Simulación de rendimiento WiFi en una casa con dos routers

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El analizador de sistema de comunicación Wireless InSite proporciona capacidades para evaluar el rendimiento de los sistemas LTE, WiMAX, 802.11 n y 802.11 AC. Estos sistemas pueden contener múltiples transmisores y conjuntos de receptores.  Los usuarios pueden ajustar los niveles de ruido e interferencia en la escena y generar métricas de rendimiento útiles, como el rendimiento, el límite de rendimiento y la capacidad.

El siguiente ejemplo investiga la cobertura de rendimiento WiFi en una casa proporcionada por los routers 802.11 AC que operan a 5 GHz usando un ancho de banda de 80 MHz.  La geometría de la casa fue importada de un archivo CAD y se colocó un terreno plano debajo de la casa. 

Los routers WiFi se modelan como transmisores utilizando antenas dipolo cortas con potencias de entrada de 7 dBm.  Los routers se encuentran en el primer y segundo piso de la casa como se muestra en la figura 1.

Las rejillas del receptor que cubren la primera y la segunda planta se agregaron para capturar el comportamiento de la señal en toda la escena.  Los receptores utilizan antenas dipolo cortas polarizadas verticalmente y se muestran en la figura 2.

 Figura 1: ubicaciones de los routers transmisores (patrones de campo lejano rojo) dentro de la geometría de la casa.

Figura 2: rejilla receptora utilizada para estudiar la cobertura de rendimiento.

Simulación de propagación

Los cálculos generales de propagación para el proyecto se realizaron con el modelo X3D utilizando tres reflejos, tres transmisiones y una difracción.  

Figura 3: ventana Propiedades del sistema de comunicación.

Definición del sistema de comunicación

El rendimiento es una salida post-procesada generada añadiendo un sistema de comunicación a un proyecto utilizando el nuevo sistema de comunicación >.  Los proyectos pueden contener múltiples sistemas de comunicación, lo que facilita la investigación de diferentes configuraciones de transmisor y receptor o protocolos.  

Para calcular el rendimiento en la casa, ambos transmisores fueron designados como estaciones base y todos los conjuntos receptores fueron seleccionados para ser incluidos en el análisis.  Después de establecer el tipo de análisis en "rendimiento", el método de acceso inalámbrico se estableció en 802.11 AC y el ancho de banda se estableció en 80 MHz.  Se aceptaron los valores predeterminados de interferencia y ruido.  El número de flujos de datos se dejó en 1.  La configuración de número de flujos de datos está disponible para los protocolos 802.11 n y 802.11 AC y se puede utilizar para estimar el rendimiento de los sistemas MIMO basados en los resultados de simulación SISO.

Cuando los sistemas de comunicación contienen múltiples transmisores, los receptores establecerán un enlace con un solo transmisor basado en la configuración del campo "seleccionar transmisor basado en:".  Para este análisis, el "poder más alto" se utiliza como los criterios de decisión, por lo que un receptor individual comparará la potencia recibida de cada transmisor activo y el enlace al transmisor que proporciona la mayor potencia recibida.  

Ejecución de análisis de sistemas de comunicación

Los cálculos de análisis del sistema de comunicación se ejecutan automáticamente para cada área de estudio activa directamente después del cálculo del modelo de propagación.  Alternativamente, el análisis también se puede ejecutar por separado utilizando la opción de ejecución análisis de sistema de comunicación de cálculo > una vez disponibles los resultados de la simulación de propagación inicial.  

Resultados de rendimiento

Figura 4: ubicación de salidas del sistema de comunicación en el árbol de salida.

Una vez finalizado el análisis del sistema de comunicación, los resultados del análisis están disponibles para visualizarlos y trazarlos.  Los resultados de la comunicación se encuentran en una subcarpeta bajo el área de estudio como se muestra en la figura 4.  

Los resultados de la producción se notifican para cada estación base individual en el sistema y para todas las estaciones base que operan juntas.  La figura 5 muestra los niveles de rendimiento en la casa desde el transmisor de nivel inferior y la figura 6 muestra el rendimiento del transmisor de nivel superior.  El rendimiento total cuando ambos transmisores están operando cooperativamente en el sistema de comunicación se muestra en la figura 7.

La salida del transmisor más fuerte, que se muestra en la figura 8, identifica a qué transmisor se vincula el receptor.

Figura 5: rendimiento desde el transmisor de nivel inferior a las rejillas de cobertura. 

Figura 6: rendimiento desde el transmisor de nivel superior a las rejillas de cobertura.  

Figura 7: rendimiento combinado de los transmisores de nivel inferior y superior.

Figura 8: identificación del enrutador que proporciona la mayor potencia a la ubicación del receptor.  El rojo indica que el transmisor de nivel inferior y el verde indican el transmisor de nivel superior.

La capacidad del canal basada en el teorema de Shannon-Hartley es otra salida proporcionada con el análisis de rendimiento.  La capacidad proporciona una tasa de rendimiento máxima ideal que teóricamente podría lograrse para el SINR y el ancho de banda del sistema de comunicación que opera en el entorno dado.  La figura 9 muestra la capacidad dentro de la casa para el sistema de dos transmisores.  El rendimiento teórico máximo pronosticado por el cálculo de capacidad es 1500 Mbit/seg, que está muy por encima de la velocidad máxima alcanzable de 390 Mbit/seg utilizado por 802.11 AC con un ancho de banda de 80 MHz (QAM 256, con una tasa de codificación de 5/6). 

 

Figura 9: capacidad del canal para los transmisores superior e inferior.

 

Límite de rendimiento

Figura 10: corte de rendimiento para el sistema transmisor combinado a la rejilla del receptor de nivel inferior.

Desde la ventana de propiedades de las salidas de rendimiento, los usuarios pueden introducir un valor de "límite de rendimiento" y mostrar el porcentaje de puntos receptores que cumplen o superan ese nivel.  Esto proporciona una métrica útil para cuantificar la cobertura de rendimiento de un conjunto de receptores.  Por ejemplo, si se desea una tasa de rendimiento de 200 Mbit/seg, el 84,90% de los receptores de la rejilla inferior cumplen este criterio cuando ambos routers transmisores están incluidos en el sistema de comunicación.

Las tasas de corte de rendimiento basadas en el transmisor y el receptor se establecen en 200 Mbit/seg para el proyecto de la casa se presentan en la tabla 1.  El sistema de comunicación que utiliza ambos transmisores como estaciones base proporciona velocidades de procesamiento de 200 MBit/seg a 83,45% de las ubicaciones de los receptores muestreados.  Alternativamente, también podemos ver que si sólo una ubicación del transmisor podría ser utilizado, la ubicación en el nivel superior de la casa proporcionaría la 200 MBit/sec tasas a la mayoría de las ubicaciones.

Tabla 1: porcentaje de puntos receptores que alcanzan una tasa de rendimiento de 200 Mbit/seg.

Tabla 2: porcentaje de puntos receptores logrando una tasa de rendimiento de 200 Mbit/seg con dos flujos de datos

Cobertura de rendimiento con dos flujos de datos

los sistemas WiFi 802.11 AC pueden alcanzar velocidades de datos más elevadas estableciendo múltiples transmisiones entre el router emisor y el receptor.  Para investigar la mejora de la cobertura, se creó un sistema de comunicación adicional utilizando dos flujos de datos y los resultados se procesaron rápidamente con el modo de cálculo ejecutar-> COMM System Analysis.  Los resultados de dos flujos de datos se presentan en la tabla 2.  Con dos secuencias de datos, el número total de receptores alcanzando la velocidad de producción deseada de 200 MBit/seg aumentó de 83,45% a 93,20%.

Conclusión

El análisis del sistema de comunicación de InSite inalámbrico proporciona capacidades para estimar las tasas de rendimiento para los sistemas LTE, WiMAX, 802.11 n y 802.11 AC.  Estos sistemas pueden contener múltiples transmisores y conjuntos de receptores y proporcionar a los usuarios opciones para ajustar el ruido y los niveles de interferencia en la escena.  El método de corte de rendimiento proporciona un único valor que puede utilizarse para cuantificar y comparar configuraciones de sistema competidoras.