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Modelo de Cobertura en Redes Inalámbricas basada en Radiosidad por Refinamiento Progresivo D. Néstor García Fernández Director: Dr. D. Juan Manuel Cueva Lovelle Universidad de Oviedo – Departamento de Informática Tesis Doctoral

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  • Modelo de Cobertura en RedesInalmbricas basada en Radiosidadpor Refinamiento Progresivo D. Nstor Garca Fernndez

    Director: Dr. D. Juan Manuel Cueva LovelleUniversidad de Oviedo Departamento de InformticaTesis Doctoral

    *

    Marzo de 2006*ContenidoIntroduccinEstudio de Modelos de PropagacinObjetivosDiseo del ModeloPrototipoPruebas y ResultadosConclusionesLneas de Investigacin Futuras

    Tesis Doctoral

    *

    Marzo de 2006*ModelosRepresentaciones simplificadas de la realidad por medio de un conjunto de restricciones e hiptesisSe usan para explicar patrones de comportamiento que se observan en el mundo realLos modelos se consideran aceptables en base a:si pueden explicar y predecir comportamientossi son consistentes con otros conocimientos contrastadosCuando se obtienen nuevos datos son susceptibles de ser revisados o descartados

    Introduccin

    *Se ha diseado un modelo, que como representacin simplificada de la realidad, permita explicar el comportamiento de la propagacin de seales radioelctricas en interiores.Como modelo que es, no se trata de calificarlo como correcto o incorrecto, sino que se va intentar justificar su validez al considerar aceptable la forma en que puede explicar y predecir el comportamiento de las seales radioelctricas, y verificar que es consistente con otros conocimientos contrastados.Adems, tampoco se puede considerar como definitivo, y es susceptible de ser revisado o descartado si se obtienen nuevos datos que lo contradicen.

    Marzo de 2006*Evolucin1997 - 802.111999 - 802.11b - 802.11a2002 - 802.11g2006 - 802.11n2005/? - WiMax

    Redes InalmbricasIntroduccin

    *Es un modelo de propagacin en redes inalmbricas, y en particular en redes que utilizan el estndar 802.11b o 802.11g.En este tipo de redes, por el tipo de propagacin y por la limitaciones en uso del espectro radioelctrico impuestas por las autoridades de comunicaciones, existe una limitacin en el nmero de canales simultneos que pueden recibirse en un determinado punto. Si no se configuran correctamente los puntos de acceso, puede darse el caso de que se produzcan interferencias entre ellos, y que la seal se degrade y se pierda la conexin, o que disminuya la velocidad de conexin y el rendimiento.La forma de situar los puntos de acceso se debe hacer de forma que no se reciba seal de ms de 3 puntos de acceso simultneamente.

    Marzo de 2006*Uso de RadiosidadUtilizada inicialmente para simulacin de transferencias de calor radiante entre superficiesPosteriormente se adapt para simulacin de iluminacinEn esta tesis se utiliza por primera vez para simulacin de cobertura en redes inalmbricas

    Introduccin

    *La tcnica de radiosidad se utiliz inicialmente en termodinmica para la simulacin de transferencias de calor.Posteriormente se adapt para la simulacin de iluminacin, pudiendo usarse de forma complementaria a Ray-TracingEn esta tesis se utiliza por primera vez (en lo que se ha podido comprobar) para la simulacin de cobertura en redes inalmbricas, con la posibilidad de ser utilizada de forma complementaria a algn modelo de propagacin directa.

    Marzo de 2006*ContenidoIntroduccinEstudio de Modelos de PropagacinObjetivosDiseo del ModeloPrototipoPruebas y ResultadosConclusionesLneas de Investigacin Futuras

    Tesis Doctoral

    *Se han estudiado diversos modelos de propagacin que se van a presentan brevemente. La mayora de ellos, se han implementado en el prototipo para compararlos con el nuevo modelo presentado

    Marzo de 2006*Modelos INDOOR INDOOR vs OUTDOORLas distancias cubiertas son mucho ms pequeasEl componente variable del entorno es mucho mayor

    Importancia de un buen modeloPredecir el tamao de las reas que se pueden cubrir con un nico AP.Planificar la ubicacin de las celdas de modo que, an utilizando la misma frecuencia, no se interfieran ni causen errores

    Estudio de Modelos de Propagacin

    *La mayor parte de los modelos de propagacin existentes son modelos de exteriores o OUTDOOR. Esto es normal si tenemos en cuenta que las comunicaciones por radio llevan utilizndose muchos aos. Y se ampli su estudio con la aparicin de la televisin.Las necesidades de comunicacin en ambos sentidos provocada por la telefona mvil tambin ha generado numerosos estudios sobre el tema.Las comunicaciones INDOOR empiezan a tener una gran expansin con la aparicin de la telefona mvil, y sobre todo con la aparicin de redes locales inalmbricas.El estudio de propagacin en interiores tiene un componente variable dependiente del entorno que influye notablemente en la propagacin.Por otra parte es importante realizar una buena planificacin ya que como las distancias cubiertas con un nico punto de acceso son relativamente pequeas, y ms en interiores; es habitual colocar varios puntos de acceso, y hay que planificar su ubicacin teniendo en cuenta que no debe haber ms de tres puntos de acceso de los que se detecte seal simultneamente.

    Marzo de 2006*Propagacin en el Espacio Libre Ecuacin de Friis:

    Expresada como prdida de trayecto, con ganancias unitarias, y conocida la prdida a una distancia de referencia d0Estudio de Modelos de PropagacinPL (d) = PL(d0) + 20 log (d/d0)

    *La propagacin en el espacio libre se calcula utilizando la ecuacin de Friis.Habitualmente los modelos de propagacin se expresan como prdidas de trayecto y en el caso de la propagacin en el espacio libre, se utiliza en otros modelos de propagacin.Inicialmente fue el modelo de propagacin que se pensaba utilizar en el nuevo modelo diseado para la propagacin por el aire, es decir, hasta alcanzar los obstculos.

    Marzo de 2006*Log-Normal Shadowing Path-Loss Modeln: variable de prdida de trayectoPL(d0): prdida a distancia de referencia X: desviacin tpica de muestras de calibracin

    Estudio de Modelos de PropagacinPL (d) = PL (d0) + 10n log(d/d0) + X

    *Finalmente se opt por utilizar este modelo para la propagacin por el aire por la posibilidad de ser calibrado; y de esta forma, tener en cuenta factores que influyan en la propagacin y que no se han tenido en cuenta explcitamente. Como veremos ms adelante, en nuestro caso la calibracin se debe realizar en LOS.

    n: es una variable de prdida de trayecto que depende del tipo de entorno:Edificios con visin directa: 1,6 a 2Edificios sin visin directa: 2 4Edificios sin visin directa con entre 1 y 3 pisos de separacin: 4 a 6

    Estableciendo un valor de n=2 y de Xsigma = 0 se corresponde con el modelo de propagacin en espacio libre visto en la transparencia anterior

    Marzo de 2006*Modelo de Prdida de Trayecto INDOOR basado en COST 231LFS = perdida en espacio libre entre transmisor y receptorLc = constante de perdidakwi = nmero de paredes de tipo i penetradasn = nmero de suelos penetradosLwi = perdida debida a muro de tipo iLf = perdida entre suelos adyacentesb = parmetro emprico

    Estudio de Modelos de PropagacinL = LFS + Lc + kwi Lwi + n ((n+2)/(n+1) - b) * Lf

    *En este modelo se diferencian los tipos de muros que atraviese la seal, pero se considera que el tipo de suelos es nicoLa constante de prdida Lc se suele fijar a 37 dBY las prdidas tpicas por suelos y muros son:Lf: suelos tpicos 18,3Lw1: muros internos finos o con muchos huecos 3-4Lw2: Muros internos ladrillos, pocos huecos 6-9

    Marzo de 2006*Linear Path Attenuation ModelPLFS: Prdida en espacio librea: coeficiente de atenuacin lineal (calibrado)d: distancia entre transmisor y receptor

    Ejemplo: a=0.47 dB/m en ambiente de oficinasEstudio de Modelos de Propagacin

    *Este modelo no tiene en cuenta ni los muros ni los suelos, por lo que es muy importante ajustar el coeficiente de atenuacin lineal para que proporcione resultados aceptables, y posiblemente haya que hacerlo en base a medidas de campo.

    Marzo de 2006*Dual Slope-ModeldBR: distancia de ruptura: longitud de ondan1: exponente de path loss antes de dBR (PLDS1)n2: exponente de path loss despus de dBR (PLDS2)a0: diferencia entre PLDS y PLFS a la distancia de 1 metro

    Estudio de Modelos de Propagacin

    *Feuerstein y Beyer fueron los autores de este modelo que sostiene que la seal se comporta de forma diferente a partir de una distancia de ruptura. No est descartado utilizar un criterio similar de punto de ruptura en investigaciones posteriores, no necesariamente referido a una distancia, como en este caso, si no posiblemente referido al nmero de obstculos atravesados.En este caso, los exponentes suelen ser de 2 para N1 y 6 ms para N2A0: vara entre 0 y 5 dB

    Marzo de 2006*Keenan-Motley ModelPLMpath loss medido a 1 metro.PLFS path loss en espacio libre, incluyendo prdidas por penetracin a travs de suelos/techos.KF: nmero de suelos/techos penetrados

    Estudio de Modelos de Propagacin

    *Este modelo slo tiene en cuenta el nmero de suelos atravesados, y no el nmero de muros

    Marzo de 2006*Multi-Wall ModelPL1path loss a 1 metroaffactor de atenuacin de suelosawfactor de atenuacin de murosnfnmero de suelos atravesadosnwnmero de muros atravesados

    Estudio de Modelos de Propagacin

    *En este caso se considera nicamente un tipo de suelo y de muro.Si no se atraviesan ni suelos ni muros, se convierte en el modelo de propagacin en el espacio libre con distancia de referencia 1 metro.

    Marzo de 2006*ContenidoIntroduccinEstudio de Modelos de PropagacinObjetivosDiseo del ModeloPrototipoPruebas y ResultadosConclusionesLneas de Investigacin Futuras

    Tesis Doctoral

    *Se van a presentar ahora los objetivos del modelo

    Marzo de 2006*Fundamentales Uso de radiosidad por refinamiento progresivo para calcular intensidades de seal debidas a reflexiones de las seales emitidas Uso de modelos geomtricos de entornos reales tridimensionales sin mucho nivel de detalleObtencin de niveles de cobertura para el diseo de redes inalmbricas en interiores

    Objetivos

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    Marzo de 2006*Complementarios Combinacin de seales reflejadas con algn otro mtodo de propagacin directaCoste computacional aceptablePrototipoInteractivoResultados en diferentes vistasCalibrado con datos de campoComparativas con datos reales

    Objetivos

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    Marzo de 2006*ContenidoIntroduccinEstudio de Modelos de PropagacinObjetivosDiseo del ModeloPrototipoPruebas y ResultadosConclusionesLneas de Investigacin Futuras

    Tesis Doctoral

    *

    Marzo de 2006*Resumen del DiseoUtiliza un modelo geomtrico tridimensional que incluye las caractersticas radioelctricas de los materialesSe usa algn modelo de propagacin para calcular la prdida de seal en el aire (Log-Normal Shadowing Path Loss Model) Se ajusta el modelo en base a medidas de campo que tienen en cuenta factores no considerados explcitamente (calibrado)Se tienen en cuenta el tipo y nmero de obstculos atravesados por la seal, en base a sus caractersticas radioelctricasSe usa Radiosidad por Refinamiento Progresivo para el clculo de las seales reflejadasSe pueden combinar las seales reflejadas con las seales propagadas directamente

    Diseo del Modelo

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    Marzo de 2006*Modelo Geomtrico TridimensionalRelacin de objetos del entornoSituacin geomtricaVrtices, caras, material de composicinDescomposicin de las caras en tringulos (mallado)Relacin de materiales con sus propiedades radioelctricasAtenuacinReflectividadRelacin de puntos de accesoPosicinCaractersticas de radiacin (potencia de emisin, ganancia de la antena, directividad de la seal,...)Relacin de Parches (tringulos del mallado)Relacin de Sensores (slo uno en cada posicin)

    Diseo del Modelo

    *El modelo geomtrico tridimensional se importa desde ficheros ASE (ASCII Scene Export), que se generan desde la herramienta de modelado 3DStudio.Incluye situacin geomtrica de los objetos formados por vrtices, caras, material del que estn compuestos.Las caras se descomponen en tringulos que forman los parches de emisin.De cada material existente en la escena, se almacena sus caractersticas radioelctricas de atenuacin al ser atravesado y de reflectividad como propiedad que indica la cantidad de energa que refleja.Tambin se almacenan los puntos de acceso con su posicin y con sus caractersticas de emisin: potencia, ganancia de la antena, directividad de la seal,...Cada tringulo de las caras se considera un emisor de energa reflejada.La cobertura se calcula en una red de sensores que se distribuye a lo largo de cada planta. En una misma slo se considera un sensor en cada posicin, situado a una altura que se puede configurar, pero no se considera que haya dos sensores en una misma posicin a diferentes alturas.S se pueden tener varios sensores si se encuentran en plantas distintas

    Marzo de 2006*Calibrado del ModeloPropagacin en el Aire Log-Normal Shadowing Path Loss ModelMedidas en LOS (lbulo principal)PL(d0)Medidas para obtener parmetros: n y Xn: media de las variables de prdida calculadas en cada medicin de calibradoX:: desviacin tpica de las desviaciones entre los clculos con n calculada y los datos de campoTiene en cuenta factores de propagacin en el entorno no considerados explcitamenteMedidas en NLOS para ajustar prdidas por penetracin

    Diseo del Modelo

    *En el modelo se debe utilizar algn modelo de propagacin para el clculo de la seal directa por el aire. En este caso se ha decidido utilizar el Log-Normal Shadowing Path Loss Model por los buenos resultados que aporta si se calibra correctamente.La calibracin del modelo de propagacin directa permite tener en cuenta factores de propagacin (ruido, interferencias,...) que no son considerados explcitamente en el modelo.La calibracin del modelo de propagacin directa se realiza en base a medidas de campo realizadas en LOS y a la medida de prdida de trayecto a una distancia de referencia, que por simplicidad se suele hacer a 1 metro.Si se quieren ajustar prdidas por penetracin en los muros del entorno, se pueden realizar medidas de campo para obtener dichos parmetros.

    Marzo de 2006*Propagacin con ObstculosDeteccin de los obstculos (colisiones con tringulos del mallado)Aplicacin de las prdidas estimadas por penetracin en el material del obstculo

    Diseo del Modelo

    TIPO DE OBSTCULOPERDIDAEspacio abierto0 dBVentana (tintado no metlico)3 dBVentana (tintado metlico)5-8 dBMuros finos5-8 dBMuros medios de madera10 dBMuros gruesos15-20 dBMuros muy gruesos20-25 dBSuelo / Techo grueso15-20 dBSuelo / Techo muy grueso20-25 dB

    *La propagacin a travs de los obstculos se basa en el parmetro de atenuacin del material del que est compuesto el obstculo.Para simplificar el algoritmo, se aplica la mitad de la atenuacin del material al entrar en el objeto y la otra mitad al salir.Si no se disponen de medidas de campo que definan la atenuacin de los materiales, se pueden utilizar valores tpicos como los de la tabla mostrada.

    Marzo de 2006*Radiosidad por Refinamiento Progresivo - ISe cumple la ley de conservacin de la energaEnerga reflejada inicial (slo energa de APs)Se cargan de energa slo los parches que reflejan

    Todas las superficies son difusores idealesSe refleja un porcentaje de la seal incidente no penetrada (reflectividad)

    Diseo del Modelo

    *Se entiende por energa inicial la energa reflejada por el conjunto de las caras de la escena como consecuencia de la propagacin directa de la radiacin de los Puntos de Acceso.Inicialmente slo se cargan de energa aquellos parches que reflejan la seal de algn punto de acceso. Y si reciben energa de varios, se utiliza la de mayor intensidad.Como simplificacin se considera que todas las superficies son difusores ideales (lambertianos), es decir que no se tiene en cuenta el ngulo incidente de la seal para reflejarla.De la seal incidente no penetrada se refleja slo un porcentaje, establecido con el parmetro reflectividad del material del que est compuesto.

    Marzo de 2006*Radiosidad por Refinamiento Progresivo - IISe toma como referencia el centro del parche y en los clculos de propagacin se tienen en cuenta las distancias acumuladas

    Se tienen en cuenta los factores de forma para calcular la cantidad (porcentaje) de energa emitida a cada parcheEn iteraciones sucesivas se dispara energa a los parches para su realimentacin (y a los sensores)

    Diseo del Modelo

    *Tambin se simplifica la emisin de cada parche considerando que se emite slo desde el punto central del parche, pero ponderando el rea total del parche.La propagacin de la seal reflejada se calcula utilizando el mismo modelo de propagacin Log-Normal Shadowing Path-Loss Model, pero teniendo en cuenta que la seal tiene su origen en el punto de acceso, por lo que se van acumulando las distancias.La influencia de la energa emitida por un parche en el resto de parches del entorno, se basa en los factores de forma, que definen el porcentaje de la energa que emite un parche, que llega a otro.La realimentacin slo tiene lugar en aquellos parches que reflejan la seal, siguiendo el mismo criterio que con la energa inicial de los puntos de acceso.

    Marzo de 2006*Radiosidad por Refinamiento Progresivo - IIISe cargan parches con energa de APSe dispara la energa del parche ms cargado al restoSe repite hasta que se cumpla la convergencia

    Diseo del Modelo

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    Marzo de 2006*ContenidoIntroduccinEstudio de Modelos de PropagacinObjetivosDiseo del ModeloPrototipoPruebas y ResultadosConclusionesLneas de Investigacin Futuras

    Tesis Doctoral

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    Marzo de 2006*Prototipo Zona WiFiPrediccin de cobertura en diversos modelos de propagacin; inicialmente slo el modelo propuesto en la tesisIntroduccin de medidas de cobertura realesVisualizacin grfica y exportacin de cobertura en cada modelo implementadoComparativas entre todos los modelos y medidas reales

    Prototipo

    *Es una aplicacin que permite calcular la cobertura inalmbrica en un entorno utilizando diversos modelos de propagacin, incluido por supuesto, el modelo propuesto en esta tesis.2 versiones: la primera slo calculaba el modelo propuesto, pero en la segunda se aadieron ms modelos de propagacin para poder realizar comparaciones entre resultadosAdicionalmente a la implementacin de otros modelos de propagacin, se permite tambin introducir datos reales de cobertura para compararlos con los resultados obtenidos por el prototipo.El anlisis de los resultados se puede hacer visualmente, o basndose en los datos de cobertura calculados que se pueden exportar a fichero para analizarlos por otros mtodos.

    Marzo de 2006*Utilizacin del PrototipoPrototipo Medidas de CampoInformacindeConfiguracin3DStudioModelo Planta 0Modelo Planta 1Modelo Planta n...PrototipoZonaWiFiSimulacinCompletaMedidasManualesImgenesen ficherosCobertura en cada sensor/modelo prediccinCobertura en cada sensor medido/modelo prediccinVisualizacinPantalla

    *En primer lugar, se debe obtener el modelo geomtrico tridimensional del entorno. El modelo, se genera utilizando la herramienta 3D Studio, en el que se modelan planta por planta, todos los pisos del edificio en el que requiere aplicar el modelo de propagacin.Desde el 3DStudio se pueden importar planos de edificios en formatos compatibles, por lo que sera factible realizar pruebas de cobertura en edificios an sin construir, y as incluir la infraestructura de red inalmbrica en la propia construccin.Una vez modeladas todas las plantas, se exportan en formato ASE (ASCII Scene Export) a ficheros diferentes (uno por cada planta).Desde el prototipo ZonaWiFi, se importa el modelo introduciendo de forma separada cada planta, empezando por la ms baja, e introducidas en orden ascendente.Una vez cargados los modelos de las plantas en la herramienta, se procede a configurar los parmetros de la aplicacin y de los modelos de propagacin, y a situar y configurar los puntos de acceso.Si el entorno es real y se han tomado medidas de campo para calibrar el modelo, se pueden utilizar los resultados para la configuracin de los modelos de propagacin.En este momento se pueden realizar los clculos de cobertura en alguno o todos de los modelos de propagacin incluidos en el prototipo; y posteriormente, se pasa a analizar los resultados.Se pueden almacenar simulaciones realizadas y volver a cargarlas posteriormente.Si se disponen de medidas de seal tomadas en el entorno, se pueden introducir para que sean consideradas como un modelo de propagacin ms para realizar comparativas.Los resultados de simulacin se muestran en el prototipo en cuanto finaliza la prediccin, pero tambin se pueden exportar a diversos formatos, para su anlisis (como imgenes en ficheros o en html, como datos de seal en cada sensor en un fichero de texto con los datos separados por tabuladores, o como datos de seal en los puntos en los que hay seal medida manualmente)

    Marzo de 2006*ConfiguracinPrototipo

    *Las configuraciones de los modelos de propagacin, se realizan a travs de las opciones de mens correspondientes, e incluso se pueden calcular los parmetros de propagacin directa a partir de un fichero en el que estn por lneas las medidas de calibracin en LOS en pares distancia, seal en dBm.Para cada uno de los materiales que se detecten en las escenas cargadas, se pueden configurar la atenuacin y la reflectividad.De la radiosidad, se puede definir el rea mxima de parche. Este parmetro influye en el nmero de parches en que se van a descomponer las caras de los objetos, y va a tener gran incidencia en el coste computacional. Si un parche supera el rea indicada en este parmetro se dividir en cuatro tringulos mediante lneas que unan los puntos medios de cada lado.La convergencia es el criterio de parada del algoritmo de radiosidad por refinamiento progresivo.Finalmente se define la densidad de sensores en cada planta, la altura a la que se encuentran y el umbral de sensibilidad para que sea representado en pantalla (distinto del umbral de seal almacenado internamente que llega a -150 dBm = 1E-15 mW)

    Marzo de 2006*Puntos de AccesoPrototipo

    *Se pueden configurar cualquier nmero de puntos de acceso, y se mostrar la mejor de las seales recibidas.De cada punto de acceso, se puede ver que adems de su posicin, se configuran sus caractersticas de emisin (potencia y ganancia de la antena), y la directividad de la emisin en todas direcciones (por defecto propagacin isotrpica).Una opcin til de cara a situar un punto de acceso real en el sitio correcto, es la de trasladarlo, que va mostrando interactivamente la posicin en pantalla (un cubo rojo), por lo que no es necesario calcular las coordenadas de la posicin.

    Marzo de 2006*SimulacionesPrototipo

    *Desde el men de predicciones, o desde iconos de acceso directo, se pueden seleccionar los modelos con los que se quieren realizar las predicciones de cobertura (o realizar la prediccin en todos los modelos).Si se selecciona la opcin manual, se pueden cargar medidas reales en el prototipo (de una en una, o cargarlas todas desde un fichero) y tratarlas como un modelo ms de prediccin.Si se comparan, se genera una pgina html con los datos de los modelos de propagacin y las medidas manuales en los puntos en los que hay medidas tomadas.

    Marzo de 2006*Visualizacin y Anlisis de ResultadosPrototipo

    *Los resultados de las simulaciones se muestran visualmente en cuanto finalizan los clculos, pero tambin se pueden exportar a fichero de texto con los datos de un sensor en cada lnea, y separando por tabulaciones las seales obtenidas mediante los modelos que se hayan calculado, incluyendo las medidas manuales si se han introducido.Como el modelo es tridimensional, se pueden realizar todo tipo de movimientos en el punto de vista (giros, acercamientos, etc)Si se selecciona la opcin de Ver comparativa, se muestran nicamente los sensores correspondientes a las posiciones en las que existe medida manual introducida, lo que nos permite ver mejor los resultados de los modelos de propagacin implementados.

    Marzo de 2006*ContenidoIntroduccinEstudio de Modelos de PropagacinObjetivosDiseo del ModeloPrototipoPruebas y ResultadosConclusionesLneas de Investigacin Futuras

    Tesis Doctoral

    *

    Marzo de 2006*Casos de Prueba TericosComparativas con resultados tericosExcepto Multitrayecto y ConjuntaRealizadas en escenarios diversos (No Reales)Suelo cuadrado sin obstculosClaustroPasillosVarias plantasRealizadas con variaciones de las configuracionesCaractersticas de los materialesParmetros de propagacinPuntos de accesoEl prototipo realiza los clculos y responde correctamente en los distintos entornos y a variaciones en las configuraciones

    Pruebas y Resultados

    *Se han realizado los clculos tericos aplicando las frmulas de los modelos de propagacin, para compararlos con los resultados obtenidos por el prototipo.No se han realizado los clculos tericos del mtodo multitrayecto (seales reflejadas) por la complejidad del mismo para realizar los clculos tericos.Se ha comprobado que los modelos estn bien implementados en el prototipo. Los errores que se han detectado son del orden de diezmilsimas de dB, y se deben a errores de redondeo.Tambin se han producido errores en la estimacin de si un sensor se encuentra a un lado u otro de un muro (incluso en el interior del muro) debidos a que la estimacin en la hoja de clculo se ha hecho manualmente y la superficie asignada a cada sensor era de 1 metro cuadrado.Se han realizado pruebas de modificacin de parmetros de los modelos de propagacin, de los materiales, y de los emisores, y en todos los casos el prototipo se ha comportado de acuerdo con los resultados tericos esperados.

    Marzo de 2006*CalibracinMedidas de campo en lnea de visinPermiten ajustar la propagacin por el aire en el modelo de propagacin directa y multitrayectoSe obtienen los parmetros n y XMedidas de campo para obtener atenuacin de muros

    Pruebas y Resultados

    *Para la realizacin de pruebas en casos de entornos reales, se ha realizado la calibracin de los modelos en base a las medidas de campo que se muestran en la tabla.Todas las mediciones se han realizado en LOS, aunque en el caso de mayores distancias, se han tenido que realizar las medidas utilizando pasillos, con las consecuencias que puede tener en los efectos que produce en la propagacin.Se pueden tomar medidas de campo para evaluar la atenuacin en la propagacin que producen distintos muros u obstculos del entorno, o utilizar atenuaciones tpicas.

    Marzo de 2006*Casos de Prueba RealesSe dispone de las medidas de cobertura reales en el entorno

    Pruebas y Resultados

    *Se realizan pruebas en entornos reales, en este caso, se pueden tomar medidas de cobertura reales, y as verificar el modelo propuesto, y tambin el resto de modelos implementados en el prototipo

    Marzo de 2006*Planta baja: Directa - RealesPruebas y Resultados

    *En sta y las siguientes transparencias, se mostrarn los resultados de las pruebas realizadas por los modelos propuestos en la tesis, comparndolas con los resultados reales medidos en el escenario realEl que se muestra es el resultado de la propagacin directa.Se utiliza el modelo Log-Normal Shadowing Path-Loss Model calibrado con datos de campo tomados en el entorno, para la propagacin por el aire, y se tienen en cuenta los muros atravesados, con sus caractersticas de atenuacin.Se puede comprobar que los resultados se aproximan a los datos reales.

    Marzo de 2006*Planta baja: Multitrayecto - RealesPruebas y Resultados Propagacin Multitrayecto

    *ste el es modelo que implementa la radiosidad por refinamiento progresivo. Se comprueba que a poca distancia del punto de acceso, la seal es considerablemente inferior a la seal real. Esto se puede justificar puesto que a corta distancia, la seal directa tiene ms peso que las seales reflejadas.

    Marzo de 2006*Planta baja: Conjunta - RealesPruebas y Resultados Propagacin Conjunta

    *Y estos son los resultados de combinar los modelos anteriores, que mejora los resultados de ambos.

    Marzo de 2006*Planta bajo-cubierta:Comparativas con otros modelosPruebas y Resultados ABCDEFGHJ

    *Esta otra prueba se ha realizado en un entorno bastante enrevesado, con muchos muros de diferentes caractersticas, y con una geometra complicada. Precisamente por eso, se ha estudiado con ms detalle.Se han estudiado los comportamientos en cada una de las lneas comparndolas con datos reales de cobertura y con el resto de modelos de propagacin.En primer lugar se van a mostrar los resultados en conjunto, y posteriormente analizaremos los resultados en algunas de las lneas del grfico

    Marzo de 2006*Planta bajo-cubierta:Directa - RealesPruebas y Resultados Propagacin Directa

    Media de las desviaciones10,7 dBMedia del valor absoluto de las desviaciones15,9 dB

    *En el caso de propagacin directa, se puede apreciar cmo por las caractersticas del entorno, la seal calculada no llega a determinado lugares, en los que s hay cobertura real.Se muestran en la tabla las desviaciones respecto a los datos reales medidos.

    Marzo de 2006*Planta bajo-cubierta: Multitrayecto - RealesPruebas y Resultados Propagacin Multitrayecto

    Media de las desviaciones5,83 dBMedia del valor absoluto de las desviaciones6,36 dB

    *En el modelo que implementa la radiosidad, se mejora considerablemente el resultado, incluso aunque se utilizase sin combinarlo con otro de propagacin directa, ya se obtendran unos resultados aceptables.Se sigue apreciando cmo a corta distancia del punto de acceso, los resultados son inferiores a los reales

    Marzo de 2006*Planta bajo-cubierta: Conjunta - RealesPruebas y Resultados Propagacin Conjunta

    Media de las desviaciones0,53 dBMedia del valor absoluto de las desviaciones6,3 dB

    *Con la combinacin de los modelos anteriores, es cuando se obtienen los mejores resultados.En este caso, se observa que a corta distancia del punto de acceso, el modelo produce mejores resultados de los que realmente hay.

    Marzo de 2006*Planta bajo-cubierta: Lnea APruebas y Resultados APunto de Acceso

    Unidades en dBDirectaMulti-TrayectConjuntaMulti- WallLinear- PathDual- SlopeKeenan- MotleyMedia desviaciones0,857,7-0,3419,07-12,4-11,6-15,92Media valor absoluto desv.4,617,73,9919,713,111,816,4

    *Pasamos a estudiar comparativamente los resultados en varias de las lneas de estudio del entorno. Y se comparan con el resto de modelos implementados en el prototipo.Los sensores en este caso, no tienen lnea de visin directa con el punto de acceso.El modelo propuesto en la tesis es el que mejor se comporta.

    Marzo de 2006*Planta bajo-cubierta: Lnea BPruebas y Resultados BPunto de Acceso

    Unidades en dBDirectaMulti-TrayectConjuntaMulti- WallLinear- PathDual- SlopeKeenan- MotleyMedia desviaciones-2,49,62-2,63-3,4-0,93-3,52-3,14Media valor absoluto desv.6,099,716,26,445,436,526,3

    *Este es el caso de LOS que adems pasa por el punto de acceso, por lo que los datos de multitrayecto son inferiores a los datos reales.Al ser un pasillo, se producen variaciones aparentemente anmalas en los datos reales, debidas a los efectos del pasillo en la seal, que no se muestran en ninguno de los modelos.El hecho de que los sensores estn muy cerca del punto de acceso y en LOS hace que los resultados de el modelo Multitrayecto sean peores que el resto. Pero se corrigen al combinar las seales con la propagacin directa.

    Marzo de 2006*Planta bajo-cubierta: Lnea DPruebas y Resultados DPunto de Acceso

    Unidades en dBDirectaMulti-TrayectConjuntaMulti- WallLinear- PathDual- SlopeKeenan- MotleyMedia desviaciones21,448,516,6934,56-18,6-9,36-25,56Media valor absoluto desv.22,228,517,6734,5618,69,3625,56

    *En este caso, el nmero de muros que atraviesa la seal hace que los modelos que los tienen en cuenta proporcionen unos resultados muy bajos. Y precisamente en este caso es cuando se obtienen los mejores resultados del modelo multitrayecto. Resultados similares se obtienen en las lneas E y F.Se aprecia que los modelos basados nicamente en la distancia dan unas curvas muy planas.

    Marzo de 2006*Planta bajo-cubierta: Lnea HPruebas y Resultados HPunto de Acceso

    Unidades en dBDirectaMulti-TrayectConjuntaMulti- WallLinear- PathDual- SlopeKeenan- MotleyMedia desviaciones2,233,93-2,2827,39-15,17-6,59-21,64Media valor absoluto desv.9,624,415,8029,5815,176,6121,64

    *En este caso, se puede apreciar cmo el modelo multi-wall, al tener en cuenta un nico tipo de muro, se ajusta peor que la propagacin directa, en la que cada muro tiene su propia atenuacin.Tambin es el modelo propuesto el que proporciona los mejores resultados.

    Marzo de 2006*Comparativa TotalPruebas y Resultados

    *Se aprecia la forma lineal de cobertura calculada por los modelos que no tienen en cuenta los muros.

    Marzo de 2006*Comparativa Total con MedidasPruebas y Resultados Dual-Slope

    *Comparando nicamente con los sensores de las posiciones en las que hay medidas reales, se puede observar cmo el modelo propuesto en la tesis es el que mejor se ajusta a los datos reales de cobertura.

    Marzo de 2006*ContenidoIntroduccinEstudio de Modelos de PropagacinObjetivosDiseo del ModeloPrototipoPruebas y ResultadosConclusionesLneas de Investigacin Futuras

    Tesis Doctoral

    *Siguiendo el guin, pasar a presentas las conclusiones

    Marzo de 2006*Resultados DestacablesReutilizacin de tecnologa (Radiosidad) estudiada y utilizada en otros camposUso de modelos geomtricos generados por herramientas comnmente utilizadasModelos geomtricos no necesariamente muy precisosMuchas posibilidades de configuracinCoste computacional aceptable

    Conclusiones

    *Como primer resultado destacable, se considera la reutilizacin de tecnologa ya utilizada y probada en otros campos, en un campo indito como la propagacin de seales de radiofrecuencia en redes inalmbricas.Tambin se utilizan formatos de importacin del entorno geomtrico 3D utilizados por herramientas existentes y ampliamente difundidas.Y la necesidad de precisin del modelo geomtrico no es excesiva, por lo que resulta relativamente fcil modelar cualquier entorno. En el caso de que se disponga de los planos del edificio en formato que sea capaz de importar el 3DStudio, como es el caso de los ms utilizados, se pueden utilizar casi directamente, lo que permite incluso planificar el diseo de las redes inalmbricas antes de la construccin del edificio, e incluir las infraestructuras de red en la construccin (alimentacin de los puntos de acceso, tomas de red).El modelo puede ser calibrado en base a medidas de campo si existe el entorno, para que se ajuste lo mejor posible a dicho entorno. Lo que permite que las predicciones sean ms fiables.Adems, las muchas posibilidades de configuracin tanto del entorno geomtrico, como de los materiales y de los puntos de acceso, permiten representar de forma precisa si se estima necesario en entorno real. Aunque el modelo proporciona resultados aceptables sin demasiada configuracin.Finalmente, el coste computacional entra en unos mrgenes aceptables, aunque no se puede decir que sea en tiempo real.

    Marzo de 2006*Conclusiones GeneralesNuevo modelo de cobertura basado en una tcnica que nunca se haba usado en este campoEs un modelo vlidoEs capaz de predecir el comportamientoSus resultados se ajustan a la realidadEs coherente con los conocimientos tericosEl modelo mejora los resultados de los otros modelos estudiados

    Conclusiones

    *Como conclusiones:Se ha diseado un modelo nuevo utilizando una tcnica que se usa habitualmente en otras reas con muy buenos resultados, pero que en lo que se ha podido comprobar, nunca se haba utilizado en propagacin de seales radioelctricas.El modelo se puede considerar un modelo vlido, puesto que cumple los criterios de validez de modelos en el sentido de que - es capaz de predecir el comportamiento de las seales radioelctricas- Sus resultados se ajustan a la realidad como se ha podido comprobar mediante las pruebas realizadas en entornos reales- Y es coherente con los conocimientos tericos contrastados.Adems, el modelo mejora los resultados de los otros modelos estudiados.

    Marzo de 2006*ContenidoIntroduccinEstudio de Modelos de PropagacinObjetivosDiseo del ModeloPrototipoPruebas y ResultadosConclusionesLneas de Investigacin Futuras

    Tesis Doctoral

    *Respecto a las lneas de investigacin que se originan en el trabajo realizado en la tesis...

    Marzo de 2006*Trabajo y Lneas de Investigacin FuturasEstudio y modelado de la influencia de las personas en los entornos de propagacinCombinacin de Modelos de PropagacinUbicacin automtica de puntos de accesoImplementacin del modelo como librera y/o como servicio remotoAplicacin del modelo a otros estndares de comunicacin inalmbrica

    Lneas de Investigacin Futuras

    *Se plantea el estudio de la influencia de las personas que necesariamente se van a encontrar en los entornos de aplicacin de redes inalmbricas. Como seres compuestos de mayoritariamente de agua y por las caractersticas de absorcin del agua de las seales utilizadas; adems del carcter NO esttico de las personas, plantean un verdadero problema.Una solucin que se suele utilizar pasa por considerar las seales mnimas aceptables ms elevadas, para paliar las atenuaciones cuando haya personas en el entorno, pero tambin se puede pensar en utilizar algn factor posiblemente con cierto componente aleatorio que nos ayude a predecir los resultados.

    Se ha optado por la utilizacin de un modelo de propagacin en LOS, pero no se descarta la utilizacin de algn otro modelo; o incluso de la combinacin de varios modelos dependiendo de algn parmetro como puede ser la distancia, como en el modelo Dual-Slope, o el nmero de obstculos atravesados.

    Como aplicacin inmediata del modelo, se puede plantear el que se pueda descubrir el nmero y ubicacin ptimos de los puntos de acceso, para lograr los objetivos de cobertura deseados.

    Y como servicio prestado a distintos usuarios se plantea tambin la implementacin como librera que pueda ser invocada, o como servicio remoto que permita a clientes obtener los resultados de la aplicacin del modelo de propagacin a sus entornos. Puede ser construyendo una aplicacin web interactiva, o enviando los resultados en datos o en imgenes.

    El modelo propuesto se ha estudiado para los estndares 802.11b y 802.11g, pero se puede adaptar a otros estndares, en algunos casos se puede aplicar adaptando las configuraciones, por ejemplo si se cambian las frecuencias pueden cambiar las atenuaciones de los obstculos, y eso se podra hacer directamente; pero para otros casos quiz se deba cambiar el modelo de propagacin en LOS.En cualquier caso, por su diseo es evidente que slo es aplicable en entornos en los que tengan importancia las seales reflejadas, pero esto no lo restringe a entornos INDOOR. Por ejemplo, en comunicaciones inalmbricas dentro de las ciudades tambin puede ser interesante aplicar el modelo diseado en esta tesis.

    Marzo de 2006*Publicaciones DerivadasPublicaciones Nstor Garca, Juan M. Cueva, Daniel Gayo, Agustn Cernuda and Juan Ramn Garca: Coverage Model in Wireless Networks based on Progressive Refinement Radiosity.International Conference on Artificial Intelligence IC-AI'04 Las Vegas (USA) - CSRA Press. ISBN 1-932415-31-9 pp. 24- 31Nstor Garca, Juan M. Cueva, Benjamn Lpez and M. Cndida Luengo: Use of Progressive Refinement Radiosity to Model Wireless Indoor Propagation.EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2006 (pendiente de aceptacin)

    *De momento, las publicaciones derivadas son las que se muestran, pero la tesis se plantea como un punto de partida, no como un destino final.

  • Modelo de Cobertura en RedesInalmbricas basada en Radiosidadpor Refinamiento Progresivo D. Nstor Garca FernndezMarzo 2006Universidad de Oviedo Departamento de InformticaTesis DoctoralFin de la Presentacin

    *Y con esto termino la exposicin y quedo a su disposicin para responder a las cuestiones que deseen plantearme...

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    *Se ha diseado un modelo, que como representacin simplificada de la realidad, permita explicar el comportamiento de la propagacin de seales radioelctricas en interiores.Como modelo que es, no se trata de calificarlo como correcto o incorrecto, sino que se va intentar justificar su validez al considerar aceptable la forma en que puede explicar y predecir el comportamiento de las seales radioelctricas, y verificar que es consistente con otros conocimientos contrastados.Adems, tampoco se puede considerar como definitivo, y es susceptible de ser revisado o descartado si se obtienen nuevos datos que lo contradicen.*Es un modelo de propagacin en redes inalmbricas, y en particular en redes que utilizan el estndar 802.11b o 802.11g.En este tipo de redes, por el tipo de propagacin y por la limitaciones en uso del espectro radioelctrico impuestas por las autoridades de comunicaciones, existe una limitacin en el nmero de canales simultneos que pueden recibirse en un determinado punto. Si no se configuran correctamente los puntos de acceso, puede darse el caso de que se produzcan interferencias entre ellos, y que la seal se degrade y se pierda la conexin, o que disminuya la velocidad de conexin y el rendimiento.La forma de situar los puntos de acceso se debe hacer de forma que no se reciba seal de ms de 3 puntos de acceso simultneamente.*La tcnica de radiosidad se utiliz inicialmente en termodinmica para la simulacin de transferencias de calor.Posteriormente se adapt para la simulacin de iluminacin, pudiendo usarse de forma complementaria a Ray-TracingEn esta tesis se utiliza por primera vez (en lo que se ha podido comprobar) para la simulacin de cobertura en redes inalmbricas, con la posibilidad de ser utilizada de forma complementaria a algn modelo de propagacin directa.*Se han estudiado diversos modelos de propagacin que se van a presentan brevemente. La mayora de ellos, se han implementado en el prototipo para compararlos con el nuevo modelo presentado*La mayor parte de los modelos de propagacin existentes son modelos de exteriores o OUTDOOR. Esto es normal si tenemos en cuenta que las comunicaciones por radio llevan utilizndose muchos aos. Y se ampli su estudio con la aparicin de la televisin.Las necesidades de comunicacin en ambos sentidos provocada por la telefona mvil tambin ha generado numerosos estudios sobre el tema.Las comunicaciones INDOOR empiezan a tener una gran expansin con la aparicin de la telefona mvil, y sobre todo con la aparicin de redes locales inalmbricas.El estudio de propagacin en interiores tiene un componente variable dependiente del entorno que influye notablemente en la propagacin.Por otra parte es importante realizar una buena planificacin ya que como las distancias cubiertas con un nico punto de acceso son relativamente pequeas, y ms en interiores; es habitual colocar varios puntos de acceso, y hay que planificar su ubicacin teniendo en cuenta que no debe haber ms de tres puntos de acceso de los que se detecte seal simultneamente.*La propagacin en el espacio libre se calcula utilizando la ecuacin de Friis.Habitualmente los modelos de propagacin se expresan como prdidas de trayecto y en el caso de la propagacin en el espacio libre, se utiliza en otros modelos de propagacin.Inicialmente fue el modelo de propagacin que se pensaba utilizar en el nuevo modelo diseado para la propagacin por el aire, es decir, hasta alcanzar los obstculos.*Finalmente se opt por utilizar este modelo para la propagacin por el aire por la posibilidad de ser calibrado; y de esta forma, tener en cuenta factores que influyan en la propagacin y que no se han tenido en cuenta explcitamente. Como veremos ms adelante, en nuestro caso la calibracin se debe realizar en LOS.

    n: es una variable de prdida de trayecto que depende del tipo de entorno:Edificios con visin directa: 1,6 a 2Edificios sin visin directa: 2 4Edificios sin visin directa con entre 1 y 3 pisos de separacin: 4 a 6

    Estableciendo un valor de n=2 y de Xsigma = 0 se corresponde con el modelo de propagacin en espacio libre visto en la transparencia anterior*En este modelo se diferencian los tipos de muros que atraviese la seal, pero se considera que el tipo de suelos es nicoLa constante de prdida Lc se suele fijar a 37 dBY las prdidas tpicas por suelos y muros son:Lf: suelos tpicos 18,3Lw1: muros internos finos o con muchos huecos 3-4Lw2: Muros internos ladrillos, pocos huecos 6-9*Este modelo no tiene en cuenta ni los muros ni los suelos, por lo que es muy importante ajustar el coeficiente de atenuacin lineal para que proporcione resultados aceptables, y posiblemente haya que hacerlo en base a medidas de campo.*Feuerstein y Beyer fueron los autores de este modelo que sostiene que la seal se comporta de forma diferente a partir de una distancia de ruptura. No est descartado utilizar un criterio similar de punto de ruptura en investigaciones posteriores, no necesariamente referido a una distancia, como en este caso, si no posiblemente referido al nmero de obstculos atravesados.En este caso, los exponentes suelen ser de 2 para N1 y 6 ms para N2A0: vara entre 0 y 5 dB*Este modelo slo tiene en cuenta el nmero de suelos atravesados, y no el nmero de muros*En este caso se considera nicamente un tipo de suelo y de muro.Si no se atraviesan ni suelos ni muros, se convierte en el modelo de propagacin en el espacio libre con distancia de referencia 1 metro.*Se van a presentar ahora los objetivos del modelo*

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    *El modelo geomtrico tridimensional se importa desde ficheros ASE (ASCII Scene Export), que se generan desde la herramienta de modelado 3DStudio.Incluye situacin geomtrica de los objetos formados por vrtices, caras, material del que estn compuestos.Las caras se descomponen en tringulos que forman los parches de emisin.De cada material existente en la escena, se almacena sus caractersticas radioelctricas de atenuacin al ser atravesado y de reflectividad como propiedad que indica la cantidad de energa que refleja.Tambin se almacenan los puntos de acceso con su posicin y con sus caractersticas de emisin: potencia, ganancia de la antena, directividad de la seal,...Cada tringulo de las caras se considera un emisor de energa reflejada.La cobertura se calcula en una red de sensores que se distribuye a lo largo de cada planta. En una misma slo se considera un sensor en cada posicin, situado a una altura que se puede configurar, pero no se considera que haya dos sensores en una misma posicin a diferentes alturas.S se pueden tener varios sensores si se encuentran en plantas distintas*En el modelo se debe utilizar algn modelo de propagacin para el clculo de la seal directa por el aire. En este caso se ha decidido utilizar el Log-Normal Shadowing Path Loss Model por los buenos resultados que aporta si se calibra correctamente.La calibracin del modelo de propagacin directa permite tener en cuenta factores de propagacin (ruido, interferencias,...) que no son considerados explcitamente en el modelo.La calibracin del modelo de propagacin directa se realiza en base a medidas de campo realizadas en LOS y a la medida de prdida de trayecto a una distancia de referencia, que por simplicidad se suele hacer a 1 metro.Si se quieren ajustar prdidas por penetracin en los muros del entorno, se pueden realizar medidas de campo para obtener dichos parmetros.*La propagacin a travs de los obstculos se basa en el parmetro de atenuacin del material del que est compuesto el obstculo.Para simplificar el algoritmo, se aplica la mitad de la atenuacin del material al entrar en el objeto y la otra mitad al salir.Si no se disponen de medidas de campo que definan la atenuacin de los materiales, se pueden utilizar valores tpicos como los de la tabla mostrada.*Se entiende por energa inicial la energa reflejada por el conjunto de las caras de la escena como consecuencia de la propagacin directa de la radiacin de los Puntos de Acceso.Inicialmente slo se cargan de energa aquellos parches que reflejan la seal de algn punto de acceso. Y si reciben energa de varios, se utiliza la de mayor intensidad.Como simplificacin se considera que todas las superficies son difusores ideales (lambertianos), es decir que no se tiene en cuenta el ngulo incidente de la seal para reflejarla.De la seal incidente no penetrada se refleja slo un porcentaje, establecido con el parmetro reflectividad del material del que est compuesto.*Tambin se simplifica la emisin de cada parche considerando que se emite slo desde el punto central del parche, pero ponderando el rea total del parche.La propagacin de la seal reflejada se calcula utilizando el mismo modelo de propagacin Log-Normal Shadowing Path-Loss Model, pero teniendo en cuenta que la seal tiene su origen en el punto de acceso, por lo que se van acumulando las distancias.La influencia de la energa emitida por un parche en el resto de parches del entorno, se basa en los factores de forma, que definen el porcentaje de la energa que emite un parche, que llega a otro.La realimentacin slo tiene lugar en aquellos parches que reflejan la seal, siguiendo el mismo criterio que con la energa inicial de los puntos de acceso.*

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    *Es una aplicacin que permite calcular la cobertura inalmbrica en un entorno utilizando diversos modelos de propagacin, incluido por supuesto, el modelo propuesto en esta tesis.2 versiones: la primera slo calculaba el modelo propuesto, pero en la segunda se aadieron ms modelos de propagacin para poder realizar comparaciones entre resultadosAdicionalmente a la implementacin de otros modelos de propagacin, se permite tambin introducir datos reales de cobertura para compararlos con los resultados obtenidos por el prototipo.El anlisis de los resultados se puede hacer visualmente, o basndose en los datos de cobertura calculados que se pueden exportar a fichero para analizarlos por otros mtodos.*En primer lugar, se debe obtener el modelo geomtrico tridimensional del entorno. El modelo, se genera utilizando la herramienta 3D Studio, en el que se modelan planta por planta, todos los pisos del edificio en el que requiere aplicar el modelo de propagacin.Desde el 3DStudio se pueden importar planos de edificios en formatos compatibles, por lo que sera factible realizar pruebas de cobertura en edificios an sin construir, y as incluir la infraestructura de red inalmbrica en la propia construccin.Una vez modeladas todas las plantas, se exportan en formato ASE (ASCII Scene Export) a ficheros diferentes (uno por cada planta).Desde el prototipo ZonaWiFi, se importa el modelo introduciendo de forma separada cada planta, empezando por la ms baja, e introducidas en orden ascendente.Una vez cargados los modelos de las plantas en la herramienta, se procede a configurar los parmetros de la aplicacin y de los modelos de propagacin, y a situar y configurar los puntos de acceso.Si el entorno es real y se han tomado medidas de campo para calibrar el modelo, se pueden utilizar los resultados para la configuracin de los modelos de propagacin.En este momento se pueden realizar los clculos de cobertura en alguno o todos de los modelos de propagacin incluidos en el prototipo; y posteriormente, se pasa a analizar los resultados.Se pueden almacenar simulaciones realizadas y volver a cargarlas posteriormente.Si se disponen de medidas de seal tomadas en el entorno, se pueden introducir para que sean consideradas como un modelo de propagacin ms para realizar comparativas.Los resultados de simulacin se muestran en el prototipo en cuanto finaliza la prediccin, pero tambin se pueden exportar a diversos formatos, para su anlisis (como imgenes en ficheros o en html, como datos de seal en cada sensor en un fichero de texto con los datos separados por tabuladores, o como datos de seal en los puntos en los que hay seal medida manualmente)*Las configuraciones de los modelos de propagacin, se realizan a travs de las opciones de mens correspondientes, e incluso se pueden calcular los parmetros de propagacin directa a partir de un fichero en el que estn por lneas las medidas de calibracin en LOS en pares distancia, seal en dBm.Para cada uno de los materiales que se detecten en las escenas cargadas, se pueden configurar la atenuacin y la reflectividad.De la radiosidad, se puede definir el rea mxima de parche. Este parmetro influye en el nmero de parches en que se van a descomponer las caras de los objetos, y va a tener gran incidencia en el coste computacional. Si un parche supera el rea indicada en este parmetro se dividir en cuatro tringulos mediante lneas que unan los puntos medios de cada lado.La convergencia es el criterio de parada del algoritmo de radiosidad por refinamiento progresivo.Finalmente se define la densidad de sensores en cada planta, la altura a la que se encuentran y el umbral de sensibilidad para que sea representado en pantalla (distinto del umbral de seal almacenado internamente que llega a -150 dBm = 1E-15 mW)*Se pueden configurar cualquier nmero de puntos de acceso, y se mostrar la mejor de las seales recibidas.De cada punto de acceso, se puede ver que adems de su posicin, se configuran sus caractersticas de emisin (potencia y ganancia de la antena), y la directividad de la emisin en todas direcciones (por defecto propagacin isotrpica).Una opcin til de cara a situar un punto de acceso real en el sitio correcto, es la de trasladarlo, que va mostrando interactivamente la posicin en pantalla (un cubo rojo), por lo que no es necesario calcular las coordenadas de la posicin.*Desde el men de predicciones, o desde iconos de acceso directo, se pueden seleccionar los modelos con los que se quieren realizar las predicciones de cobertura (o realizar la prediccin en todos los modelos).Si se selecciona la opcin manual, se pueden cargar medidas reales en el prototipo (de una en una, o cargarlas todas desde un fichero) y tratarlas como un modelo ms de prediccin.Si se comparan, se genera una pgina html con los datos de los modelos de propagacin y las medidas manuales en los puntos en los que hay medidas tomadas.*Los resultados de las simulaciones se muestran visualmente en cuanto finalizan los clculos, pero tambin se pueden exportar a fichero de texto con los datos de un sensor en cada lnea, y separando por tabulaciones las seales obtenidas mediante los modelos que se hayan calculado, incluyendo las medidas manuales si se han introducido.Como el modelo es tridimensional, se pueden realizar todo tipo de movimientos en el punto de vista (giros, acercamientos, etc)Si se selecciona la opcin de Ver comparativa, se muestran nicamente los sensores correspondientes a las posiciones en las que existe medida manual introducida, lo que nos permite ver mejor los resultados de los modelos de propagacin implementados.*

    *Se han realizado los clculos tericos aplicando las frmulas de los modelos de propagacin, para compararlos con los resultados obtenidos por el prototipo.No se han realizado los clculos tericos del mtodo multitrayecto (seales reflejadas) por la complejidad del mismo para realizar los clculos tericos.Se ha comprobado que los modelos estn bien implementados en el prototipo. Los errores que se han detectado son del orden de diezmilsimas de dB, y se deben a errores de redondeo.Tambin se han producido errores en la estimacin de si un sensor se encuentra a un lado u otro de un muro (incluso en el interior del muro) debidos a que la estimacin en la hoja de clculo se ha hecho manualmente y la superficie asignada a cada sensor era de 1 metro cuadrado.Se han realizado pruebas de modificacin de parmetros de los modelos de propagacin, de los materiales, y de los emisores, y en todos los casos el prototipo se ha comportado de acuerdo con los resultados tericos esperados.*Para la realizacin de pruebas en casos de entornos reales, se ha realizado la calibracin de los modelos en base a las medidas de campo que se muestran en la tabla.Todas las mediciones se han realizado en LOS, aunque en el caso de mayores distancias, se han tenido que realizar las medidas utilizando pasillos, con las consecuencias que puede tener en los efectos que produce en la propagacin.Se pueden tomar medidas de campo para evaluar la atenuacin en la propagacin que producen distintos muros u obstculos del entorno, o utilizar atenuaciones tpicas.*Se realizan pruebas en entornos reales, en este caso, se pueden tomar medidas de cobertura reales, y as verificar el modelo propuesto, y tambin el resto de modelos implementados en el prototipo*En sta y las siguientes transparencias, se mostrarn los resultados de las pruebas realizadas por los modelos propuestos en la tesis, comparndolas con los resultados reales medidos en el escenario realEl que se muestra es el resultado de la propagacin directa.Se utiliza el modelo Log-Normal Shadowing Path-Loss Model calibrado con datos de campo tomados en el entorno, para la propagacin por el aire, y se tienen en cuenta los muros atravesados, con sus caractersticas de atenuacin.Se puede comprobar que los resultados se aproximan a los datos reales.*ste el es modelo que implementa la radiosidad por refinamiento progresivo. Se comprueba que a poca distancia del punto de acceso, la seal es considerablemente inferior a la seal real. Esto se puede justificar puesto que a corta distancia, la seal directa tiene ms peso que las seales reflejadas.*Y estos son los resultados de combinar los modelos anteriores, que mejora los resultados de ambos.*Esta otra prueba se ha realizado en un entorno bastante enrevesado, con muchos muros de diferentes caractersticas, y con una geometra complicada. Precisamente por eso, se ha estudiado con ms detalle.Se han estudiado los comportamientos en cada una de las lneas comparndolas con datos reales de cobertura y con el resto de modelos de propagacin.En primer lugar se van a mostrar los resultados en conjunto, y posteriormente analizaremos los resultados en algunas de las lneas del grfico*En el caso de propagacin directa, se puede apreciar cmo por las caractersticas del entorno, la seal calculada no llega a determinado lugares, en los que s hay cobertura real.Se muestran en la tabla las desviaciones respecto a los datos reales medidos.*En el modelo que implementa la radiosidad, se mejora considerablemente el resultado, incluso aunque se utilizase sin combinarlo con otro de propagacin directa, ya se obtendran unos resultados aceptables.Se sigue apreciando cmo a corta distancia del punto de acceso, los resultados son inferiores a los reales*Con la combinacin de los modelos anteriores, es cuando se obtienen los mejores resultados.En este caso, se observa que a corta distancia del punto de acceso, el modelo produce mejores resultados de los que realmente hay.*Pasamos a estudiar comparativamente los resultados en varias de las lneas de estudio del entorno. Y se comparan con el resto de modelos implementados en el prototipo.Los sensores en este caso, no tienen lnea de visin directa con el punto de acceso.El modelo propuesto en la tesis es el que mejor se comporta.*Este es el caso de LOS que adems pasa por el punto de acceso, por lo que los datos de multitrayecto son inferiores a los datos reales.Al ser un pasillo, se producen variaciones aparentemente anmalas en los datos reales, debidas a los efectos del pasillo en la seal, que no se muestran en ninguno de los modelos.El hecho de que los sensores estn muy cerca del punto de acceso y en LOS hace que los resultados de el modelo Multitrayecto sean peores que el resto. Pero se corrigen al combinar las seales con la propagacin directa.*En este caso, el nmero de muros que atraviesa la seal hace que los modelos que los tienen en cuenta proporcionen unos resultados muy bajos. Y precisamente en este caso es cuando se obtienen los mejores resultados del modelo multitrayecto. Resultados similares se obtienen en las lneas E y F.Se aprecia que los modelos basados nicamente en la distancia dan unas curvas muy planas.*En este caso, se puede apreciar cmo el modelo multi-wall, al tener en cuenta un nico tipo de muro, se ajusta peor que la propagacin directa, en la que cada muro tiene su propia atenuacin.Tambin es el modelo propuesto el que proporciona los mejores resultados.*Se aprecia la forma lineal de cobertura calculada por los modelos que no tienen en cuenta los muros.*Comparando nicamente con los sensores de las posiciones en las que hay medidas reales, se puede observar cmo el modelo propuesto en la tesis es el que mejor se ajusta a los datos reales de cobertura.*Siguiendo el guin, pasar a presentas las conclusiones *Como primer resultado destacable, se considera la reutilizacin de tecnologa ya utilizada y probada en otros campos, en un campo indito como la propagacin de seales de radiofrecuencia en redes inalmbricas.Tambin se utilizan formatos de importacin del entorno geomtrico 3D utilizados por herramientas existentes y ampliamente difundidas.Y la necesidad de precisin del modelo geomtrico no es excesiva, por lo que resulta relativamente fcil modelar cualquier entorno. En el caso de que se disponga de los planos del edificio en formato que sea capaz de importar el 3DStudio, como es el caso de los ms utilizados, se pueden utilizar casi directamente, lo que permite incluso planificar el diseo de las redes inalmbricas antes de la construccin del edificio, e incluir las infraestructuras de red en la construccin (alimentacin de los puntos de acceso, tomas de red).El modelo puede ser calibrado en base a medidas de campo si existe el entorno, para que se ajuste lo mejor posible a dicho entorno. Lo que permite que las predicciones sean ms fiables.Adems, las muchas posibilidades de configuracin tanto del entorno geomtrico, como de los materiales y de los puntos de acceso, permiten representar de forma precisa si se estima necesario en entorno real. Aunque el modelo proporciona resultados aceptables sin demasiada configuracin.Finalmente, el coste computacional entra en unos mrgenes aceptables, aunque no se puede decir que sea en tiempo real.*Como conclusiones:Se ha diseado un modelo nuevo utilizando una tcnica que se usa habitualmente en otras reas con muy buenos resultados, pero que en lo que se ha podido comprobar, nunca se haba utilizado en propagacin de seales radioelctricas.El modelo se puede considerar un modelo vlido, puesto que cumple los criterios de validez de modelos en el sentido de que - es capaz de predecir el comportamiento de las seales radioelctricas- Sus resultados se ajustan a la realidad como se ha podido comprobar mediante las pruebas realizadas en entornos reales- Y es coherente con los conocimientos tericos contrastados.Adems, el modelo mejora los resultados de los otros modelos estudiados.*Respecto a las lneas de investigacin que se originan en el trabajo realizado en la tesis...*Se plantea el estudio de la influencia de las personas que necesariamente se van a encontrar en los entornos de aplicacin de redes inalmbricas. Como seres compuestos de mayoritariamente de agua y por las caractersticas de absorcin del agua de las seales utilizadas; adems del carcter NO esttico de las personas, plantean un verdadero problema.Una solucin que se suele utilizar pasa por considerar las seales mnimas aceptables ms elevadas, para paliar las atenuaciones cuando haya personas en el entorno, pero tambin se puede pensar en utilizar algn factor posiblemente con cierto componente aleatorio que nos ayude a predecir los resultados.

    Se ha optado por la utilizacin de un modelo de propagacin en LOS, pero no se descarta la utilizacin de algn otro modelo; o incluso de la combinacin de varios modelos dependiendo de algn parmetro como puede ser la distancia, como en el modelo Dual-Slope, o el nmero de obstculos atravesados.

    Como aplicacin inmediata del modelo, se puede plantear el que se pueda descubrir el nmero y ubicacin ptimos de los puntos de acceso, para lograr los objetivos de cobertura deseados.

    Y como servicio prestado a distintos usuarios se plantea tambin la implementacin como librera que pueda ser invocada, o como servicio remoto que permita a clientes obtener los resultados de la aplicacin del modelo de propagacin a sus entornos. Puede ser construyendo una aplicacin web interactiva, o enviando los resultados en datos o en imgenes.

    El modelo propuesto se ha estudiado para los estndares 802.11b y 802.11g, pero se puede adaptar a otros estndares, en algunos casos se puede aplicar adaptando las configuraciones, por ejemplo si se cambian las frecuencias pueden cambiar las atenuaciones de los obstculos, y eso se podra hacer directamente; pero para otros casos quiz se deba cambiar el modelo de propagacin en LOS.En cualquier caso, por su diseo es evidente que slo es aplicable en entornos en los que tengan importancia las seales reflejadas, pero esto no lo restringe a entornos INDOOR. Por ejemplo, en comunicaciones inalmbricas dentro de las ciudades tambin puede ser interesante aplicar el modelo diseado en esta tesis.*De momento, las publicaciones derivadas son las que se muestran, pero la tesis se plantea como un punto de partida, no como un destino final.*Y con esto termino la exposicin y quedo a su disposicin para responder a las cuestiones que deseen plantearme...