sire net manual 2

SIRENET

Román Lara C. Redes Inalámbricas y Comunicaciones Móviles

MAESTRIA EN REDES DE INFORMACION Y CONECTIVIDADDepartamento de Eléctrica y ElectrónicaEscuela Politécnica del Ejercito - ESPE

1. Introducción 2. Mapas y herramientas asociadas 3. Cálculo de cobertura en entorno rural 4. Mejora de la cobertura

ResumenResumen


5. Cobertura en entorno urbano 6. Cobertura en sentido ascendente 7. Efecto del diagrama de radiación Apéndice A. Guardar y recuperar datos Apéndice B. Características de antena

1. Introducción1. Introducción


SIRENET (SImulation of RadioElectric NETworks) es una aplicación informática que facilita la planificación y gestión de redes radio.

SIRENET complementa en un mismo programa un potente Sistema de Información Geográfica que permite la



Información Geográfica que permite la representación de entidades y simulaciones radioeléctricas sobre cartografía digital, con los algoritmos de cálculo más difundidos y reconocidos a nivel internacional en materia de comunicaciones inalámbricas.



Ejecute el programa Sirenet.

2. Mapas y herramientas asociadas2. Mapas y herramientas asociadas


Cree un proyecto (Proyecto|Nuevo) con el nombre Práctica 1, o cualquier otro que considere adecuado. En este proyecto se irán guardando todos los estudios relacionados con esta práctica.

Cree un estudio de cobertura (Estudio|Nuevo|Parametrización de estaciones|Cobertura) definido de la siguiente manera.



g

En la pestaña Estudio introduzca un nombre y asocie el estudio al proyecto que



nombre, y asocie el estudio al proyecto que acaba de crear.

Defina el servicio del estudio (botón Editar) como Móvil, terrestre, PMT, Digital, GSM-900, P-GSM-900, down, base-móvil.



En la pestaña de datos Cartografía seleccione el sistema de coordenadas 1 (sistema de proyección UTM, huso 17).

Seleccione como Modelo Digital del Terreno el mapa Ecuador 100 m y



Ecuador_100 m, y como Capa de visualización use Ecuador_vis1 o Ecuador_vis2.

En la pestaña Cobertura seleccione como magnitud de



grepresentación de resultados la Potencia, y como unidad dBm.

Al pulsar el botón Aceptar aparecerá en pantalla el mapa



p pde visualización seleccionado.

A la izquierda se muestra información relativa al estudio. En la parte superior aparecen las barras de menús, e inmediatamente debajo se sitúa la barra de herramientas, que



qcontiene algunas de las opciones más utilizadas de la barra de menús.

Mediante el menú desplegable se puede modificar el mapa de visualización actual.

Puede cambiar la escala de visualización



Puede cambiar la escala de visualización pulsando los botones Zoom in, Zoom out o Zoom 1:1 y seleccionando un punto del mapa. Para moverse por el mapa pulse el botón Scroll de la barra de herramientas, y arrastre el mapa con el ratón.

Mediante el botón Modo dibujo se accede a una barra con nuevas funciones en la parte inferior de la ventana. Pruebe las descritas a continuación.



Pulsando los botones Distancia o Perfil puede definir una línea poligonal utilizando el botón primario del ratón, y al pulsar el secundario se muestra información correspondiente a dicha línea.

El botón L. Vista permite definir una zona rectangular y un punto del mapa, y muestra la parte visible (en línea recta) de dicha zona desde una cierta altura por encima del punto



p pseleccionado.

Los dos botones Líneas de Nivel permiten definir una zona rectangular sobre la que se representan, respectivamente, una o varias líneas de nivel.

El botón Visualización 3D permite representar el relieve en tres dimensiones, con el mapa de visualización superpuesto.



La representación se genera de la siguiente forma: primero se define la zona que se va a visualizar, después el punto desde el que se genera la vista, y por último la dirección de observación.

En la pantalla de visualización aparece además una barra de herramientas mediante la que se pueden hacer diversos desplazamientos, giros y modificaciones de la



p g yrepresentación.

Para volver al modo normal, vuelva a pulsar el botón Modo dibujo.

En este apartado se realiza un estudio de cobertura de una hipotética estación base situada en entorno rural.

3. Cálculo de cobertura 3. Cálculo de cobertura enen entorno entorno ruralrural


situada en entorno rural.

En el estudio de cobertura que ha creado, pulse el botón Transmisor (o selección el menú Cobertura|transmisor|nuevo para crear una estación base, y sitúela en cualquier punto del mapa.

Defina los siguientes parámetros para la estación base, que actúa como transmisora:

• Coordenadas: X: 774567 60 m; Y: -15 37m



• Coordenadas: X: 774567.60 m; Y: -15.37m (sistema de coordenadas UTM 17).

• Polarización: vertical.• Frecuencia de referencia: 960 MHz (extremo

superior de la banda descendente de GSM-900).

• Antena: dipolo en λ/2 (half-wave dipole). En un sistema real se utilizarán antenas más directivas; sin embargo, por simplicidad se va



directivas; sin embargo, por simplicidad se va a utilizar esta antena, que es omnidireccional en el plano horizontal.

• Potencia: 2 W• Altura: 30 m.

• Mantenga para los demás parámetros sus valores por defecto. Si necesita modificar los parámetros de la estación base una vez



parámetros de la estación base una vez creada, puede acceder nuevamente por medio del botón indicado (o Cobertura|transmisor|modificar).

Defina las siguientes características del receptor del terminal móvil (botón Receptor):



• Polarización: vertical.• Frecuencia: 960 MHz.• El receptor tiene una sensibilidad de −103

dBm.

• Antena isótropa de ganancia 0 dBi. Compruebe que el programa tiene definida una antena con estas características. Para



una antena con estas características. Para ver los parámetros de una antena, selecciónela en el menú desplegable y pulse Editar| Modificar|Diag. copolar|Modificar.

• Altura: 1,5 m.

Seleccione una zona de cobertura aproximadamente cuadrada de lado 30 km centrada en la estación base (botón Área).



centrada en la estación base (botón Área).

Para definir el modelo de propagación que se va a emplear se utiliza la opción Modificar estudio del menú Cobertura, mediante la cual se accede a los parámetros del estudio.

En la pestaña Cobertura, menú desplegable Método de cálculo, observe que están definidos varios modelos.



definidos varios modelos.

Para ver sus parámetros pulse Parámetros|Modificar.

El modelo en Sirenet se define por medio del método de cálculo utilizado (Okumura-Hata, Rec. P.526 del UIT-R, etc), la resolución del



Rec. P.526 del UIT R, etc), la resolución del cálculo y parámetros adicionales, algunos de los cuales dependen del método seleccionado.

Defina, o compruebe que están ya definidos, los siguientes modelos de cálculo, y asígneles un nombre representativo.



asígneles un nombre representativo.

No utilice corrección estadística ni efecto de lluvia o gases. Para el factor de modificación del radio terrestre utilice el valor estándar de 4/3.

1. Okumura-Hata en medio rural con resolución de 100 m.2 Rec 526 UIT-R con resolución de 100 m



2. Rec. 526 UIT-R con resolución de 100 m.3. Método LOS con resolución de 100 m. Este método considera propagación en espacio libre si existe visión directa, y atenuación infinita en caso contrario.

Fije el primero de los modelos anteriores para el cálculo de la cobertura, y pulse el botón Calcular.



Calcular.

Si el botón está desactivado significa que falta algún parámetro por definir; en ese caso revise los parámetros.

Al finalizar el proceso de cálculo de la cobertura, aparece representada mediante un código de colores, el cual se indica en la



código de colores, el cual se indica en la leyenda situada en parte inferior de la zona izquierda de la ventana. Puede modificar los colores y los intervalos de representación pulsando dos veces sobre dicha leyenda.

Una vez calculada la cobertura, puede modificar el mapa de visualización sobre la que se representa. Puede modificar también



que se representa. Puede modificar también el factor de transparencia de la representación de cobertura, mediante la barra de deslizamiento situada en la parte derecha de la barra de herramientas.

En Sirenet se da el nombre de capas a los distintos tipos de información que se representan en la ventana del mapa.



representan en la ventana del mapa.

Pulsando el botón Capas se pueden activar y desactivar capas o modificar propiedades de cada una, así como activar o desactivar la información mostrada en la parte izquierda de la ventana principal.



Por ejemplo, al mapa de visualización le corresponde la capa Mapa, y la representación de la cobertura da lugar a la



representación de la cobertura da lugar a la capa Resultados del estudio.Es posible que la cobertura parezca diferente respecto a la que se ve sobre otro Mapa. Ello puede deberse al valor del parámetro Resaltado de fondo de la capa Resultados del estudio.

Ajuste dicho parámetro para conseguir una visualización adecuada.



Observará que la distancia de cobertura no es la misma en todas las direcciones. Teniendo en cuenta el modelo de cálculo utilizado, por qué esto es así?. Puede resultarle útil la herramienta Perfil del Modo dibujo.

Realice el cálculo de la cobertura para los restantes modelos de propagación anteriormente definidos. Observe e interprete



anteriormente definidos. Observe e interprete las diferencias entre los modelos, en términos de forma de la zona de cobertura y tiempo de cálculo.

Donde aparezcan huecos de cobertura, trate de identificar la razón. Para hacer la comparación, se recomienda crear una copia



comparación, se recomienda crear una copia del estudio (Estudio| Guardar como) para cada método que se vaya a utilizar.

Puede tener varios estudios abiertos simultáneamente.

Tenga en cuenta que al guardar una copia del estudio no se guarda una copia del transmisor, sino que se utiliza el mismo.



transmisor, sino que se utiliza el mismo.

Esto implica que si se hace un cambio en un parámetro de un transmisor, afectará a todos los estudios en los que aparezca dicho transmisor.

Analice, de acuerdo con los modelos de Okumura-Hata y Rec. P. 526 del UIT-R, la mejora de cobertura que se obtiene por medio de los siguientes cambios:

4. Mejora de la cobertura4. Mejora de la cobertura


g

1. Mover la estación base a un punto más alto. Utilice para ello la opción Optimizar punto, que está en la ventana de parámetros del transmisor, con un radio de búsqueda de 3 km.

2. Incrementar la altura en 10 ó en 20 m.3. Incrementar la potencia en 6 dB.

C ál d l i i t á l



Cuál de las opciones incrementa más la cobertura en la zona bajo estudio?. Por qué?.A continuación se va a probar el efecto de los cambios indicados en una zona montañosa. Para ello es necesario crear un nuevo estudio con un nuevo transmisor.

En vez de definir otra vez todos los parámetros, puede usar el siguiente procedimiento. Cree una copia del transmisor, pulsando el botón Modo gestión,



p gaccediendo a Gestión|Duplicar y seleccionando el transmisor.

Al acabar, vuelva a pulsar el botón para volver al modo normal. A continuación, cree una copia del estudio actual (Estudio|Guardar como, cambie el transmisor



(Cobertura|Transmisor|Cambiar) para utilizar el que acaba de crear, y sitúelo en una zona montañosa.

En este apartado se comparan varios métodos de propagación en entorno urbano.Cree un estudio de cobertura con el mapa digital del terreno y mapa de visualización.

5. Cobertura en entorno urbano5. Cobertura en entorno urbano


digital del terreno y mapa de visualización. Defina una estación base (transmisor) con los siguientes parámetros:

• Coordenadas: X: 777089.55; Y: -24756.77 m.• Polarización: vertical.• Frecuencia de referencia: 960 MHz.

• Antena: dipolo en λ/2 (half-wave dipole).• Potencia: 43 dBm.• Altura: 4 m (altura de la torre situada sobre el

edificio)



edificio).

Para el receptor considere una sensibilidad de −100 dBm y el resto de parámetros como en los apartados anteriores.

Compare la zona de cobertura que resulta utilizando los siguientes modelos:

1 Okumura-Hata en ciudad grande



1. Okumura-Hata en ciudad grande, resolución de 10 m.2. Difracción urbano, resolución de 2 m. Este modelo, propio de Sirenet, tiene en cuenta la difracción en entornos urbanos y es aplicable principalmente para frecuencias de

microondas, por lo que puede sobreestimar las pérdidas por difracción a la frecuencia que se está considerando. Qué diferencias obtiene entre los métodos



Qué diferencias obtiene entre los métodos utilizados? Puede utilizar la Visualización 3D para ver el efecto del relieve del terreno sobre la cobertura; para observar mejor dicha visualización se recomienda desactivar la capa Mapa.

Considere la siguiente situación. Se desea estimar la cobertura con un modelo tipo Okumura-Hata para ciudad grande. Se ha observado que, en el entorno bajo estudio,



q jlos resultados que produce el modelo de Okumura-Hata son demasiado optimistas, por lo que se incluye un término de pérdida adicional por difracción de los obstáculos interpuestos.

A partir de medidas, se estima que dicho término se puede aproximar como 0,3 por la pérdida de difracción calculada según la Rec. P.526 del UIT-R. Así, el modelo de cálculo



completo queda:

Lb(dB) = 69,55 + 26,16 log f(MHz) − 13,82 log ht(m)+(44,9 − 6,55 log ht(m)) log d(km) + 0,3Ldifracción.

Para introducir en Sirenet el modelo anterior puede utilizarse el método de cálculo Editable ampliado, que permite definir una fórmula arbitraria para el cálculo de la atenuación,



pincluyendo el efecto de la difracción. La difracción se calcula de acuerdo con el método de Deygout, que es similar a la Rec. P.526 del UIT-R. De acuerdo con esto, de_naen Sirenet el modelo indicado, con resolución de 2 m, y calcule la cobertura.

Tenga en cuenta lo siguiente:

El método Editable ampliado se define introduciendo uno a uno los diferentes



introduciendo uno a uno los diferentes sumandos, cada uno de los cuales puede contener el producto de un coeficiente por un máximo de dos operadores aplicados respectivamente sobre el mismo número de variables.

El método distingue la altura real de la base sobre el nivel del suelo en su ubicación y la altura efectiva de la base sobre el nivel medio del suelo. El nivel medio del suelo se calcula



de acuerdo con el modelo de Okumura-Hata.

Las variables están en las mismas unidades que en la fórmula de Okumura- Hata.

Comente la cobertura obtenida de acuerdo con el modelo que acaba de definir



Hasta ahora se ha evaluado la cobertura en sentido descendente. Aunque el programa no permite evaluar de forma directa la cobertura en sentido ascendente, es posible obtenerla

6. Cobertura en sentido ascendente6. Cobertura en sentido ascendente


ppor medio de modificaciones en los parámetros del estudio de cobertura.

Considere que en sentido ascendente la potencia de transmisión del móvil es 2 W, la sensibilidad de la estación base −102 dBm, y la frecuencia de referencia es 915 MHz



(extremo superior de la banda ascendente de GSM- 900). Qué enlace es el que limita la cobertura? Razone qué cambios deberá introducir en el estudio de cobertura de Sirenet para observar la cobertura en sentido ascendente.

Calcule la cobertura ascendente, utilizando el modelo editable definido en el apartado 5. Si se desprecia el efecto de variación de cobertura debido a la frecuencia, cómo se



pueden visualizar simultáneamente en un solo estudio las coberturas descendente y ascendente?

En este apartado se analiza el efecto del diagrama de radiación de la antena de la estación base.

7. Efecto del diagrama de radiación7. Efecto del diagrama de radiación


Una antena se define en Sirenet por medio de su sus diagramas de radiación copolar y contrapolar. En las bandas de frecuencias utilizadas en comunicaciones móviles la despolarización de la señal es alta.

Por este motivo, es habitual utilizar sólo el diagrama copolar (es decir, el relativo a la polarización transmitida). El diagrama se define en Sirenet por medio de la ganancia,



p gun diagrama horizontal normalizado (valor máximo 0 dB) y uno o varios diagramas verticales normalizados. En función de cómo se especifique cada uno de estos elementos, existen en Sirenet cuatro tipos de antena:

Isótropa: se consideran diagramas omnidireccionales en el plano horizontal y vertical, por lo que no es necesario definirlos. Se especifica sólo la ganancia.



p gOmnidireccional por puntos: se considera diagrama omnidireccional en el plano horizontal. La antena se define por medio del diagrama vertical y la ganancia. El diagrama vertical se especifica mediante pares de acimut y atenuación.

Omnidireccional por fórmula: como la anterior, pero utiliza una fórmula en vez de pares de puntos.



Directiva: se definen el diagrama horizontal, uno o varios verticales y la ganancia. Cada diagrama vertical corresponde al corte del diagrama total por un plano correspondiente a un cierto acimut. Usualmente se introduce sólo el correspondiente a acimut 0º.

Defina en Sirenet la antena cuyos datos figuran en el apéndice B. Para ello, en la ventana de parámetros del transmisor pulse el botón Editar situado junto al menú



jdesplegable de selección de antena, y a continuación seleccione Nueva|Diag. copolar|nuevo|directivo. Introduzca los diagramas de radiación y la ganancia. No es necesario que se definan de forma muy exacta.

Considere ahora que la estación base utiliza la antena directiva que acaba de crear. En el programa, dónde debe seleccionarse la nueva antena para ver la cobertura en



psentido descendente: en el transmisor o en el receptor? Y en sentido ascendente? Calcule la cobertura en sentido ascendente con la antena que acaba de crear, utilizando para los demás datos los valores del apartado

Compruebe y comente el efecto de variar la orientación de la antena en acimut.

En sistemas comunicaciones móviles sobre



En sistemas comunicaciones móviles, sobre todo en entorno urbano, es habitual inclinar verticalmente la antena, típicamente entre 0º y 10º hacia abajo, para concentrar la radiación en la zona de cobertura deseada y para reducir la interferencia sobre la zona de cobertura de las bases.

La interferencia puede evaluarse de forma aproximada en el propio estudio de cobertura, observando la zona en la cual el nivel recibido es menor o igual a la potencia



g pmediana necesaria reducida en un valor R (dB).

Así, los puntos en los que se verifique dicha condición, suponiendo que estuvieran siendo cubiertos por otra base, tendrían un valor mediano de la relación señal



deseada/interferencia mayor o igual a R. Por el contrario, en los puntos en los que esa condición no se verifique la relación podrían ser inferiores, dependiendo del nivel de señal deseada (desconocido).

El valor de R debe elegirse como el valor mínimo admisible para la relación portadora/interferencia más un margen por variación de la interferencia.



Suponiendo R = 12 dB, modifique la inclinación de la antena y observe cómo cambian la zona de cobertura y la zona en la que puede haber interferencia.Comente los resultados.

Al grabar el estudio, Sirenet crea varios archivos en ciertas carpetas del disco duro. Sin embargo, los nombres de dichos archivos

Apéndice A Guardar y recuperar Apéndice A Guardar y recuperar datosdatos


Sin embargo, los nombres de dichos archivos no guardan relación directa con el nombre del estudio. Para hacer una copia de seguridad del estudio (por ejemplo, para continuar trabajando otro día) puede utilizarse la opción Datos|exportación|estudio.

Es posible también exportar un proyecto completo, con Datos|exportación|proyecto. La exportación genera uno o varios archivos, que

Apéndice A Guardar y recuperar Apéndice A Guardar y recuperar datosdatos


exportación genera uno o varios archivos, que son los que deben conservarse. Para importar los datos se utiliza Datos|importar|wsd y se selecciona, de los archivos generados en la exportación, el de extensión .wsd; los restantes archivos generados, si los hay, deben estar en la misma carpeta.

En las páginas siguientes se indican las características de la antena utilizada en el apartado 7 (catálogo del fabricante), y los

ApéndiceApéndice B Características de antenaB Características de antena


apartado 7 (catálogo del fabricante), y los diagramas de radiación horizontal y vertical ampliados.

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