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Modelización de una red ad hoc con transceptores en un entorno urbano

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Las redes ad hoc peer-to-peer pueden proporcionar comunicaciones fiables en situaciones de emergencia en las que las infraestructuras fijas, como las estaciones base, pueden no estar disponibles. Una red móvil ad hoc (MANET) es una red autoconfigurable de dispositivos móviles conectados sin infraestructuras ni cables. Estas redes funcionan de forma independiente y pueden estar compuestas por uno o varios transceptores. La introducción de transceptores en Remcom permite configurar y modelar rápidamente redes ad hoc en las que los nodos pueden actuar como emisor y receptor.

Consideremos una zona urbana atendida por dos estaciones base convencionales montadas en tejados que operan a 2,154 GHz. Hay cuatro usuarios de telefonía móvil en la calle que se comunican con la estación base 2 cuando se produce una emergencia que deja fuera de servicio a la estación base 2. Además, la gravedad de la emergencia obliga a los residentes a evacuar la zona alrededor de la estación base 2 (figura 1). Además, la gravedad de la emergencia obliga a los residentes a evacuar la zona alrededor de la estación base 2 (Figura 1).

 

Figura 1: Esquema de un escenario de red ad hoc.

Figura 1: Esquema de un escenario de red ad hoc.

 

Una red ad hoc que utilice la comunicación de igual a igual entre teléfonos móviles puede superar la pérdida de la estación base 2, alertar a otros usuarios de teléfonos móviles de la situación y aconsejarles que abandonen la zona.

Para simular un escenario de este tipo, Remcom creó un proyecto Wireless InSite utilizando geometría urbana y terreno llano para representar una parte de Dupont Circle en Washington, DC, cubriendo un área de aproximadamente 700 por 1050 metros. Se crearon dos transmisores, cada uno con una antena dipolo vertical de media onda, que emiten a 2,154 GHz, para representar las estaciones base montadas en tejados. Los teléfonos móviles a pie de calle se representaron con cuatro transceptores. El modelo de rayos 3D acelerado por GPU de Remcom, X3D, se configuró para incluir trayectorias con hasta cinco reflexiones y una difracción.

La figura 2 muestra la cobertura de potencia recibida cuando ambas estaciones base están activas.

 

Figura 2: Potencia recibida de las estaciones base 1 y 2.

Figura 2: Potencia recibida de las estaciones base 1 y 2.

 

La tabla 1 muestra la potencia recibida desde cada una de las dos estaciones base activas a los cuatro teléfonos móviles. Suponiendo un límite de señal del teléfono móvil de -90 dBm, los teléfonos móviles 2 y 4 pueden establecer una conexión con la estación base 1 o la estación base 2, mientras que los teléfonos móviles 1 y 3 sólo pueden establecer una conexión con la estación base 2.

 

Tabla 1: Potencia recibida en las ubicaciones de los teléfonos móviles desde las dos estaciones base.

Tabla 1: Potencia recibida en las ubicaciones de los teléfonos móviles desde las dos estaciones base.

 

Cuando la estación 2 sale de servicio, la cobertura es limitada como se ve en: "¡Error! Fuente de referencia no encontrada". La intensidad de la señal de la estación base 1 es demasiado baja para establecer una conexión con los teléfonos móviles 1 y 3; sin embargo, los teléfonos móviles 2 y 4 tienen suficiente intensidad de señal para comunicarse con la estación base 1 y pueden retransmitir la información de emergencia en sus inmediaciones, como se muestra en la figura 3.

 

Figura 3: Potencia de la estación base 1 después de que la estación base 2 quede fuera de servicio.

Figura 3: Potencia de la estación base 1 después de que la estación base 2 quede fuera de servicio.

 

A través de la comunicación peer-to-peer, el teléfono móvil 2 puede transmitir un mensaje que puede ser recibido por estos teléfonos, comunicando al teléfono móvil 1 con un nivel de señal de -54,671 dBm, y al teléfono móvil 3 con un nivel de señal de -53,369 dBm (Tabla 2).

 

Tabla 2: Potencia recibida (dBm) en la red ad hoc de telefonía móvil.

Tabla 2: Potencia recibida (dBm) en la red ad hoc de telefonía móvil.

 

Cuando los teléfonos móviles 1 y 3 reciben la señal, también la retransmiten a los alrededores. Con los cuatro teléfonos móviles formando una red ad hoc y transmitiendo la señal, la contribución de los transmisores de los teléfonos móviles compensa con creces la cobertura perdida de la estación base 2 (Figura 4).

 

Figura 4: Cobertura desde la estación base 1 y los cuatro teléfonos móviles a pie de calle.

Figura 4: Cobertura desde la estación base 1 y los cuatro teléfonos móviles a pie de calle.

 

El uso de transceptores facilita la ubicación conjunta de antenas transmisoras y receptoras en un mismo emplazamiento. En este ejemplo, Remcom utilizó transceptores para los teléfonos móviles y agilizó el proceso de configuración de los teléfonos móviles y las estaciones base para simular una red móvil ad hoc.

 

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