Системная модель
Рассмотрим круговую область с радиусом R = 250м, которая должна быть покрыта беспроводным доступом в Интернет, используя ячеистую сеть, состоящую из n БТД, расположенных на pi, i = 1 . . . n. Каждая БТД покрывает часть, обозначаемую COVi, которая определяется системной моделью. Мы делим эту модель на две части: канал и возможность физического уровня.
А. Подмодель канала
Подмодель канала определяет качество принятого сигнала от узла Ni до узла Nj, расположенного на рi и рj соответственно. Одним из наиболее важных требований для этой модели является вмешательство сильного затенения, которое возникает в результате сочетания отсутствия угла обзора и используемого спектра, который значительно выше диапазона 2 ГГц, т.е. 5.5/2.4GHz для IEEE 802.11. Это означает, что не только расстояние между двумя узлами должно быть включено.
Следовательно, в этой модели два элемента ослабляют принимаемый сигнал: детерминированный путь потерь pl и стохастическое затенение s. Для пути потерь формула из сноски [7] применяется для вычисления потерь на трассе между двумя узлами:
pl(pi, pj) [dB] =10y log10 (d(pi, pj))+ 20 · log10 _ c fc · 4__, (1)
где «y» обозначает коэффициент пути потерь, d(pi, pj) это расстояние между pi and pj, c означает скорость света и fc – центральную частоту.
Измерения сигналов в городских районах показывают, что колебания затенений могут быть охарактеризованы логарифмически нормальным распределением (сноска [8]), где уровень сигнала (измеряется в dBm) следует распределению Гаусса. Кроме того (сноска [9]), подчеркивается, что пространственные корреляционные свойства случайных процессов играют значительную роль.
Таким образом, мы будем придерживаться обсуждений, данных в сносках [10] и [11], и создадим «Нормальный процесс 4-D», который зависит от расположения передатчика и приёмника. Одним из примеров этого процесса представлена 4-D карта затенений s(Xi, Yi, Xj, Yj).
Корреляции между значениями гарантируют, что незначительные движения передатчика или приемника не приводят к значительному изменению затенения. Так как каждое движение имеет самостоятельное и равное влияние на корреляцию (сноска [11]), корреляционная функция может быть описана с помощью произведения двух независимых идентичных 1-D «Функций автокорреляции» (ACFS).
Таблица I: варианты канальной модели значений параметров для плотной городской застройки.
Рисунок 1: мощность приёма (dBm) от источника расположена в центре и передаёт с мощностью в 23 dBm.
Эту ACF можно моделировать с помощью экспоненциальной функции распада (сноска [12]):
R(_d) = e−|_d| ln 2. (2)
Параметр dcor соответствует расстоянию, на котором корреляция падает до 50%. Для того, чтобы имитировать процесс затенения, мы применяем метод суммы-от-синусоиды, где s(.) рассчитывается как
ˆs(xi, yi, xj , yj) =NXn=1cn cos 2_fn(xi, yi, xj , yj)T + _n_. (3)
Правильная настройка параметров N, сп, п и? П зависит от совместной корреляционной функции (JCF) и объясняется в сноске [11].
Для рассматриваемых вариантов плотного заселениярекомендованные значения параметров модели можно увидеть в таблице I. Вместе с дополнительным усилением антенны gi и gj на передатчике и приемнике сила принимаемого сигнала во время передачи с мощность Pi dBm может быть вычислена как:
P(pi, pj) [dBm] = Pi [dBm] + gi + gj − pl(pi, pj) − s(pi, pj) (4)
При использовании этой модели узел, расположенный в точке (0, 0) и передающий с 23 dBm на 5.5GHz может, например, производить приём окружающей среды, как показано на рисунке I.
Таблица II: минимальный принимаемый сигнал (RSSmin) для IEEE 802.11 модуляции и схемы кодирования (MCSs).
В данном примере видно, что территория покрытия узла потертые и несмежные, что является результатом затенения. Таким образом, статическая дальность передачи не может быть определена. Кроме того, симметрия связи не поддерживается, так как s(pi, pj) = s(pj , pi) имеет место быть только в редких случаях, когда расстояние чуть больше или равно dcor. Как следствие, невозможно охватывать области, используя геометрическую модель (например, шестиугольную), и поддерживать правильное расположение БТД.
Б. Модель физических слоёв.
Модель физических слоёв решает, в каких условиях передаваемый пакет данных декодирован приёмником безошибочно. Цель модели системы состоит в том, чтобы вычислить такую зону покрытия каждой БТД, какую мы сочтём оптимальной, то есть в условиях без помех. Таким образом, возможность приёма зависит только от полученного сигнала и качества радиоприёмника.
IEEE 802.11a/g определяет минимальную силу принимаемого сигнала (RSS) стандартного совместимого устройства (ссылка [13]). Если указанная RSS достигнута, то коэффициент ошибок в принимаемом пакете данных (PER) должен быть меньше 10% размера пакета из 1000B. Таким образом, эти значения обеспечивают минимальные возможности, которые можно ожидать от коммерчески доступных радиоволн.
Существующее программное обеспечение направлено на улучшение стандартных значений; таким образом, можно говорить о сниженной входной чувствительности.Некоторые производители публикуют исполнительные листы используемых радиоволн, которые производят хорошее впечатление возможностями современных доступных устройств.
В таблице II минимальные значения RSS для модуляции и схемы кодирования (MCS) IEEE 802.11a/g, даны так, как того требует стандарт; так же, как и используемая до настоящего времени ТД – Cisco Aironet 1240AG. Используя эти значения, можно определить зоны покрытия COVi для БТД, расположенных на рi. Во-первых, определяются области покрытия восходящих и нисходящих линий:
COVi, (MCS) = {p 2 A : P (p, pi) _ RSSmin (MCS)}(5)
COVi,! (MCS) = {p 2 A : P (pi, p) _ RSSmin (MCS)}(6)
Наконец, двунаправленная зоны покрытия COVi представляет собой пересечение восходящих и нисходящих COVi.