Modellierung eines Ad-hoc-Netzwerks mit Transceivern in einem urbanen Umfeld

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Ad-hoc-Peer-to-Peer-Netze können in Notsituationen, in denen feste Infrastrukturen wie Basisstationen möglicherweise nicht verfügbar sind, eine zuverlässige Kommunikation gewährleisten. Ein mobiles Ad-hoc-Netzwerk (MANET) ist ein selbstkonfigurierendes Netzwerk von mobilen Geräten, die ohne Infrastrukturen oder Kabel verbunden sind. Diese Netzwerke arbeiten unabhängig voneinander und können aus einem oder mehreren Transceivern bestehen. Die Einführung von Transceivern durch Remcom bietet eine schnelle Möglichkeit, Ad-hoc-Netzwerke einzurichten und zu modellieren, bei denen Knoten sowohl als Sender als auch als Empfänger fungieren können. Das hier beschriebene Szenario basiert weitgehend auf dem im AT&T-Artikel beschriebenen Szenario, Skalierbarer Ad Hoc Wireless Geocast.

Betrachten Sie ein Stadtgebiet, das von zwei konventionellen Dach-Basisstationen mit 2,154 GHz versorgt wird. Es gibt vier Mobilfunknutzer auf Straßenebene, die derzeit mit der Basisstation 2 kommunizieren, wenn ein Notfall eintritt, wodurch die Basisstation 2 außer Betrieb genommen wird. Darüber hinaus erfordert die Schwere des Notfalls, dass die Anwohner den Bereich um die Basisstation 2 evakuieren (Abbildung 1).

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Ad-hoc-Netzwerk-Szenarios.

 

Ein Ad-hoc-Netzwerk mit Peer-to-Peer-Kommunikation zwischen Mobiltelefonen kann den Verlust der Basisstation 2 überwinden, andere Mobilfunknutzer auf die Situation aufmerksam machen und ihnen raten, das Gebiet zu verlassen.

Um ein solches Szenario zu simulieren, hat Remcom ein Wireless InSite-Projekt mit urbaner Geometrie und flachem Gelände erstellt, das einen Teil des Dupont Circle in Washington, DC, darstellt und eine Fläche von etwa 700 x 1050 Metern abdeckt. Für die Darstellung der auf dem Dach installierten Basisstationen wurden zwei Sender mit je einer vertikalen Halbwellen-Dipolantenne mit 2,154 GHz realisiert. Die Mobiltelefone auf Straßenebene wurden durch vier Sende-Empfänger repräsentiert. Das GPU-beschleunigte 3D-Strahlenmodell X3D von Remcom wurde so konfiguriert, dass es Pfade mit bis zu fünf Reflexionen und einer Beugung beinhaltet.

Abbildung 2 zeigt die empfangene Leistungsabdeckung, wenn beide Basisstationen aktiv sind.

Abbildung 2: Empfangene Leistung von den Basisstationen 1 und 2.

 

Tabelle 1 zeigt die empfangene Leistung von jeder der beiden aktiven Basisstationen an die vier Mobiltelefone. Bei einem Grenzwert des Mobilfunksignals von -90 dBm können die Mobiltelefone 2 und 4 eine Verbindung zur Basisstation 1 oder Basisstation 2 herstellen, während die Mobiltelefone 1 und 3 nur eine Verbindung zur Basisstation 2 herstellen können.

Tabelle 1: Von den beiden Basisstationen wurde Strom an Mobilfunkstandorten empfangen.

 

Wenn Station 2 außer Betrieb genommen wird, ist die Abdeckung begrenzt, wie in: "Fehler! Referenzquelle nicht gefunden." Die Signalstärke von Basisstation 1 ist zu niedrig, um eine Verbindung zu den Mobiltelefonen 1 und 3 herzustellen; die Mobiltelefone 2 und 4 haben jedoch eine ausreichende Signalstärke, um mit der Basisstation 1 zu kommunizieren und können die Notfallinformationen in ihrer unmittelbaren Umgebung erneut ausstrahlen, wie in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3: Strom von der Basisstation 1, nachdem die Basisstation 2 außer Betrieb genommen wurde.

 

Durch Peer-to-Peer-Kommunikation kann das Mobiltelefon 2 eine Nachricht senden, die von diesen Telefonen empfangen werden kann, indem es mit dem Mobiltelefon 1 mit einem Signalpegel von -54.671 dBm und dem Mobiltelefon 3 mit einem Signalpegel von -53.369 dBm kommuniziert (Tabelle 2).

Tabelle 2: Empfangene Leistung (dBm) im Ad-hoc-Netz des Mobiltelefons.

 

Da die Mobiltelefone 1 und 3 das Signal empfangen, senden sie es auch erneut an die Umgebung. Da alle vier Mobiltelefone ein Ad-hoc-Netz bilden und das Signal übertragen, überkompensiert der Beitrag der Mobilfunksender die verlorene Reichweite der Basisstation 2 (Abbildung 4).

Abbildung 4: Abdeckung von Basisstation 1 und den vier Straßenmobiltelefonen.

 

Der Einsatz von Transceivern macht es einfach, Sende- und Empfangsantennen in einer einzigen Position zu platzieren. In diesem Beispiel verwendete Remcom Sende-Empfänger für die Mobiltelefone und rationalisierte den Prozess der Einrichtung der Mobiltelefone und Basisstationen zur Simulation eines mobilen Ad-hoc-Netzes.

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