão do tipo,
onde F é o factor de ocorrência do
desvanecimento profundo (modelo de Morita)
F
P  p  p0  
m

m
F
P
11
Hipóteses







=2
Lb = 20 MHz (para a ligação ponto-a-ponto)
chuva = 0.015 dB/km
Pe = 0 dBW
Ge+Gr = 2x23.8=47.6 dBi
Nf = 3 dB
Guias de onda de 10m a alimentar as antenas
(com atenuação específica Ae=Ar=0.051 dBm)
12
Relação Portadora-Ruído com
desvanecimento

Comparação da relação portadora-ruído com o limiar de
qualidade, (C/N)min com desvanecimento , tendo em conta a margem
da ligação relativa à cláusula 1 e 2 e o modelo de Morita
Cláusula12(ber
(ber=10
=10-6-3) )
Cláusula
13
Conclusões - Cobertura


O número de células necessárias para cobrir a
região da Beira Interior é de 62 e 35 células, para
distâncias de cobertura de 6 km e 8 km,
respectivamente
No modelo de Friis modificado, só é possível
ultrapassar o limiar mínimo de C/N para
modulações de ordem baixa e para  =2 e  =3
com distâncias até 4 km. Para modulações de
ordem elevada, o limiar de C/N só é atingido para
 =2
14
Conclusões - Reutilização




Sem sectorização os valores do factor de
reutilização são demasiado elevados
Utilizou-se a sectorização para ultrapassar esta
dificuldade aumentar a capacidade do sistema
Com sectorização consegue-se reduzir o factor
de reutilização para valores aceitáveis (k>4)
Sugere-se
a
sobreposição
para
superar
problemas de coberturas em grandes áreas de
densidade populacional
15
Conclusões - PTP

Cláusula 1
• Antenas com ganhos de emissão/recepção de 24 dB só
permitem ligações de qualidade para distâncias até 35
km; logo, a ligação da Serra da Gardunha até á cidade
da Guarda não está assegurada
• Para as antenas com ganhos de 32,5 dB qualquer das
ligações pode ser efectuada

Cláusula 2
• Antenas com ganhos de 24 dB permitem ligações para
distâncias até 24,5 km; na ligação da Serra Gardunha
até Castelo Branco existe uma diferença de 4 dB
relativamente à possível realização
• Com antenas de 32,5 dB, todas as ligações são
possíveis, excepto a ligação entre a Serra da Gardunha
e a cidade da Guarda
16
Trabalho Futuro (MobileMAN)






Desenvolver
arquitecturas
de
rede
para
interoperabilidade e IP móvel entre redes Wi-Fi e
Wimax
Aspectos de segurança em IEEE 802.16
Consideração de serviços multimédia
Aplicações para plataformas móveis
Em termos de demonstração, o MobileMAN vai-se
concentrar essencialmente na versão fixa/portátil
da norma
No entanto, existem contactos exploratórios com
representantes da protecção civil, forças de
segurança e emergência médica, com o objectivo
de se poderem concretizar projectos de
demonstração mais abrangentes
17
Agradecimentos

MobileMAN (Mobile IP for Broadband Wireless
Metropolitan Area Networks), um projecto
interno do Instituto de Telecomunicações Laboratório Associado
18
FIM
19
Questões
?
20