Planificación de red WiMAX mediante Atoll
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4.- Planificación de red WiMAX mediante Atoll.
4.1.- Introducción.
El objetivo de este Proyecto es el dimensionamiento y planificación de una red WiMAX
móvil para proporcionar acceso inalámbrico, a voz y datos, a los miembros de la Universidad
de Sevilla. Esta red estará formada por una serie de puntos de acceso (Estaciones Base)
situados en cada uno de los centros y Campus que forman la Universidad de Sevilla. De esta
forma, se pretende que los miembros de la comunidad universitaria puedan tener acceso
móvil de banda ancha, tanto desde el interior de los edificios como desde el exterior (zonas de
esparcimiento tales como parques anexos, etc.), siempre y cuando se encuentren dentro del
área de cobertura de cada uno de los puntos de acceso que forman la red.
Los centros y Campus que se han considerado para formar parte de la red de acceso
son:
1. Campus de Reina Mercedes.
Este Campus se encuentra localizado en la Avenida de Reina Mercedes, la cual le
otorga su nombre. Es el más grande de la Universidad y en él se ubican hasta ocho
Facultades y Escuelas Técnicas, por lo que también es el Campus que concentra más
alumnos y docentes de toda la institución. Los centros a los que se dará servicio con
esta red de comunicaciones serán las Facultades de Biología, Farmacia, Física,
Matemáticas y Química, las Escuelas Técnicas Superiores de Ingeniería Informática y de
Arquitectura, y la Escuela Universitaria de Arquitectura Técnica.
Figura 1: Campus de Reina Mercedes.
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2. Campus Cartuja.
Situado entre la avenida de los Descubrimientos y la calle Américo Vespucio. Está
formado por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros y la Facultad de Comunicación.
Figura 2: Escuela Superior de Ingenieros y Facultad de Comunicación.
3. Campus de Ramón y Cajal.
Se encuentra localizado entre la avenida que le presta su nombre (Avenida Ramón y
Cajal) y la calle Camilo José Cela. Está formado por las Facultades de Filosofía,
Psicología, de Ciencias Económicas y Empresariales, y por la Escuela Universitaria de
Estudios Empresariales.
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Figura 3: Campus Ramón y Cajal.
4. Campus Central.
En este Campus se encuentra actualmente la sede del Rectorado de la Universidad de
Sevilla. Este edificio se localiza entre la céntrica calle San Fernando y la Avenida del Cid.
En la actualidad, se imparten las Licenciaturas de Derecho, Filología y Geografía e
Historia.
Figura 4: Edificio Central de la US.
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5. Campus Macarena.
Llamado así por estar ubicado en el famoso barrio la Macarena de Sevilla. En él se
concentran todas las enseñanzas sanitarias que se imparten en Centros Propios de la
Universidad de Sevilla. Este Campus está compuesto por la Facultad de Medicina y la
Escuela de Ciencias de la Salud. Junto a estos edificios se localizan el Hospital
Universitario Virgen Macarena y el Instituto de Medicina Legal y Ciencias Forenses.
Figura 5: Facultad de Medicina y Facultad de Odontología.
6. Facultad de Ciencias de la Educación.
Ubicada en la avenida de Ciudad Jardín.
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Figura 6: Facultad de Ciencias de la Educación.
7. Facultad de Ciencias del Trabajo.
Situada en la calle Madre de Dios, cercana a la Facultad de Bellas Artes.
8. Facultad de Bellas Artes.
Se encuentra ubicada en el centro de la ciudad, en la calle Laraña.
Figura 7: Facultad de Bellas Artes y Facultad de Ciencias del Trabajo.
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9. Escuela Universitaria Ingenieros Técnicos Agrícolas.
Situada en la Carretera de Utrera junto a la Universidad Pablo de Olavide, se encuentra
a unos 6 kilómetros del Edificio Central de la Universidad.
Figura 8: Escuela Universitaria Ingenieros Técnicos Agrícolas.
10. Escuela Universitaria Politécnica.
Situada en la calle Virgen de África en el barrio de los remedios.
Figura 9: Escuela Universitaria Politécnica.
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Figura 10: Plano de situación de los centros.
Como se puede observar en el plano de situación, los diferentes puntos de acceso
estarán ubicados en posiciones no anexas, de tal forma que el área de cobertura no será
uniforme en toda la ciudad de Sevilla (debido a la limitación de potencia y a la distancia entre
puntos de acceso). Así, existirán zonas en las que no será posible la conexión a la red WiMAX
planteada. Como consecuencia, se tiene que no será posible el traspaso de usuario de una
estación base a otra en todo el territorio, no es posible el handover, por lo que no existirá
continuidad. Este hecho, nos llevará a tomar ciertas consideraciones más adelante.
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4.2.- Herramienta de Planificación.
Para llevar a cabo el proceso de diseño de la red haremos uso de la herramienta de
planificación y simulación Atoll. El entorno de desarrollo de Atoll nos provee un conjunto de
herramientas y una serie de características que nos permitirán definir, desarrollar y optimizar
nuestra red.
Atoll se presenta como un entorno de planificación radio basado en ventanas, fácil de
usar, que da soporte a operadores de telecomunicaciones inalámbricas durante todo el tiempo
de vida de la red. Desde el diseño inicial, hasta la fase de optimización y durante las distintas
ampliaciones.
Más que una herramienta de ingeniería, Atoll es un sistema de información técnico
abierto, escalable y flexible que puede integrarse fácilmente en otros sistemas de
telecomunicaciones, aumentando la productividad y reduciendo los tiempos de desarrollo.
Atoll está formado por un módulo principal, al que se le pueden ir añadiendo módulos
de las diferentes tecnologías inalámbricas que posee. En cada plantilla se proporciona una
estructura de datos adecuada a la tecnología en la que se basa.
Las diferentes tecnologías que Atoll tiene disponibles, dependiendo de la configuración
instalada en el equipo, son:
- GSM/GPRS/EGPRS: Esta plantilla se utiliza para modelar y planificar tecnologías de
segunda generación (2G), basadas en TDMA.
- CDMA2000: Esta plantilla se utiliza para modelar tecnologías de tercera generación
(3G) basadas en CDMA2000 (evolución de CDMA).
- IS-95 cdmaOne: Esta plantilla se utiliza para modelar sistemas 2G basados en CDMA.
- Microwave Radio Links: Permite modelar enlaces radio, como parte de una red de
telecomunicaciones, para cualquier plantilla.
- UMTS HSPA: UMTS, HSDPA y HSUPA (estos últimos conocidos como HSPA) son
sistemas de 3G que se basan en la tecnología WCDMA. Esta plantilla se utiliza para
este tipo de sistemas, puesto que WCDMA y CDMA son incompatibles (a pesar de ser
tecnologías similares).
- WiMAX: Esta plantilla ha sido desarrollada en cooperación con los proveedores de
equipos WiMAX. Actualmente, Atoll soporta los estándares IEEE 802.16d y 802.16e.
Por tanto, mediante Atoll poseemos una gran variedad de tecnologías disponibles a
planificar. En concreto, gracias al módulo WiMAX que nos proporciona esta herramienta,
podremos planificar y diseñar redes WiMAX para usuarios fijos, así como también para
usuarios móviles.
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Las principales características de Atoll son las siguientes:
- Propiedades avanzadas en el diseño de redes: herramienta de cálculo de
propagaciones de altas prestaciones, soporta redes multicapas y jerárquicas,
modelado de tráfico, planificación automática de frecuencias y códigos y optimización
de red.
- Arquitectura abierta y flexible: soporta entornos multiusuario gracias a una
arquitectura de bases de datos innovadora, que permite compartir datos, gestionar la
integridad de dichos datos y una sencilla integración con otros sistemas de
telecomunicaciones.
- Cálculos distribuidos y paralelos: Atoll permite el reparto de cómputos de tareas entre
distintas estaciones de trabajo y soporta cálculos en paralelo en servidores
multiprocesador, reduciendo significativamente los tiempos de simulación y de
predicción, sacando el máximo partido del hardware disponible.
- GIS de última generación: Atoll soporta datos geográficos multi-formato y multi-
resolución y la integración con herramientas GIS. Permite cargar complejas bases de
datos con información geográfica y mostrarlas de manera interactiva con múltiples
capas.
Mediante la utilización de esta herramienta de planificación podremos disponer de
bases de datos topográficas de gran resolución y acceder a ellos para obtener perfiles del
terreno y datos que se utilizarán para realizar los cálculos de propagación. Nos permitirá
emplear métodos de predicción de la propagación radioeléctrica más elaborados y con
cálculos mucho más laboriosos. Además, nos facilitará la planificación al poder comparar
distintas posibilidades de configuración de red (variar emplazamientos, potencias,
orientaciones antenas, etc.), simplificando el proceso de optimización.
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4.3.- Modelado de red WiMAX.
Para poder llevar a cabo la planificación de la red propuesta mediante la herramienta
Atoll necesitamos definir unos parámetros de entrada, tales como mapas y parámetros de
diseño que van a caracterizar a la red. A continuación, se detallarán los pasos a seguir para la
creación de un nuevo proyecto y la incorporación de los distintos mapas necesarios para la
planificación. Posteriormente, se describirán los parámetros necesarios para modelar los
usuarios, servicios, terminales, entornos que existirán en nuestra red.
4.3.1.- Creación de proyecto e importación de mapas.
Comenzaremos creando un proyecto de tipo WiMAX móvil, para ello, seleccionamos la
plantilla WiMAX 802.16e (File > New).
Lo siguiente será incorporar los distintos mapas correspondientes a la zona de estudio,
que en este caso se trata de la ciudad de Sevilla. Para ello, tendremos que ir importando (File >
Import) los distintos archivos índice (index) de las distintas carpetas en las que se encuentran
agrupados los mapas: Heights, Clutter, Ortho y Vector.
El mapa heights es un mapa de altimetría y contiene información topográfica del
relieve de la zona de trabajo. En la siguiente figura se muestra el mapa de altimetría utilizado.
Figura 11: Mapa Heights utilizado.
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El mapa clutter es un mapa que describe los usos del terreno, a cada tipo de terreno se
le asigna un color. La información contenida en este mapa es la que se utiliza para los cálculos
de cobertura y de propagación. El mapa clutter correspondiente a la ciudad de Sevilla es el que
se muestra en la figura.
Figura 12: Mapa Clutter.
El mapa ortho es simplemente una foto aérea de la ciudad. Se muestra en la figura.
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Figura 13: Mapa Ortho.
Por último, el mapa vectors identifica carreteras, ríos, líneas de ferrocarril, entre otros.
El mapa vectors utilizado es el que aparece a continuación.
Figura 14: Mapa Vectors.
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Una vez importados los mapas, teniendo en cuenta que las capas de los distintos
mapas se superponen entre sí, los colocamos para una correcta visualización de las capas
ortho y vectors (que son en los que nos basaremos).
Figura 15: Superposición de los distintos mapas para una correcta visualización.
A continuación, procederemos a identificar y situar en el mapa los diferentes centros
que formarán parte de la red WiMAX de la Universidad de Sevilla. Iremos creando tantas zonas
Hot Spot como centros. Para crear los Hot Spot seleccionamos la pestaña Geo de la ventana
Explorer, expandimos la carpeta Zones y vamos creando las diferentes zonas.
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Figura 16: Modificar coordenadas de las Hot Spot.
Para ubicar correctamente cada uno de los centros, accedemos a las coordenadas de la
zona dibujada situando el ratón sobre uno de los vértices, pulsamos botón derecho y
seleccionamos Properties.
Figura 17: Ventana de coordenadas de las Hot Spot.
En la tabla siguiente se indican las coordenadas introducidas para definir cada una de
las zonas de interés de nuestra red.
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Coordenadas UTM Coordenadas UTM Centro
X Y Centro
X Y
235.331 4.141.426 235.476 4.144.376
235.114 4.141.514 235.735 4.144.318
235.038 4.141.337 235.624 4.144.082 Campus Central
235.264 4.141.244
Facultad de Medicina
235.384 4.144.185
239.652 4.138.222 235.096 4.144.235
239.823 4.138.284 235.149 4.144.189 240.007 4.138.224 235.185 4.144.228 239.950 4.137.992 235.249 4.144.177
E.U. Ingenieros Técnicos Agrícolas
239.710 4.138.022
Facultad de Odontología
235.101 4.144.020
235.474 4.138.786 236.355 4.141.045
235.299 4.138.800 236.458 4.141.277 235.255 4.138.881 236.584 4.141.245
235.288 4.139.456
Campus Ramón y Cajal
236.487 4.140.978
Campus Reina Mercedes
235.528 4.139.444 234.500 4.144.832
237.287 4.141.239 234.494 4.144.707
237.360 4.141.231 234.183 4.144.771
237.342 4.141.086 234.037 4.144.860
Facultad de Ciencias de la Educación
237.269 4.141.099
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
234.040 4.144.953
235.020 4.142.709 233.896 4.144.777
235.080 4.142.707 233.965 4.144.761
235.083 4.142.658 233.932 4.144.627
Facultad de Bellas Artes
235.018 4.142.663
Facultad de Comunicación
233.856 4.144.644
235.393 4.142.138 234.074 4.141.045
235.367 4.142.185 234.139 4.141.277 235.142 4.142.181 234.172 4.141.245
Facultad de Ciencias del Trabajo
235.144 4.142.131
E.U. Politécnica
234.110 4.140.978
Tabla 1: Coordenadas para la definición de las zonas de interés.
Una vez definida cada una de las zonas de estudio, el mapa en el que basaremos
nuestra planificación de red se muestra en la siguiente figura:
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Figura 18: Centros que conforman la Universidad de Sevilla.
4.3.2.- Parámetros de diseño.
En este apartado se configurarán los parámetros WiMAX relativos a nuestra
planificación. Este proceso es de los más importantes puesto que supone la base sobre la que
realizaremos las simulaciones posteriormente.
Deberemos configurar los distintos servicios que se van a ofrecer en nuestra red, los
terminales que utilizarán los usuarios para conectarse, las diferentes movilidades de los
usuarios, los perfiles de usuarios (las características de grupos de usuarios que accederán a la
red) y los entornos. Para ello, dentro de la pestaña Data (de la ventana Explorer) iremos
creando cada uno de los parámetros necesarios.
A continuación, se irán detallando las consideraciones y características tenidas en
cuenta para la configuración de dichos parámetros. En la figura siguiente se muestran la
ventana con los datos configurados.
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Figura 19: Parámetros WiMAX utilizados.
1. Servicios: Los servicios que se van a ofrecer son únicamente tres: FTP Download, Web
Browsing, VoIP. Las características consideradas para cada uno de ellos son las que
asigna Atoll por defecto, puesto que se trata de valores típicos para planificación de
redes WiMAX. Se han tomado por defecto estos valores, pero notar que se podrían
ajustar a otros valores según las necesidades que tuviésemos. Así, las características de
cada uno de ellos se presentan a continuación:
FTP Download
Tipo de conexión QoS Prioridad
Tasa considerada
enlace UL (kbps)
Tasa considerada
enlace DL (kbps)
Datos Best Effort Mínima 100 1000
Tabla 2: Características del servicio FTP.
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El servicio FTP utilizará una calidad de servicio del tipo Best Effort, en la que no se
garantiza un nivel mínimo de tasa de datos ni de retardo, de manera que se adaptará a
lo cargada que esté la red para proporcionar una determinada tasa de tráfico
sostenible.
Web Browsing
Tipo de conexión QoS Prioridad
Tasa considerada
enlace UL (kbps)
Tasa considerada
enlace DL (kbps)
Datos nrtPS Mínima 64 128
Tabla 3: Características del servicio Web Browsing.
El servicio Web utilizará una calidad de servicio del tipo servicio de consulta diferido
(non real time Polling Service), la cual permite soportar flujos de datos tolerantes a
retardos y de tamaño variable pero con un ancho de banda mínimo requerido.
VoIP
Tipo de conexión
QoS Prioridad
Tasa considerada
enlace UL (kbps)
Factor de actividad
UL
Tasa considerada
enlace DL (kbps)
Factor de
actividad DL
Voz UGS Máxima 12,2 0,6 12,2 0,6
Tabla 4: Características del servicio VoIP.
Por último, el servicio VoIP es un servicio de voz, por lo que se habrá de garantizar que
la comunicación sea lo más continua posible. De esta forma, este servicio utiliza una
calidad UGS (Unsolicited Grant Service) o tipo garantizado no solicitado, que está
diseñado para un tamaño fijo de paquetes a una tasa constante.
2. Terminales: Estos servicios podrán solicitarse desde distintos tipos de terminales. En
este trabajo, se va a considerar un único tipo de terminal (terminal móvil), el cual se
definirá con los parámetros por defecto que asigna Atoll. Este terminal móvil
englobará a teléfonos móviles, dispositivos PDA y dispositivos de PC (tarjetas USB,
PCMCIA). Se han decidido englobar todos bajo un único dispositivo genérico debido a
que actualmente no se disponen de características de fabricantes (puesto que se
encuentran en proceso de estandarización) de todos los dispositivos, por lo que
resultaría difícil configurarlos. A continuación, se detallan las características
consideradas para el terminal a utilizar:
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Terminal Móvil
Mínima Potencia en transmisión
(dBm)
Máxima Potencia en transmisión
(dBm)
Sensibilidad en recepción
(dBm)
Ganancia de la
antena (dBi)
Datos Best Effort -100 100
Tabla 5: Características del terminal utilizado.
3. Perfiles de usuario: Mediante los perfiles de usuario se modelarán las necesidades que
la red debe satisfacer a cada uno de los tipos de usuario existentes. Debido a que los
usuarios de la red serán únicamente miembros de la comunidad universitaria
(profesores, alumnos y personal US) se ha optado por definir únicamente un perfil de
usuario: Usuarios. Los parámetros para cada tipo de servicio utilizado y tipo de
terminal se reflejan en la siguiente tabla, estos parámetros son los que viene definidos
en Atoll por defecto. Según se observa, los hábitos de utilización que define Atoll por
defecto no son muy exigentes, al igual que en el caso anterior, se podrían ajustar a las
necesidades que tuviésemos, pero en principio utilizaremos estos datos.
Usuarios
Tipo de Servicio
Terminal Conexiones
por hora Duración
(segundos)
Volumen de datos en UL
(KBytes)
Volumen de datos en DL
(KBytes)
FTP Download
Terminal móvil
0,01 2.000 15.000
VoIP Terminal
móvil 0,2 240
Web Browsing
Terminal móvil
0,1 700 4.500
Tabla 6: Características de los Perfiles de usuario definidos.
4. Movilidades: Para la definición de las movilidades consideradas se han tenido en
cuenta las siguientes circunstancias:
- Debido a que la mayoría de las localizaciones no están próximas entre sí y no será
posible la continuidad de cobertura entre las distintas células de la red se
descartará, en principio, la posibilidad de movilidades superiores a la movilidad
pedestre. Es decir, no se podrá hacer uso de los servicios por parte de usuarios que
vayan en coche u otros vehículos que superen la movilidad pedestre. Esta
restricción afectará sobre todo al servicio de VoIP, puesto que se está limitando su
uso únicamente dentro de cada uno de los Campus, no siendo posible el handover
de una célula a otra (no existe continuidad de cobertura).
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- No se tendrá en cuenta la movilidad fija (0 km/h), debido a que ésta se puede
considerar como un caso particular de la movilidad pedestre. Además,
actualmente existen redes de cableado de datos en cada uno de los centros, por lo
que los usuarios fijos accederán mediante esta red a los servicios.
Así pues, la única movilidad a tener en cuenta en nuestra red será la pedestre (3
Km/h). En un futuro, podrán tenerse en cuenta movilidades superiores a la pedestre.
Se están diseñando dispositivos capaces de soportar diversas tecnologías de acceso
inalámbrico (HDSPA, WiMAX, WiFi, GSM, UMTS, etc.), de tal forma que el usuario
obtenga un servicio continuo (no existan cortes en la conexión) aun si se sale de las
zonas de cobertura de la red WiMAX de la US, puesto que mediante el uso de
pasarelas que gestionen la itinerancia entre redes se conectará a la red de otro
operador (a un coste estipulado por el operador) que ofrezca el acceso sobre una
tecnología que admita su dispositivo.
5. Entornos: Una vez definida la movilidad a utilizar, el siguiente paso para modelar el
tráfico generado en la red será definir los entornos (environments) asociados a cada
centro y/o Campus, a los que se les asignará una densidad de abonados. Para los
estudios de simulación de casos reales que realizaremos posteriormente, asignaremos
a cada uno de los Campus una densidad inicial de abonados e iremos incrementándola
paulatinamente hasta ver el número de abonados con el que nos satura la red de
acceso. Posteriormente, modelaremos la red a partir de una estimación de usuarios, y
teniendo en cuenta los resultados obtenidos anteriormente, añadiremos transmisores
para que la red soporte dicho número de usuarios. De tal forma, que realizaremos las
simulaciones en dos etapas.
Entorno Perfil Usuario Movilidad Densidad
(abonados/km2)
Bellas artes
Ciencias del trabajo
Ciencias Educación
ESI
EUITA
Facultad comunicación
Facultad Medicina
Facultad Odontología
Politécnica
Ramón y Cajal
Rectorado
Reina Mercedes
Usuarios Pedestre 1000
Tabla 7: Tipos de entorno definidos.
Tal y como se ha comentado, se ha asignado una densidad de abonados inicial que se
verá modificada cuando se realicen las pruebas.
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4.3.3.- Plantilla de transmisores.
El siguiente paso en el diseño de la red será ir incorporando las diferentes estaciones
base a cada uno de nuestros emplazamientos. Para ello, previamente debemos tener en
cuenta la banda de frecuencias en la que vamos a transmitir.
Por tanto, primeramente vamos a definir la banda de frecuencias que vamos a utilizar
en nuestra red. Para la elección de dicha banda nos basaremos en utilizar una banda de
frecuencias en la que no se requiera licencia. De esta forma, tendremos un ahorro en coste,
mientras que nos veremos perjudicados por unas mayores interferencias y una limitación en la
potencia transmitida. Ateniéndonos al CNAF, vemos que es posible utilizar la banda de
frecuencias de 5.470 - 5.725 GHz (UN - 128) para sistemas WiMAX, con la restricción de que la
P.I.R.E no puede ser superior a 1 W (30 dBm). Así pues, vemos que en esta banda tenemos un
ancho disponible de 255 MHz, por lo que si utilizamos canales de 10 MHz podemos tener hasta
25 canales distintos.
Para crear esta nueva banda de frecuencias en Atoll nos situamos en la pestaña Data
de la ventana explorer, situamos el cursor sobre la carpeta Transmitters y pulsamos el botón
derecho. A continuación, seleccionamos Network Settings->Frecuencies->Bands y pasamos a
definir las características de nuestra banda de frecuencias. En las figuras que se muestran a
continuación aparece el proceso seguido y las características definidas.
Figura 20: Creación de una nueva banda de frecuencias.
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Figura 21: Ventana de definición de las características de la banda de frecuencias.
Como se puede observar se ha definido un método de duplexión TDD. Los demás
parámetros toman un valor que le asigna Atoll por defecto.
Una vez identificada y definida la banda de frecuencias en la que vamos a transmitir
hemos de crear una plantilla para las estaciones base que vamos a implantar. Para ello,
situamos el cursor en la lista desplegable que aparece en la barra de herramientas y
seleccionamos la opción Manage Templates, tal y como se indica en la siguiente figura.
Figura 22: Creación de la plantilla de transmisores.
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A continuación, añadimos (Add) una copia de una de las plantillas existentes en Atoll y
la modificamos para adaptarla a nuestras necesidades.
En nuestro caso, se ha decidido crear una plantilla llamada Campus. La plantilla
Campus se ha definido con estaciones base situadas a 20 metros de altitud, que radiarán por
tres sectores. Las antenas que se utilizarán en estas estaciones base son antenas del fabricante
Kathrein que incorpora Atoll. Las características de las antenas utilizadas se muestran en la
siguiente tabla.
120 deg 14.5 dBi 0 Tilt
Fabricante Ganancia
(dBi)
Azimut máxima
radiación (º)
Tilt eléctrico (º)
Kathrein 14,5 120 0
Tabla 8: Características de las antenas utilizadas.
Los patrones de radiación de esta antena se muestran en la siguiente figura.
Figura 23: Patrones de radiación horizontal y vertical de la antena utilizada.
En la Figura 24 se puede observar los parámetros configurados al crear la plantilla
Campus.
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Figura 24: Parámetros de configuración de la plantilla Campus.
Como se puede observar, la potencia que se ha configurado en Preamble Power es el
resultado de restar a la P.I.R.E la ganancia de la antena, pues no olvidemos que no podemos
transmitir más de 30 dBm. Reseñar que puesto que vamos a utilizar canales de 10 MHz el
tamaño de la FFT aconsejado es de 1024.
En principio, se instalarán estas estaciones base en todos los centros, con una
configuración determinada para cada uno de ellos. Si durante la realización de las pruebas el
sistema no fuese consistente ante un caso real de demanda de servicios por parte de usuarios,
se procederá a instalar nuevos transmisores en las estaciones base hasta que la red pueda
soportar el tráfico demandado.
Una vez definidos todos los parámetros necesarios para la creación de estaciones base,
procedemos a ubicarlas en los distintos puntos de interés. La ubicación y configuración de las
mismas se ha de elegir para obtener unos resultados óptimos. Así pues, las ubicaciones
definitivas para nuestra red son las que se muestran en la siguiente tabla.
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Ubicación Nombre X Y
Campus Central Site0 235.194 4.141.373
Campus Ramón y Cajal Site1 236.456 4.141.117
Site2 235.376 4.139.276 Campus Reina Mercedes
Site3 235.384 4.138.990
Facultad Medicina Site4 235.548 4.144.247
Facultad Odontología Site5 235.137 4.144.140
Facultad Comunicación Site6 233.910 4.144.702
Site7 234.414 4.144.776 ESI
Site8 234.205 4.144.835
Facultad Ciencias de la Educación
Site9 237.313 4.141.162
Escuela Politécnica Site14 234.124 4.141.134
Facultad Bellas Artes Site12 235.048 4.142.686
Facultad Ciencias del Trabajo
Site15 235.251 4.142.158
EUITA Site13 239.838 4.138.127
Tabla 9: Coordenadas de las estaciones base que conforman nuestra red.
Como se puede observar existen Campus en los que hemos decidido ubicar más de
una estación base. Ello es debido a que con una única estación base no nos sería posible
cumplir unos mínimos objetivos de calidad, en cuanto a nivel de señal se refiere, y además así
podremos reducir la congestión de tráfico.
En las figuras que se muestran a continuación se puede observar en detalle las
estaciones base y transmisores instalados en cada uno de los Campus.
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Figura 25: Estaciones base instaladas en cada zona de interés.
Para finalizar, resaltar que se ha hecho uso de la reutilización en frecuencia para cada
uno de los transmisores. De esta forma, se le ha asignado un canal distinto a cada uno de los
transmisores que forman parte de una misma estación base. Reseñar también, que los
transmisores ubicados en la facultad de comunicación transmiten a una potencia inferior a los
demás. Esto es así para que no produzca unas elevadas interferencias en la zona de la Escuela
Superior de Ingenieros, debido a la cercanía. Para la elección de la potencia transmitida se ha
tenido en cuenta que se deben garantizar unos mínimos niveles de señal. Se intenta así
minimizar las interferencias, que son uno de los factores más limitantes en el diseño de redes
WiMAX. En la tabla anterior se muestran los diferentes canales asignados a cada uno de los
transmisores.
A continuación se muestran las características de cada uno de los transmisores
instalados.
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Ubicación Transmisor Antena Altura
(m) Azimuth
(°)
Mechanical Downtilt
(°)
Potencia transmitida
(dBm)
Canal asignado
Site0_1 302 5 30 0
Site0_2 62 5 30 1 Campus Central
Site0_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
182 5 30 2
Site1_1 78 5 30 0
Site1_2 198 5 30 1 Campus
Ramón y Cajal Site1_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
318 5 30 2
Site12_1 0 10 30 0
Site12_2 120 10 30 1 Facultad de Bellas Artes
Site12_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
240 10 30 2
Site13_1 325 5 30 0
Site13_2 85 5 30 1
E.U. Ingenieros Técnicos Agrícolas Site13_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
205 5 30 2
Site14_1 0 10 30 0
Site14_2 120 10 30 1 E.U.
Politécnica Site14_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
240 10 30 2
Site15_1 339 10 30 0
Site15_2 99 10 30 1 Facultad de Ciencias del
Trabajo Site15_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
219 10 30 2
Site2_1 0 5 30 0
Site2_2 120 5 30 1
Site2_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
240 5 30 2
Site3_1 40 5 30 0
Site3_2 160 5 30 2
Campus Reina Mercedes
Site3_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
280 5 30 1
Site4_1 45 5 30 0
Site4_2 165 5 30 1 Facultad de
Medicina Site4_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
285 5 30 2
Site5_1 37 0 30 0
Site5_2 157 0 30 1 Facultad de Odontología
Site5_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
277 0 30 2
Site6_1 0 0 28,5 0
Site6_2 120 0 28,5 1 Facultad de
Comunicación Site6_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
240 0 28,5 2
Site7_1 345 5 30 2
Site7_2 105 5 30 0
Site7_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
225 5 30 1
Site8_1 326 5 30 1
Site8_2 86 5 30 0
Escuela Técnica
Superior de Ingenieros
Site8_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
206 0 30 2
Site9_1 0 0 30 0
Site9_2 120 0 30 1
Facultad de Ciencias de la
Educación Site9_3
120deg 14.5dBi
0Tilt 20
240 0 30 2
Tabla 10: Características de los transmisores instalados.
- 28 -
4.4.- Estudios de Cobertura.
Una vez definidos los elementos y parámetros que definen nuestra estructura de red
pasamos a realizar estudios (Predictions). Para ello, Atoll nos ofrece la posibilidad de realizar
una gran variedad de estudios de cobertura. En este apartado nos centraremos únicamente en
realizar estudios de cobertura por nivel de señal y estudios de cobertura por transmisor.
Los estudios de cobertura muestran los resultados para unas determinadas
condiciones de cobertura. Estos estudios se basan en las matrices de pérdidas (que Atoll
calcula), en el modelo de propagación elegido, el área de cálculo definida, condiciones de
cobertura y en la resolución para cálculos. Tras los cálculos, Atoll muestra los resultados como
una representación gráfica de los pixels que satisfacen las condiciones de cobertura.
Por tanto, antes de proceder a realizar los estudios de cobertura debemos elegir y
configurar el modelo de propagación que más se ajusta a nuestro proyecto.
4.4.1.- Modelo Propagación.
Para poder realizar estos estudios Atoll pone a nuestra disposición varios modelos de
propagación, a elegir dependiendo del tipo de proyecto en el que estemos trabajando.
Además de poder asignar un modelo de propagación genérico a nuestro proyecto, también
podremos asignar modelos de propagación diferentes a cada uno de los transmisores.
Figura 26: Modelos de propagación integrados en Atoll.
- 29 -
Cada modelo de propagación definido en Atoll es adecuado para determinadas
condiciones, frecuencias y tecnologías. En la siguiente tabla se resumen los usos
recomendados para cada modelo de propagación.
Modelo Banda de
Frecuencias Uso recomendado
Longley-Rice (teórico) aprox. 40 MHz 1) Superficies planas
2) Muy bajas frecuencias
ITU 370-7 Viena 93 100 - 400 MHz 1) Largas distancias (d<10 km)
2) Bajas frecuencias
ITU 526-5 (teórico) 30 - 10000 MHz 1) Receptores fijos
WLL 30 - 10000 MHz 1) Receptores fijos
2) Enlaces de microondas 3) WiMAX
Okumura-Hata 150 - 1000 MHz 1) 1 < d < 20 km
2) GSM 900 3) CDMA 2000
Cost-Hata 1500 - 2000 MHz 1) 1 < d < 20 km
2) GSM 1800 3) UMTS
ITU 529-3 300 - 1500 MHz 1) 1 < d < 100 km
2) GSM, CDMA
Standard Propagation Model
150 - 3500 MHz 1) 1 < d < 20 km
2)GSM (900 y 1800), UMTS, CDMA 200 y WiMAX
Erceg-Greenstein (SUI) Model
1900 - 6000 MHz 1) 100 m < d <8 km
2)WiMAX
Tabla 11: Recomendaciones para la elección del modelo de propagación a utilizar.
Teniendo en cuenta que nuestra red va a transmitir a unos 5.4 GHz el modelo de
propagación que se nos recomienda usar (y que por tanto, será el que usemos) es el modelo
Erceg-Greenstein, el cuál es adecuado para WiMAX (802.16d y 802.16e).
Para seleccionarlo como modelo de propagación en nuestros estudios de cobertura,
seleccionamos la pestaña Data de la ventana Explorer, a continuación situamos el cursor sobre
la carpeta Predictions y pulsamos el botón derecho. Seleccionamos la opción Properties y
elegimos el modelo Erceg-Greenstein en la nueva ventana que nos aparecerá. En la figura se
muestra el procedimiento.
- 30 -
Figura 27: Configuración del modelo de propagación a utilizar.
4.4.2.- Estudios de cobertura por nivel de señal.
En este apartado se mostrarán los niveles de señal obtenidos en cada uno de los
emplazamientos para la configuración de estaciones base anteriormente detallada.
Puesto que se considera una sensibilidad del receptor de -100 dBm se ha de garantizar
que en toda la superficie de los Campus existe un nivel de señal por encima de este valor, para
que el terminal sea capaz de conectarse a la red. Además, consideraremos un margen de 15 dB
para prevenir posibles cortes de conexión debidos a desvanecimientos de la señal
radioeléctrica, de esta forma, se tratará de garantizar unos niveles de señal de -85 dBm en
todos los centros y Campus. Consiguiendo estos niveles garantizaremos que los usuarios
tengan una alta garantía de conexión.
Para crear el primer estudio de cobertura situamos el cursor sobre la carpeta
Predictions de la pestaña Data. Pulsamos el botón derecho y seleccionamos New.
- 31 -
Figura 28: Creación de un estudio de cobertura por nivel de señal.
A continuación nos aparecerá una ventana como la que se muestra en la figura.
Figura 29: Definición de parámetros para el estudio de cobertura.
En la pestaña Conditions introducimos unas condiciones de señal de -100 dBm, y una
probabilidad de cobertura en la célula del 75%. En la pestaña Display seleccionamos que se nos
muestren los resultados por nivel de señal, y en la pestaña General le asignamos un nombre al
- 32 -
estudio. A continuación, pulsamos con el botón derecho sobre el estudio que hemos creado y
seleccionamos la opción Calculate para que nos calcule y muestre los resultados.
Figura 30: Pasos para forzar el cálculo del estudio de cobertura creado.
Para crear nuevos estudios de cobertura con las mismas condiciones que algún estudio
creado anteriormente sólo debemos pulsar con el botón derecho sobre el estudio que
queremos duplicar y seleccionamos la opción Duplicate. Posteriormente, debemos forzar a
que sea calculado, de la forma en la que se indicó anteriormente.
En la siguiente figura se muestra el resultado del estudio de cobertura por nivel de
señal en todos los puntos de interés. Como puede observarse en ella, en todas y cada una de
las zonas de interés se consiguen niveles de señal superiores a la sensibilidad del receptor, de
tal forma, que en condiciones de propagación sin desvanecimientos los terminales deben ser
capaces de conectarse a la red.
- 33 -
Figura 31: Estudio de cobertura por nivel de señal para los centros de la US.
En la siguiente figura se mostrará que en cada uno de los centros se tiene un nivel de
señal de -85 dBm en casi la totalidad de la superficie, el cual, como comentamos
anteriormente, era nuestro objetivo.
- 34 -
Figura 32: Cobertura para un nivel de señal de -85 dBm.
- 35 -
Para poder observar con mayor claridad los resultados obtenidos, vamos a ayudarnos
de los informes que nos genera Atoll. A partir de ellos podemos analizar qué porcentaje de la
superficie de cada uno de los centros posee cada valor representativo de señal.
La herramienta de planificación Atoll puede generar informes de cualquier estudio de
cobertura cuya casilla de verificación esté validada. Dicho informe muestra la superficie
cubierta para cada umbral de señal definido. Para generar dichos informes, debemos pulsar
con el botón derecho sobre el estudio de cobertura del que queramos saber sus datos (dicho
estudio debe estar validado: ) y posteriormente seleccionar la opción Generate Report, tal y
como se muestra en la siguiente figura.
Figura 33: Generación de informes.
En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos a partir de los informes que
ha generado Atoll. Como puede observarse, los objetivos propuestos han sido conseguidos
satisfactoriamente, puesto que en cada centro se consiguen unos niveles de señal de -85 dBm
en toda la superficie prácticamente.
- 36 -
Campus Central
Superficie total: 0,0473 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0028 6
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0201 43,3
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,037 79,7
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0465 100
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0473 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0473 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0473 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0473 100
Campus Ramón y Cajal
Superficie total: 0,0375 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0025 6,7
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0129 34,6
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0319 85,6
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0373 100
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0375 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0375 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0375 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0375 100
Campus Reina Mercedes
Superficie total: 0,1517 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0025 1,7
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0423 28
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,1154 76,4
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,1502 99,5
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,1517 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,1517 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,1517 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,1517 100
- 37 -
Facultad de Medicina
Superficie total: 0,0605 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0015 2,4
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,02 33,05
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0491 81,15
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,06 99,17
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0605 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0605 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0605 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0605 100
Facultad de Odontología
Superficie total: 0,016 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0007 4,2
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0039 24,34
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,009 56,25
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0144 90
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0159 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,016 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,016 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,016 100
Escuela Politécnica
Superficie total: 0,0125 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0056 45,4
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0095 77
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0121 98,1
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0125 100
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0125 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0125 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0125 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0125 100
- 38 -
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Superficie total: 0,0619 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0021 3,5
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0203 33,7
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0504 83,7
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0616 100
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0619 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0619 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0619 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0619 100
Facultad de Comunicación
Superficie total: 0,0107 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0002 2
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0026 25,8
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0069 68,5
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0098 97,3
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0107 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0107 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0107 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0107 100
Facultad de Ciencias de la Educación
Superficie total: 0,0122 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,001 9,5
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0038 36,2
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0079 75,2
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0121 100
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0122 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0122 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0122 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0122 100
- 39 -
Facultad de Ciencias del Trabajo
Superficie total: 0,0121 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0055 45,9
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0091 76
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0121 100
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0121 100
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0121 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0121 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0121 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0121 100
Facultad de Bellas Artes
Superficie total: 0,0028 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0017 60,3
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0029 100
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0028 100
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0028 100
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0028 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0028 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0028 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0028 100
Escuela Universitaria Ingenieros Técnicos Agrícolas
Superficie total: 0,0738 km2
Nivel de señal Superficie (km2) Porcentaje (%)
Best Signal Level (dBm) >=-70 0,0015 2
Best Signal Level (dBm) >=-75 0,0187 24,7
Best Signal Level (dBm) >=-80 0,0565 74,6
Best Signal Level (dBm) >=-85 0,0728 97,9
Best Signal Level (dBm) >=-90 0,0738 100
Best Signal Level (dBm) >=-95 0,0738 100
Best Signal Level (dBm) >=-100 0,0738 100
Best Signal Level (dBm) >=-105 0,0738 100
Tabla 12: Porcentajes de cobertura por superficie para cada nivel de señal.
4.4.3.- Estudios de cobertura por transmisor.
Una vez asegurado el cumplimiento del nivel mínimo de señal necesario para la óptima
conexión a la red de los usuarios del sistema, el siguiente paso será estudiar la superficie
- 40 -
geográfica a la que le dará servicio cada uno de los sectores de todas las estaciones base
distribuidas.
Para determinar las superficies que ocupará cada sector, Atoll considera que cada
punto geográfico de nuestras zonas de interés recibirá servicio de red por parte del sector (de
una determinada estación base) cuya señal radioeléctrica transmitida llegue con el mayor nivel
de potencia a dicho emplazamiento.
Figura 34: Creación de un estudio de cobertura por transmisor.
El nivel de señal considerado para realizar las simulaciones ha sido de -100 dBm, que
es el nivel mínimo de señal con el que los usuarios son capaces de conectarse a la red.
Primeramente, se van a mostrar los resultados de forma gráfica. Para posteriormente,
detallar las superficies cubiertas por cada transmisor haciendo uso de los informes. Mediante
estos informes, se puede conocer qué porcentaje de la superficie de cada centro recibirá
cobertura de red y a qué superficie le dará servicio cada uno de los sectores de cada estación
base instalada.
- 41 -
Figura 35: Estudio de cobertura por transmisor para los centros de la US.
Una primera impresión que podemos extraer es que los transmisores que cubren más
superficie en cada centro serán los que tengan más carga de usuarios, y por tanto, será los que
teóricamente saturarán antes (aunque debido a la aleatoriedad de las simulaciones puede que
esto no se cumpla). Así pues, será en estos emplazamientos donde previsiblemente se tendrán
que ubicar nuevos transmisores que ayuden a descongestionar estos sectores y nos permitan
aumentar la capacidad de nuestra red.
- 42 -
Campus Central
Superficie total: 0,0473 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site0_1 0,02 43,1
Site0_2 0,0142 30,6
Site0_3 0,0132 28,4
Campus ramón y Cajal
Superficie total: 0,0375 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site1_1 0,0151 40,5
Site1_2 0,0126 33,8
Site1_3 0,01 26,8
Campus Reina Mercedes
Superficie total: 0,1517 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site2_1 0,0333 22,1
Site2_2 0,023 15,2
Site2_3 0,0197 13
Site3_1 0,0217 14,4
Site3_2 0,0335 22,2
Site3_3 0,0215 14,2
Facultad de Medicina
Superficie total: 0,0605 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site4_1 0,0212 34,4
Site4_2 0,0198 32,2
Site4_3 0,0197 32
Facultad de Odontología
Superficie total: 0,016 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site5_1 0,0071 42,6
Site5_2 0,0061 36,6
Site5_3 0,0032 19,2
- 43 -
Escuela Politécnica
Superficie total: 0,0126 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site14_1 0,0058 49,2
Site14_2 0,0021 17,8
Site14_3 0,0047 39,9
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Superficie total: 0,0619 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site7_1 0,0069 11,5
Site7_2 0,0069 11,5
Site7_3 0,0069 11,5
Site8_1 0,0179 29,7
Site8_2 0,0171 28,4
Site8_3 0,0071 11,8
Facultad de Comunicación
Superficie total: 0,0107 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site6_1 0,0039 38,7
Site6_2 0,0036 35,7
Site6_3 0,0035 34,7
Facultad de Ciencias de la Educación
Superficie total: 0,0122 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site9_1 0,0047 44,7
Site9_2 0,0045 42,8
Site9_3 0,0033 31,4
Facultad de Ciencias del Trabajo
Superficie total: 0,0121 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site15_1 0,002 17,3
Site15_2 0,0059 50,9
Site15_3 0,0042 36,2
- 44 -
Facultad de Bellas Artes
Superficie total: 0,0028 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site12_1 0,0013 45,2
Site12_2 0,0009 31,3
Site12_3 0,0008 27,8
Escuela Universitaria Ingenieros Técnicos Agrícolas
Superficie total: 0,0738 km2
Transmisor Superficie (km2) Porcentaje (%)
Site13_1 0,0286 38,3
Site13_2 0,0258 34,6
Site13_3 0,021 28,1
Tabla 13: Porcentajes de cobertura por superficie para cada transmisor.
- 45 -
4.5.- Simulaciones.
Es en este apartado donde se va a estudiar el comportamiento de nuestra red WiMAX
ante simulaciones de casos reales.
Una vez detallados los usuarios del sistema en profundidad, y consideradas todas las
características y localizaciones geográficas de las estaciones base que darán servicio a los
suscriptores, el último paso que resta para culminar la planificación radio de la red será
mostrar el comportamiento del sistema completo en situaciones cercanas a la realidad.
En el proceso de planificación y optimización de nuestra red necesitaremos estudiar la
capacidad de nuestro sistema, teniendo en cuenta distribuciones reales de usuarios y la
demanda de servicios generada.
Atoll en cada simulación genera una determinada distribución de usuarios, que se
corresponde con instantáneas (snapshot) de la red. De los resultados de dichas simulaciones se
puede obtener la demanda de tráfico asociada a cada distribución, los recursos demandados
por cada usuario, la carga que tendrá cada célula, etc.
En las simulaciones, Atoll asigna a cada usuario un servicio, un tipo de movilidad y un
terminal según los perfiles de usuario definidos. La situación geográfica de cada usuario
generado en la simulación es determinada aleatoriamente. El estado de la transmisión se
determina según la probabilidad de conexión. Este parámetro, es un resultado importante de
las simulaciones, puesto que tiene una implicación directa en la gestión de los recursos radio, y
además, tiene relación con el nivel de interferencia en la red.
Este estudio, lo vamos a dividir en dos etapas. Inicialmente, vamos a determinar el
número máximo de usuarios que admitiría cada estación base, con la configuración inicial de
un único transmisor por sector. De esta forma, podremos intuir el número de transmisores que
necesitaremos a medida que las necesidades de capacidad vayan creciendo.
Posteriormente, veremos el número de transmisores necesarios y el comportamiento
de la red ante una densidad de usuarios real. Los datos que tendremos en cuenta para
determinar dicha densidad de usuarios los obtendremos a partir de las estadísticas de alumnos
matriculados en el curso 06/07 que realiza la Universidad de Sevilla.
Atoll utiliza el algoritmo de Monte Carlo para la generación de las distribuciones de
usuarios. Las simulaciones requieren datos de tráfico, tales como mapas de tráfico. Por tanto,
previamente a la realización de simulaciones debemos definir los mapas de tráfico para cada
uno de los centros. Estos mapas de tráfico se basarán en los entornos (Environments) creados
anteriormente.
Atoll, nos permite crear estos mapas simplemente dibujándolos. Para ello, debemos
seleccionar la pestaña Geo de la ventana Explorer. Pulsamos el botón derecho del ratón sobre
la carpeta Traffic y seleccionamos New Map. A continuación, nos aparecerá una nueva ventana
y seleccionamos Map based on environments (raster) como el tipo de mapa que queremos
crear. Véase la siguiente figura.
- 46 -
Figura 36: Creación de mapas de tráfico.
Una vez creado el mapa, aparece una barra de herramientas (Environment Map
Editor). Seleccionamos el entorno, en el que nos vayamos a basar, de la lista disponible.
Finalmente, dibujamos el polígono que nos definirá el mapa de tráfico.
Figura 37: Asignación del entorno al mapa de tráfico.
De esta forma, iremos creando cada uno de los mapas de tráfico asociados a cada
entorno (cada centro), para posteriormente simular un determinado número de suscriptores
en cada centro. Una vez generados todos los mapas de tráfico necesarios, pasaremos a realizar
las simulaciones.
Para realizar una simulación, o un grupo de simulaciones, seleccionamos la pestaña
Data de la ventana Explorer. Pulsamos el botón derecho sobre la carpeta WiMAX Simulations.
Seleccionamos la opción New y nos aparecerá una nueva ventana en la que definir las
propiedades de la nueva simulación.
- 47 -
Figura 38: Creación de simulaciones.
En la pestaña Source Traffic seleccionamos los mapas de tráfico que queremos utilizar
en la simulación, y los demás campos los dejamos con los valores por defecto que define Atoll.
Figura 39: Elección de los mapas de tráfico a utilizar en la simulación.
- 48 -
Una vez explicado esto, pasaremos a estudiar la capacidad de nuestra red. Para ello,
como dijimos anteriormente, primero caracterizaremos la capacidad máxima de usuarios que
podemos tener en cada centro con la configuración inicial de un único transmisor por sector
en cada estación base. Posteriormente, realizaremos simulaciones con datos reales, añadiendo
si es necesario transmisores a los sectores más cargados.
4.5.1.- Caracterización del número máximo de usuarios.
Como se ha comentado, en este apartado, vamos a caracterizar (aproximadamente) el
número máximo de usuarios que soportaría nuestra red, con la configuración inicial, en cada
uno de los centros. Para ello, partiremos de una densidad inicial de usuarios baja e iremos
incrementándola hasta que nos sature la capacidad (en el enlace descendente) de la estación
base del centro en cuestión. Una vez logremos la congestión de la estación base, veremos el
número de usuarios conectados en cada momento que nos proporcionan las simulaciones. De
esta forma, sabremos el número máximo de usuarios que pueden estar conectados
simultáneamente en cada centro. Notar, que este número máximo de usuarios se obtendrá
para los hábitos de utilización definidos en el apartado 4.3.2 y que se reflejan a continuación.
Usuarios
Tipo de Servicio
Terminal Conexiones
por hora Duración
(segundos)
Volumen de datos en UL
(KBytes)
Volumen de datos en DL
(KBytes)
FTP Download
Terminal móvil
0,01 2.000 15.000
VoIP Terminal
móvil 0,2 240
Web Browsing
Terminal móvil
0,1 700 4.500
Tabla 14: Características de los perfiles de usuario.
Así, una vez que tengamos el número de usuarios que soporta nuestra red, podremos
intuir el número de transmisores que necesitaremos instalar a medida que vayan apareciendo
nuevos usuarios.
Para obtener unos resultados que se acerquen lo máximo posible al comportamiento
de la red en una situación real se realizarán grupos de diez simulaciones.
A continuación se van a detallar los resultados obtenidos para cada uno de los centros
que componen nuestro estudio.
- 49 -
Centro Factor de
carga en el enlace DL (%)
nº medio usuarios conectados
simultáneamente
nº transmisores
instalados
Campus Central 95,67 77 3
Campus Ramón y Cajal 92,22 62 3
Campus Reina Mercedes 85,25 101 6
Facultad Ciencias Educación 87,84 54 3
Facultad Bellas Artes 91,42 65 3
Facultad Ciencias del Trabajo
90,93 98 3
Escuela Politécnica 92,28 70 3
Facultad Medicina 94,85 70 3
Facultad Odontología 91,27 44 3
Facultad Comunicación 91,16 49 3
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
89,02 97 6
EUITA 96,23 72 3
Tabla 15: Número máximo de usuarios conectados simultáneamente en cada zona de interés
para unas condiciones de carga cercanas a la saturación.
Estos resultados se han obtenido teniendo en cuenta unos factores de carga del 85% al
97% de la capacidad en el enlace descendente en cada estación base. A partir de estos datos,
podremos intuir el número de transmisores necesarios para soportar una determinada
demanda de conexión de usuarios para cada centro en un instante determinado.
Por último, realizaremos un grupo de diez simulaciones, con las densidades de
usuarios por km2 configuradas para obtener el número máximo de usuarios en cada centro,
para ver el comportamiento de la red. En la siguiente tabla se refleja el promedio de los
porcentajes de utilización (en el enlace descendente) asociado a cada uno de los transmisores
presentes en la red.
Campus Site Transmitter DL Traffic Load (%)
Site0_1 100
Site0_2 100 Campus Central Site0
Site0_3 72,97
Site1_1 77,03
Site1_2 86,61 Campus Ramón y
Cajal Site1
Site1_3 87,72
Facultad Bellas Site12 Site12_1 77,65
- 50 -
Site12_2 96,79 Artes
Site12_3 98,72
Site13_1 100
Site13_2 90,39 EUITA Site13
Site13_3 82,85
Site14_1 94,72
Site14_2 67,23 E.U. Politécnica Site14
Site14_3 89,15
Site15_1 83,29
Site15_2 100 Facultad Ciencias
del Trabajo Site15
Site15_3 99,22
Site2_1 87,94
Site2_2 83,78 Site2
Site2_3 42,89
Site3_1 81,57
Site3_2 88,45
Campus Reina Mercedes
Site3
Site3_3 94,66
Site4_1 100
Site4_2 100 Facultad de
Medicina Site4
Site4_3 93,87
Site5_1 100
Site5_2 88,53 Facultad de Odontología
Site5
Site5_3 86,97
Site6_1 78,24
Site6_2 88,44 Facultad de
Comunicación Site6
Site6_3 88,53
Site7_1 92,27
Site7_2 87,15 Site7
Site7_3 76,17
Site8_1 100
Site8_2 100
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Site8
Site8_3 94,02
Site9_1 93,37
Site9_2 88,12
Facultad de Ciencias de la
Educación Site9
Site9_3 94,01
Tabla 16: Condiciones de carga obtenidas tras simular funcionamiento con el número
máximo de usuarios conectados simultáneamente.
Con esta simulación se consiguen tener conectados una media de 920 usuarios
simultáneamente, con una tasa de rechazo de conexión del 7%. Notar que estos resultados se
obtienen para unas condiciones de carga próximas al 100%, lo que implicará que algunos
sectores se encuentren totalmente saturados impidiendo que se puedan conectar más
usuarios. Por ello, se obtiene una tasa de rechazo del 7%, debido a las condiciones con las que
- 51 -
se ha efectuado la simulación. Además, dentro de esa tasa de rechazo también se situarán los
usuarios cuya relación señal a interferencia-ruido esté por debajo de cero. Aún así, podemos
observar que los resultados de conexión son bastante buenos, puesto que apenas existe
rechazo de usuarios.
4.5.2.- Simulación de un caso real.
Es en este apartado donde vamos a comprobar el comportamiento de la red diseñada
y veremos si es necesario introducir nuevos transmisores.
Como datos de partida de usuarios para realizar las simulaciones nos basaremos en el
número de alumnos matriculados en cada centro. Estos datos se han conseguido a partir de los
datos reflejados en el Anuario Estadístico 06/07 que realiza la Universidad de Sevilla.
A continuación se muestran los alumnos matriculados en cada uno de los centros en el
curso académico 06/07.
Centro Alumnos matriculados
2006/2007 Facultad de Bellas Artes 1136 Facultad de Biología 1689 Facultad de Ciencias de la Educación 4618 Facultad de Ciencias del Trabajo 1612 Facultad de Económicas y Empresariales 3835 Facultad de Comunicación 2800 Facultad de Derecho 3697 Facultad de Farmacia 2160 Facultad de Filología 1882 Facultad de Filosofía 281 Facultad de Física 397 Facultad de Geografía e Historia 2493 Facultad de Matemáticas 581 Facultad de Medicina 1685 Facultad de Odontología 492 Facultad de Psicología 1692 Facultad de Química 894 E.T.S de Arquitectura 3497 E.T.S de Informática 3448 E.T.S de Ingenieros 4543 E.U. de Arquitectura Técnica 2507 E.U. de Ciencias de la Salud 1110 E.U. de Estudios Empresariales 4636 E.U. de Ingeniería Técnica Agrícola (EUITA) 1331 E.U Politécnica 2029 55045
Tabla 17: Alumnos matriculados en cada centro de la US en el curso 06/07.
- 52 -
El número de alumnos que forman parte de cada uno de los Campus que se han
considerado son los siguientes:
Campus Reina Mercedes
Centro Nº alumnos
Facultad de Biología 1689
E.U. de Arquitectura Técnica
2507
E.T.S. de Arquitectura 3497 Facultad de Farmacia 2160 Facultad de Química 894
Facultad de Matemáticas 581
Facultad de Física 397 E.T.S. de Informática 3448 15173
Campus Cartuja Centro Nº alumnos
E.T.S. de Ingenieros 4543
Facultad de Comunicación 2800
7343
Campus Macarena Centro Nº alumnos
Facultad de Odontología 492
E.U. de Ciencias de la Salud
1110
Facultad de Medicina 1685 3287
Campus Central Centro Nº alumnos
Facultad de Derecho 3697 Facultad de Filología 1882 Facultad de Geografía e Historia
2493
8072
- 53 -
Campus Ramón y Cajal Centro Nº alumnos
Facultad de Filosofía 281 Facultad de Psicología 1692
Facultad de Económicas y Empresariales
3835
E.U. de Estudios Empresariales 4636
10444
Otros Centro Nº alumnos
Facultad de Bellas Artes 1136 Facultad de Ciencias de la Educación
4618
Facultad de Ciencias del Trabajo
1612
E.U. Politécnica 2029 E.U. de Ingenieros Técnicos Agrícolas
1331
10726 Tabla 18: Número de alumnos que conforman cada uno de las zonas de interés.
Una vez sabemos el número total de alumnos que existen en la Universidad de Sevilla,
vamos a distinguir en nuestro estudio diferentes casos de porcentajes de utilización. Para la
elección de dichos porcentajes de utilización, se han tenido en cuenta las siguientes
consideraciones:
1. No todos los alumnos van a estar presentes simultáneamente en los diferentes
centros.
2. Sólo una porción de los alumnos que estén presentes en cada uno de los centros se
conectará a la red (no se conectarán todos en el mismo intervalo de tiempo).
3. Existirá una pequeña parte de usuarios que posean dispositivos de usuario WiMAX.
Esto se debe a que actualmente no se dispone de una gran cantidad de dispositivos de
usuario móviles, puesto que están en fase de desarrollo y certificación. Además, los
precios de dichos dispositivos puede que no estén al alcance de todos.
Por tanto, inicialmente no existirá una gran cantidad de usuarios que vayan a
conectarse a la red WiMAX, por lo que vamos a realizar el estudio para dos porcentajes de
utilización: 1% y 2%. Con estos porcentajes de utilización y teniendo en cuenta el total de
alumnos que existen en cada centro, obtenemos el número de usuarios que estarán pidiendo
conexión en un instante determinado.
- 54 -
En los apartados siguientes se va a modelar la red para tener conectados
simultáneamente ese número de usuarios. Obviamente, estas condiciones de carga serán más
exigentes que las condiciones en funcionamiento normal, puesto que no siempre todos esos
posibles usuarios demandarán conexión instantáneamente. Así, habrá instantes en los que
estarán conectados todos y momentos en los que el número de usuarios conectados sea
inferior.
4.5.2.1.- Simulación porcentaje utilización 1%.
En la siguiente tabla se puede observar el número de usuarios que existirán en cada
uno de los centros con el porcentaje de utilización considerado. Como se ha comentado con
anterioridad, se dimensionará cada estación base de la red para que sea capaz de soportar la
conexión simultánea de los suscriptores existentes en su centro.
Centro Porcentaje de
utilización Nº usuarios
Transmisores a instalar
Campus Central 1% 81 4
Campus Ramón y Cajal 1% 104 7
Campus Reina Mercedes 1% 152 12
Facultad Ciencias Educación 1% 46 3
Facultad Bellas Artes 1% 11 1
Facultad Ciencias del Trabajo 1% 16 1
Escuela Politécnica 1% 20 1
Facultad Medicina 1% 17 1
Facultad Odontología 1% 16 1
Facultad Comunicación 1% 28 2
Escuela Técnica Superior de Ingenieros 1% 45 4
EUITA 1% 13 1
Tabla 19: Número de alumnos presentes en cada centro y transmisores necesarios para un
porcentaje del 1%.
Como se puede observar, los centros con mayor densidad de alumnos requerirán que
se instale un número mayor de transmisores. Notar que el número de transmisores a instalar
se obtiene a partir de los datos reflejados en el apartado 4.5.1, y que se han diseñado para
obtener una carga en el enlace descendente de cada estación base en torno al 75%.
Vemos que en la gran mayoría de los centros no será necesario instalar nuevos
transmisores, sin embargo, existen centros para los que la configuración inicial de red no es
- 55 -
suficiente. Por tanto, deberemos instalar nuevos transmisores en aquellos emplazamientos en
los que sea necesario, y en los que no sea necesario, dejaremos el número de transmisores
instalados originalmente (3 transmisores por estación base) para poder comprobar el
funcionamiento de la red planteada.
Las características de cada uno de los transmisores que forman parte de las diferentes
estaciones base instaladas son las que se muestran a continuación:
Ubicación Transmisor Altura
(m) Azimut
(°)
Mechanical Downtilt
(°)
Potencia transmitida
(dBm)
Canal asignado
Site0_1 20 302 5 30 0
Site0_2 20 62 5 30 1
Site0_3 20 182 5 30 2 Campus Central
Site0_4 20 302 5 30 3
Site1_1 20 78 5 30 0
Site1_2 20 198 5 30 1
Site1_3 20 318 5 30 2
Site1_4 20 78 5 30 3
Site1_5 20 198 5 30 4
Site1_6 20 318 5 30 5
Campus Ramón y Cajal
Site1_7 20 78 5 30 6
Site12_1 20 0 10 30 0
Site12_2 20 120 10 30 1 Facultad Bellas
Artes Site12_3 20 240 10 30 2
Site13_1 20 325 5 30 0
Site13_2 20 85 5 30 1 EUITA
Site13_3 20 205 5 30 2
Site14_1 20 0 10 30 0
Site14_2 20 120 10 30 1 E.U. Politécnica
Site14_3 20 240 10 30 2
Site15_1 20 339 10 30 0
Site15_2 20 99 10 30 1 Facultad Ciencias
del Trabajo Site15_3 20 219 10 30 2
Site2_1 20 0 5 30 0
Site2_2 20 120 5 30 1
Site2_3 20 240 5 30 2
Site2_4 20 0 5 30 3
Site2_5 20 120 5 30 4
Site2_6 20 240 5 30 5
Site3_1 20 40 5 30 0
Site3_2 20 160 5 30 2
Site3_3 20 280 5 30 1
Campus Reina Mercedes
Site3_4 20 40 5 30 3
- 56 -
Site3_5 20 160 5 30 5
Site3_6 20 280 5 30 4
Site4_1 20 45 5 30 0
Site4_2 20 165 5 30 1 Facultad de
Medicina Site4_3 20 285 5 30 2
Site5_1 20 37 0 30 0
Site5_2 20 157 0 30 1 Facultad de Odontología
Site5_3 20 277 0 30 2
Site6_1 20 0 0 28,5 0
Site6_2 20 120 0 28,5 1 Facultad de
Comunicación Site6_3 20 240 0 28,5 2
Site7_1 20 345 5 30 2
Site7_2 20 105 5 30 0
Site7_3 20 225 5 30 1
Site8_1 20 326 5 30 1
Site8_2 20 86 5 30 0
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Site8_3 20 206 0 30 2
Site9_1 20 0 0 30 0
Site9_2 20 120 0 30 1 Facultad Ciencias de la Educación
Site9_3 20 240 0 30 2
Tabla 20: Características de cada uno de los transmisores instalados para soportar un
porcentaje del 1%.
Para poder soportar las características demandadas para esta simulación ha sido
necesario instalar un total de 53 transmisores.
Llegados a este punto podemos preguntarnos por qué necesitamos instalar un número
de transmisores mayor que en la configuración inicial (3 transmisores por estación base) si el
número total de usuarios a los que vamos a dar servicio en este caso es inferior al número
máximo de usuarios a los que podíamos dar acceso antes (recuérdese que se daba servicio a
unos 900 usuarios simultáneamente). Es decir, si con los 42 transmisores instalados
originalmente damos servicio a unos 900 usuarios, por qué son necesarios estos 53
transmisores para dar servicio a 550 usuarios. Pues bien, la principal razón es que estamos
modelando cada estación base para que dé servicio únicamente a los usuarios presentes en su
Campus. Así, mientras en el caso anterior teníamos todos los sectores con unas cargas
cercanas a la saturación, en este caso tendremos sectores en los que las cargas de tráfico serán
pequeñas, permitiendo un incremento en el número de suscriptores de estos centros y por
consiguiente, en el número total de usuarios de la red. Por tanto, si en este caso hiciéramos
funcionar el sistema en unas condiciones de carga cercanas a la saturación podríamos obtener
un número de usuarios superior a los 900 obtenidos con la configuración inicial.
A continuación, se mostrarán los resultados que se obtienen tras simular el
comportamiento de nuestra red para cada uno de los centros, indicándose las cargas en los
- 57 -
enlaces descendente y ascendente, el nivel de ruido y las tasas de tráfico requeridas en ambos
sentidos.
Campus Central
nº usuarios conectados: 82 probabilidad rechazo (%): 3,9
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site0_1 77,58 1,19 0,44 8.927,92 259,60
Site0_2 95,48 1,78 0,52 11.457,27 376,42
Site0_3 74,20 0,88 1,25 7.418,10 194,64
Site0_4 85,19 1,11 0,12 9.955,15 240,48
Campus Ramón y Cajal
nº usuarios conectados: 107 probabilidad rechazo (%): 2,6
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site1_1 50,458 0,872 0,034 5930,5 193,448
Site1_2 74,444 0,354 0,398 5.970,45 73,486
Site1_3 98,562 0,996 0,388 7605,28 217,76
Site1_4 74,188 1,256 2,662 7796,768 274,484
Site1_5 81,51 0,798 0,146 7946,614 173,788
Site1_6 73,692 0,746 0,854 6299,724 164,524
Site1_7 73,188 0,834 0,32 7471,474 180,5
Campus Reina Mercedes
nº usuarios conectados: 135 probabilidad rechazo (%): 7,2
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site2_1 83,554 0,944 0,154 7640,894 200,63
Site2_2 82,696 0,818 1,59 5166,248 174,98
Site2_3 60,252 0,728 1,038 4764,114 152,476
Site2_4 77,768 0,844 0,706 6840,096 180,434
Site2_5 80,722 0,562 2,174 6636,892 114,554
Site2_6 25,072 0,774 1,218 2031,344 156,174
Site3_1 40,656 0,492 2,56 4265,348 97,844
Site3_2 72,696 0,804 0,438 6199,854 178,044
- 58 -
Site3_3 61,5 0,584 1,646 4035,106 125,382
Site3_4 58,178 0,552 2,88 5833,672 115,156
Site3_5 56,466 0,856 2,526 5679,356 177,722
Site3_6 82,004 0,81 1,398 4471,406 169,838
Facultad de Ciencias de la Educación
nº usuarios conectados: 44 probabilidad rechazo (%): 3,6
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace DL
(kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site9_1 71,928 0,918 0,35 6570,776 200,578
Site9_2 88,558 0,6 0,816 7165,868 133,76
Site9_3 71,656 0,808 0,364 5870,624 175,682
Facultad de Bellas Artes
nº usuarios conectados: 11 probabilidad rechazo (%): 0
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace DL
(kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site12_1 22,48 0,134 0 1880,854 30,45
Site12_2 17,304 0,11 1,638 1476,218 24,086
Site12_3 26,268 0,176 0,114 2044,174 40,12
Facultad de Ciencias del Trabajo
nº usuarios conectados: 15 probabilidad rechazo (%): 2,6
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site15_1 11,076 0,02 0,058 1502,2 4,536
Site15_2 36,298 0,3 0,132 4620,852 67,32
Site15_3 26,096 0,178 0,164 3909,644 40,12
Escuela Universitaria Politécnica
nº usuarios conectados: 22 probabilidad rechazo (%): 2,7
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site14_1 39,096 0,89 1,216 5622,874 197,332
Site14_2 9,284 0,546 0,414 1079,468 120,684
Site14_3 21,026 0,71 1,924 3162,434 154,74
- 59 -
Escuela Universitaria Ingenieros Técnicos Agrícolas
nº usuarios conectados: 12 probabilidad rechazo (%): 1,7
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site13_1 24,756 0,212 0,002 1593,082 46,552
Site13_2 26,672 0,234 0,012 2541,352 50,38
Site13_3 19,59 0,1 0,108 2011,426 22,44
Facultad de Medicina
nº usuarios conectados: 16 probabilidad rechazo (%): 4,9
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site4_1 17,344 0,246 0,252 2487,32 55,348
Site4_2 27,412 0,248 0,026 2289,846 55,352
Site4_3 18,08 0,474 0,01 2327,48 104,094
Facultad de Odontología
nº usuarios conectados: 18 probabilidad rechazo (%): 7,7
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site5_1 35,446 0,346 0,112 2282,826 74,878
Site5_2 63,222 0,654 0,314 4012,628 123,24
Site5_3 29,844 0,512 0,252 2662,474 101,232
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
nº usuarios conectados: 41 probabilidad rechazo (%): 7,3
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site7_1 36,092 0,384 0,79 2545,456 83,978
Site7_2 22,578 0,04 1,394 2073,384 9,254
Site7_3 42,18 0,394 3,154 2731,222 85,964
Site8_1 71,184 0,554 4,548 5933,576 108,1
Site8_2 42,854 0,382 1,772 4775,014 84,522
Site8_3 26,144 0,186 0,462 1548,378 37,088
- 60 -
Facultad de Comunicación
nº usuarios conectados: 29 probabilidad rechazo (%): 6,2
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico enlace
UL (kbps)
Site6_1 48,382 0,644 0,214 3624,75 138,182
Site6_2 59,094 0,554 4,562 4175,05 113,032
Site6_3 54,904 0,768 2,838 4333,826 144,516
Tabla 21: Resultados obtenidos en la simulación para un porcentaje de utilización del 1%.
Podemos reseñar que las estaciones base más críticas son las que se ubican en el
Campus Central, Campus Ramón y Cajal, y en el Campus de Reina Mercedes, puesto que es en
estos lugares donde existe un mayor número de usuarios. Puesto que estos datos reflejan el
comportamiento de la red en un instante concreto, podemos determinar que incluso en el
peor de los casos (todos los usuarios queriéndose conectar a la vez) obtenemos un
funcionamiento aceptable, ya que la red no satura.
Reseñar también que las probabilidades de rechazo que se obtienen se encuentran
dentro de un margen aceptable, ya que en todos los casos se tiene una probabilidad de
rechazo de conexión inferior al 8%. Como puede observarse, las mayores tasas de rechazo se
obtienen en el Campus de Reina Mercedes, en el Campus Macarena y en el Campus Cartuja. En
estos Campus, los usuarios reciben unas mayores interferencias, lo que hace que empeore la
relación señal a ruido-interferencia, haciendo que ésta sea vuelva negativa y no posibilitando
que el usuario se conecte. Esto se debe a la proximidad entre estaciones base y a que existen
transmisores interferentes que emiten en el mismo canal (pese a que se intentó minimizar
mediante los esquemas de reutilización de frecuencia). Aún así, los resultados conseguidos son
satisfactorios.
Para poder simular la conexión del 1% de los alumnos matriculados en la Universidad
de Sevilla ha sido necesario introducir unas determinadas densidades de usuario por km2 en
cada uno de los entornos existentes. En la tabla a continuación, se muestran los valores
introducidos:
- 61 -
Entorno Densidad
(Subscribers/km²)
Bellas artes 24.700
Ciencias del trabajo 12.700
Ciencias Educación 45.200
ESI 8.625
EUITA 2.100
Facultad comunicación 25.400
Facultad Medicina 3.900
Facultad Odontología 11.600
Politécnica 17.000
Ramón y Cajal 32.200
Rectorado 25.000
Reina Mercedes 12.000
Tabla 22: Densidades de usuarios utilizadas para simular el número de usuarios necesarios.
En las siguientes imágenes se muestran las localizaciones geográficas de todos estos
usuarios diferenciados por colores según el tipo de conexión que solicitan. Los datos que
caracterizan a cada uno de estos usuarios se muestran en la tabla que aparece en el Apéndice
A de este documento.
Figura 40: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de
conexión, en el Campus Cartuja y Campus Macarena.
- 62 -
Figura 41: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de
conexión, en las Facultades de Bellas Artes, Ciencias del Trabajo, en el Campus
Central y en la E.U. Politécnica.
Figura 42: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de
conexión, en el Campus Ramón y Cajal y en la Facultad de Ciencias de la Educación.
- 63 -
Figura 43: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de
conexión, en el Campus Reina Mercedes.
Figura 44: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de
conexión, en la E.U. Ingenieros Técnicos Agrícolas.
Resumiendo, con la estructura de red presentada en este apartado, somos capaces de
conseguir que se conecten a la red en un instante determinado 510 usuarios de un total de
538 usuarios requiriendo conexión, lo que nos proporciona una probabilidad de rechazo del
5.2%.
Por tanto, podemos concluir que hemos cumplido el objetivo de dar servicio a la
población de alumnos considerada. Además, hemos de tener en cuenta que el número de
- 64 -
usuarios presentes en nuestra red no fluctuará excesivamente a lo largo de los años, puesto
que el número de alumnos matriculados cada año se mantiene más o menos constante. Por
este motivo, se considera una solución eficiente la planteada en este estudio, no siendo
necesario el sobredimensionamiento para atender futuras demandas, ya que este
sobredimensionamiento inicial incrementaría los costes de implantación de la red WiMAX
diseñada.
Una vez obtenidos los resultados de la simulación, en cuanto a los valores de nivel de
ruido en el enlace ascendente, y de carga de tráfico en los enlaces ascendente y descendente
para una situación real, podemos realizar estudios de cobertura específicos para redes WiMAX
que nos permitirán determinar la calidad de la red.
Antes de proceder a realizar el proceso medición de calidad de la red, debemos
actualizar los valores de carga de los enlaces ascendente y descendente, así como la tasa de
ruido mediante los resultados obtenidos en la simulación. Para ello, debemos seleccionar la
pestaña Data de la ventana Explorer. Desplegamos el contenido la carpeta WiMAX Simulations,
nuevamente desplegamos la carpeta en la que se encuentra la simulación de la que queremos
cargar los resultados. A continuación, pulsamos dos veces sobre la simulación y nos aparecerá
la ventana que se muestra en la figura. Seleccionamos la pestaña Cells y pulsamos el botón
Commit Results. Automáticamente se cargarán los resultados de las columnas DL Traffic
Load(%), UL Traffic Load(%) y UL Noise Rise (dB).
A partir de este momento, podremos realizar los estudios de calidad basándonos en
los resultados obtenidos.
Figura 45: Pestaña Cells de la simulación generada.
- 65 -
En lo que sigue, se mostrarán los resultados de los siguientes estudios de calidad:
1. Estudio de cobertura del nivel de C/(N+I): La relación del nivel de potencia de señal
frente a ruido-interferencia es un parámetro que mide la calidad con que llega al
receptor la señal radioeléctrica que le proporciona servicio de red. Siempre que
C/(N+I) sea mayor que cero la conexión será viable, sin embargo, cuanto mayor sea su
valor se conseguirá una mayor robustez frente a interrupciones y una mayor velocidad
de transferencia de datos. Mediante estos estudios podremos determinar la calidad
de la señal recibida en cada Campus de la red. Estos estudios se realizarán para los
diferentes tipos de servicio, por usuario y movilidad, en el enlace descendente y
ascendente.
Para realizar este tipo de predicciones, seleccionamos la pestaña Data de la ventana
Explorer. Pulsamos el botón derecho sobre la carpeta Predictions y seleccionamos la
opción New. A continuación, nos aparecerá una ventana con los diferentes tipos de
estudio, seleccionaremos Coverage by C/(I+N) Level (DL) o Coverage by C/(I+N) Level
(UL), pulsamos Ok y nos aparecerá una ventana como la siguiente:
Figura 46: Creación de estudio de calidad de red.
En la pestaña Condition seleccionaremos el terminal (terminal móvil en nuestro caso),
el tipo de movilidad (pedestrian, en nuestro caso) y el servicio (FTP, VoIP o Web) para
el que queremos realizar el estudio. En la pestaña Display seleccionaremos el modo de
visualización, y en la pestaña General le asignaremos un nombre a nuestro estudio.
Una vez hemos creado el estudio debemos forzar a que Atoll lo calcule, para ello,
pulsamos el botón derecho del ratón sobre el nuevo estudio y seleccionamos la
opción Calculate.
- 66 -
A continuación, se mostrará el resultado de dichos estudios para los diferentes tipos
de servicio, tanto en el enlace descendente como en el ascendente.
� Relación C/(I+N) en el enlace descendente (DL):
Figura 47: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(I+N) en el enlace
descendente para el servicio FTP.
- 67 -
Figura 48: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(I+N) en el enlace
descendente para el servicio VoIP.
- 68 -
Figura 49: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(I+N) en el enlace
descendente para el servicio Web.
Según se ha podido observar, en la práctica totalidad de los Campus existen
relaciones C/(I+N) por encima de cero. Sin embargo, existirán algunos puntos
dentro de determinados centros en los que se tiene que esta relación puede
ser inferior a cero. Esto es debido a que en las simulaciones se han obtenido
algunos usuarios con relaciones C/(I+N) por debajo de cero, aún así este
comportamiento es mínimo dentro de la población de usuarios.
Este hecho se muestra en detalle en la siguiente figura, en la que se observa
las Escuela Superior de Ingenieros, la Facultad de Comunicación y el Campus
Macarena.
- 69 -
Figura 50: Relación C/(N+I) por encima de 0 dB en el enlace descendente.
� Relación C/(I+N) en el enlace ascendente (UL):
Figura 51: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(I+N) en el enlace
ascendente para el servicio FTP.
- 70 -
Figura 52: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(I+N) en el enlace
ascendente para el servicio VoIP.
Figura 53: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(I+N) en el enlace
ascendente para el servicio Web.
- 71 -
Como puede observarse, para todos los servicios tenemos una relación
C/(I+N) muy buena en el enlace ascendente, ello es debido a que en las
simulaciones prácticamente la totalidad de los usuarios poseían unos niveles
de C/(I+N) en el UL por encima de los 20 dB.
2. Estudio de cobertura de la tasa máxima disponible de transmisión de datos:
Mediante este estudio podremos conocer la tasa máxima de datos que se podría
alcanzar en los enlaces descendente y ascendente en cada canal. Esta tasa podría ser
asignada a un único usuario (en caso de necesitarla) o estar repartida entre varios
usuarios (mediante subcanalización).
Para realizar este tipo de predicciones, seleccionamos la pestaña Data de la ventana
Explorer. Pulsamos el botón derecho sobre la carpeta Predictions y seleccionamos la
opción New. A continuación, nos aparecerá una ventana con los diferentes tipos de
estudio, seleccionaremos Coverage by Channel Throughput (DL) o Coverage by
Channel Throughput (UL), pulsamos Ok y nos aparecerá una ventana como la
siguiente:
Figura 54: Creación de estudio de cobertura para Throughput de canal.
En la pestaña Condition seleccionaremos el terminal (terminal móvil en nuestro caso),
el tipo de movilidad (pedestrian, en nuestro caso) y el servicio (FTP, VoIP o Web) para
el que queremos realizar el estudio. En la pestaña Display seleccionaremos el modo de
visualización, y en la pestaña General le asignaremos un nombre a nuestro estudio.
Una vez hemos creado el estudio debemos forzar a que Atoll lo calcule, para ello,
pulsamos el botón derecho del ratón sobre el nuevo estudio y seleccionamos la
opción Calculate.
- 72 -
En nuestro caso particular, se tiene que la mayor tasa que es requerida por un usuario
en el enlace descendente es de 1000 kbps (servicio FTP), mientras que la mayor tasa
requerida por un usuario en el enlace ascendente es de 100 kbps (servicio FTP). Sin
embargo, se podrían conseguir velocidades muy superiores a las requeridas.
A continuación, se mostrará el resultado de dichos estudios para los diferentes tipos
de servicio, tanto en el enlace descendente como en el ascendente.
� Tasa máxima disponible de transmisión de datos en el enlace descendente
(DL):
Figura 55: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
descendente para el servicio FTP.
- 73 -
Figura 56: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
descendente para el servicio VoIP.
- 74 -
Figura 57: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
descendente para el servicio Web.
- 75 -
� Tasa máxima disponible de transmisión de datos en el enlace ascendente (UL):
Figura 58: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
ascendente para el servicio FTP.
- 76 -
Figura 59: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
ascendente para el servicio VoIP.
- 77 -
Figura 60: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
ascendente para el servicio Web.
- 78 -
4.5.2.2.- Simulación porcentaje utilización 2%.
En este apartado se llevará a cabo un estudio similar al del apartado anterior, con la
salvedad de que ahora consideraremos un porcentaje de utilización del 2%. Como ya se ha
comentado en anteriores apartados, se dimensionará la red para que sea capaz de soportar la
conexión simultánea de ese 2% de los alumnos (aproximadamente 1100 alumnos)
considerado.
Centro Porcentaje de
utilización nº usuarios
Transmisores a instalar
Campus Central 2% 161 9
Campus Ramón y Cajal 2% 209 14
Campus Reina Mercedes 2% 303 24
Facultad Ciencias Educación 2% 92 7
Facultad Bellas Artes 2% 23 2
Facultad Ciencias del Trabajo 2% 32 2
Escuela Politécnica 2% 41 3
Facultad Medicina 2% 34 2
Facultad Odontología 2% 32 3
Facultad Comunicación 2% 56 5
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
2% 91 8
EUITA 2% 27 2
Tabla 23: Número de usuarios y transmisores a instalar.
Como se puede observar, para ser capaces de soportar una demanda instantánea del
2% de los alumnos de la Universidad de Sevilla vamos a necesitar una gran cantidad de
transmisores. Obviamente, esos usuarios considerados no estarán conectados todo el tiempo
simultáneamente, por lo que nuestra red estará un tanto sobredimensionada para ser capaz
de atender la demanda de ese 2% de alumnos en un instante determinado.
Vemos que en una parte de los centros no será necesario instalar nuevos transmisores,
sin embargo, existen centros para los que la configuración inicial de red no es suficiente. Por
tanto, deberemos instalar nuevos transmisores en aquellos emplazamientos en los que sea
necesario, y en los que no sea necesario, dejaremos el número de transmisores instalados
originalmente (3 transmisores por estación base) para poder comprobar el funcionamiento de
la red planteada.
Las características de cada uno de los transmisores que forman parte de las diferentes
estaciones base instaladas son las que se muestran a continuación:
- 79 -
Ubicación Transmisor Altura
(m) Azimut
(°)
Mechanical Downtilt
(°)
Potencia transmitida
(dBm)
Canal asignado
Site0_1 20 302 5 30 0
Site0_2 20 62 5 30 1
Site0_3 20 182 5 30 2
Site0_4 20 302 5 30 3
Site0_5 20 62 5 30 4
Site0_6 20 182 5 30 5
Site0_7 20 302 5 30 6
Site0_8 20 62 5 30 7
Campus Central
Site0_9 20 182 5 30 8
Site1_1 20 78 5 30 0
Site1_2 20 198 5 30 9
Site1_3 20 318 5 30 10
Site1_4 20 78 5 30 11
Site1_5 20 198 5 30 12
Site1_6 20 318 5 30 13
Site1_7 20 78 5 30 1
Site1_8 20 198 5 30 2
Site1_9 20 318 5 30 3
Site1_10 20 78 5 30 4
Site1_11 20 198 5 30 5
Site1_12 20 318 5 30 6
Site1_13 20 78 5 30 7
Campus Ramón y Cajal
Site1_14 20 198 5 30 8
Site12_1 20 0 10 30 0
Site12_2 20 120 10 30 1 Facultad de Bellas
Artes Site12_3 20 240 10 30 2
Site13_1 20 325 5 30 0
Site13_2 20 85 5 30 1 EUITA
Site13_3 20 205 5 30 2
Site14_1 20 0 10 30 0
Site14_2 20 120 10 30 1 E.U. Politécnica
Site14_3 20 240 10 30 2
Site15_1 20 339 10 30 0
Site15_2 20 99 10 30 1 Facultad de
Ciencias del Trabajo Site15_3 20 219 10 30 2
Site2_1 20 0 5 30 0
Site2_2 20 120 5 30 9
Site2_3 20 240 5 30 10
Site2_4 20 0 5 30 11
Site2_5 20 120 5 30 1
Site2_6 20 240 5 30 2
Campus Reina Mercedes
Site2_7 20 0 5 30 3
- 80 -
Site2_8 20 120 5 30 4
Site2_9 20 240 5 30 5
Site2_10 20 0 5 30 6
Site2_11 20 120 5 30 7
Site2_12 20 240 5 30 8
Site3_1 20 40 5 30 0
Site3_2 20 160 5 30 9
Site3_3 20 280 5 30 11
Site3_4 20 40 5 30 10
Site3_5 20 160 5 30 2
Site3_6 20 280 5 30 1
Site3_7 20 40 5 30 3
Site3_8 20 160 5 30 5
Site3_9 20 280 5 30 4
Site3_10 20 40 5 30 6
Site3_11 20 160 5 30 8
Site3_12 20 280 5 30 7
Site4_1 20 45 5 30 0
Site4_2 20 165 5 30 1 Facultad de
Medicina Site4_3 20 285 5 30 2
Site5_1 20 37 0 30 0
Site5_2 20 157 0 30 1 Facultad de Odontología
Site5_3 20 277 0 30 2
Site6_1 20 0 0 28,5 0
Site6_2 20 120 0 28,5 1
Site6_3 20 240 0 28,5 2
Site6_4 20 0 0 28,5 3
Facultad de Comunicación
Site6_5 20 120 0 28,5 4
Site7_1 20 345 5 30 2
Site7_2 20 105 5 30 0
Site7_3 20 225 5 30 1
Site7_4 20 105 5 30 3
Site8_1 20 326 5 30 1
Site8_2 20 86 5 30 0
Site8_3 20 206 0 30 2
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Site8_4 20 86 5 30 3
Site9_1 20 0 0 30 0
Site9_2 20 120 0 30 1
Site9_3 20 240 0 30 2
Site9_4 20 0 0 30 3
Site9_5 20 120 0 30 4
Site9_6 20 240 0 30 5
Facultad de Ciencias de la
Educación
Site9_7 20 0 0 30 6
Tabla 24: Características de los transmisores instalados.
- 81 -
En este caso, ha sido necesario instalar un total de 85 transmisores para poder
soportar los requerimientos de capacidad demandados por los usuarios. En los
emplazamientos en los que el número de transmisores necesarios era inferior a tres, se han
dejado tres transmisores, puesto que son los que se instalaron en el planteamiento de la red
original.
A continuación, se mostrarán los resultados que se obtienen tras simular el
comportamiento de nuestra red para cada uno de los centros, indicándose las cargas en los
enlaces descendente y ascendente, el nivel de ruido y las tasas de tráfico requeridas en ambos
sentidos
Campus Central
nº usuarios conectados: 172 probabilidad rechazo (%): 3,4
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site0_1 93,9 1,47 1,04 11772,98 305,36
Site0_2 85,94 0,86 0,7 7501,95 180,85
Site0_3 80,32 1 0,61 8470,63 202,06
Site0_4 83,2 1,39 1,77 12127,31 300,94
Site0_5 69,54 0,84 1,51 7268,73 176,89
Site0_6 88,81 0,93 0,6 8976,61 204,78
Site0_7 88,77 1,4 0,51 10190,94 300,64
Site0_8 84,4 0,62 3,32 8651,26 137,2
Site0_9 57,36 1,03 0,31 6289,6 219,04
Campus Ramón y Cajal
nº usuarios conectados: 210 probabilidad rechazo (%): 2,9
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site1_1 77,88 1,15 0,41 9140,97 256,32
Site1_2 74,37 0,89 0,77 6554,71 195,39
Site1_3 62,36 0,69 1,83 5803,21 151,36
Site1_4 70,45 1,53 3,73 7354,19 291,14
Site1_5 86,43 0,98 0,38 7725,19 213,92
Site1_6 71,35 1,24 0,82 6464,55 250,1
Site1_7 76,27 0,77 2,41 7777,93 171,84
Site1_8 80,33 0,84 0,62 7281,64 170,37
Site1_9 52,53 0,79 0,94 5001,94 175
Site1_10 70,97 0,68 0,32 8874,9 142,33
Site1_11 61,17 0,79 0,75 6366,81 171,9
Site1_12 79,38 0,58 1 8194 124,22
- 82 -
Site1_13 88,21 0,83 0,92 7222,46 183,29
Site1_14 77,89 0,61 0,11 7112,02 137,35
Facultad de Ciencias de la Educación
nº usuarios conectados: 80 probabilidad rechazo (%): 6,1
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site9_1 59,89 0,72 0,49 4758,17 155,54
Site9_2 95,14 0,66 0,61 8399,52 130,44
Site9_3 52,08 0,83 1,56 4072,8 177,08
Site9_4 65,93 0,66 0,57 5335,35 107,88
Site9_5 81,12 0,73 1,5 5834,7 160,2
Site9_6 79,36 0,78 1,4 6066,45 163,9
Site9_7 46 0,64 0,17 3893,52 137,62
Campus Reina Mercedes
nº usuarios conectados: 301 probabilidad rechazo (%): 5,8
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site2_1 86,89 0,72 0,77 7842,84 150,43
Site2_2 54,75 0,73 3,25 4058,74 160,93
Site2_3 62,65 0,66 0,64 3785,09 141,01
Site2_4 77,46 1,01 0,12 6974 219,82
Site2_5 61,78 0,66 0,99 5319,3 144,68
Site2_6 60,26 0,38 1,1 4775,68 82,15
Site2_7 97,02 1,24 2,17 7934,72 270,45
Site2_8 66,94 0,35 0,86 6420,9 79,49
Site2_9 36,05 0,7 2,78 3708,94 152,67
Site2_10 88,02 0,73 1,31 8071,18 149,76
Site2_11 76,44 0,82 1,75 5215,16 178,01
Site2_12 79,63 0,33 1,33 6191,23 67,32
Site3_1 58,21 0,54 2,17 5044,29 118,56
Site3_2 74,57 0,74 0,06 6999,11 162,94
Site3_3 59,07 0,53 1,91 4251,5 114,63
Site3_4 35,99 0,34 1,42 2999,47 77,51
Site3_5 74,42 0,77 0,08 5515,65 170,99
Site3_6 38,12 0,46 0,78 3514,22 93,79
Site3_7 58,32 0,42 1,55 4536,19 81,91
Site3_8 79,62 0,77 0,77 7889,64 163,93
Site3_9 78,5 0,71 0,9 5250,87 158,42
Site3_10 74,89 0,57 1,43 5304,02 116,1
Site3_11 69,03 1,14 0,38 5789,87 241,34
Site3_12 87,28 0,58 1,86 5931,19 125,26
- 83 -
Facultad de Bellas Artes
nº usuarios conectados: 24 probabilidad rechazo (%): 3,2
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site12_1 32,832 0,668 0,61 2519,908 144,044
Site12_2 55,474 0,488 1,422 6183,348 105,574
Site12_3 23,062 0,2 0,546 2596,398 44,466
Facultad de Ciencias del Trabajo
nº usuarios conectados: 31 probabilidad rechazo (%): 1,3
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site15_1 32,92 0,56 0,84 3338,08 125,72
Site15_2 65,33 1,05 2,52 9447,53 233,28
Site15_3 14,93 0,38 1,17 1794,47 83,87
Escuela Universitaria Politécnica
nº usuarios conectados: 49 probabilidad rechazo (%): 2,8
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site14_1 59,67 0,57 1,48 8774,72 127,53
Site14_2 67,96 0,51 0,83 5795,81 114,64
Site14_3 75,58 0,68 0,29 9624,38 148,67
Escuela Universitaria Ingenieros Técnicos Agrícolas
nº usuarios conectados: 28 probabilidad rechazo (%): 4,2
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site13_1 59,05 0,77 0,11 4614,17 164,18
Site13_2 48,1 0,49 0,48 5801,25 92,1
Site13_3 45,46 0,26 0,27 4059 59,7
Facultad de Medicina
nº usuarios conectados: 36 probabilidad rechazo (%): 5,3
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site4_1 51,76 0,48 0,02 5922,38 106,55
Site4_2 86,98 0,69 0,8 7265,24 140,83
- 84 -
Site4_3 41,29 0,51 0,17 4723,36 113,06
Facultad de Odontología
nº usuarios conectados: 35 probabilidad rechazo (%): 6,4
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site5_1 67,53 0,72 0,22 6136,39 143,36
Site5_2 58,58 0,96 1,51 4659,86 207,44
Site5_3 64,79 0,43 0,82 5192,95 89,98
Escuela Superior de Ingenieros
nº usuarios conectados: 98 probabilidad rechazo (%): 6,8
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico
enlace DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site7_1 70,76 0,44 2,21 4647,89 93,9
Site7_2 63,31 0,68 2,89 4719,62 149,45
Site7_3 59,52 0,37 3,71 3831,25 69,61
Site7_4 67,62 0,34 2,16 4236,61 67,28
Site8_1 71,79 1,11 2,23 6757,97 227,71
Site8_2 75,54 0,51 2,43 6652,43 112,01
Site8_3 37,73 0,58 2,89 2642,78 117,69
Site8_4 56,05 0,43 1,11 4674,58 92,47
Facultad de Comunicación
nº usuarios conectados: 55 probabilidad rechazo (%): 5,5
Transmisor
Carga de tráfico
enlace DL (%)
Carga de tráfico
enlace UL (%)
Nivel de ruido
enlace UL (dB)
Tasa de tráfico enlace
DL (kbps)
Tasa de tráfico
enlace UL (kbps)
Site6_1 44,68 0,86 0,12 3917,27 186,87
Site6_2 88,5 0,68 1,43 5014,06 150,38
Site6_3 79,84 0,72 0,77 5271,03 151,85
Site6_4 59,77 0,36 1,48 4079,34 72,93
Site6_5 66,43 0,97 0,23 5957,1 212,81
Tabla 25: Resultados obtenidos en la simulación de un porcentaje del 2%.
Podemos observar nuevamente, que los Campus con mayor número de usuarios son
los que se encuentran más cargados. El sector más cargado es el Site2_7 que se encuentra a un
97,02% de la carga de tráfico en el enlace descendente. A pesar de que este sector se
encuentra bastante cargado, justamente al lado existen otros sectores que se encuentran
funcionando en mejores condiciones, por lo que podemos esperar que en caso de saturación
de este sector, los sectores colindantes se ocuparán de proveer servicio.
- 85 -
A partir de los resultados podemos deducir que nuestra red podrá soportar un
incremento en el número de usuarios en ciertos centros. Sin embargo, los centros y Campus
más cargados (Campus Reina Mercedes, Campus Central, Campus Ramón y Cajal) soportarán
un leve incremento, puesto que en caso contrario empezarían a saturar las estaciones base.
Puesto que el número de alumnos matriculados en la Universidad de Sevilla se mantiene
prácticamente constante de un año para otro nuestra red no experimentará unos cambios
excesivos en cuanto a número de usuarios, por lo que podemos determinar que su
funcionamiento será correcto.
Además, reseñar que en las simulaciones estamos considerando que todos los usuarios
se intentan conectar a la vez, de ahí que ciertas estaciones base se encuentren tan saturadas.
Lógicamente, no siempre se intentarán conectar todos los usuarios simultáneamente, por
tanto, nuestra red soportará un menor tráfico y raras veces se encontrarán las estaciones base
más críticas en situaciones cercanas a la congestión.
Para poder simular la conexión del 2% de los alumnos matriculados en la Universidad
de Sevilla ha sido necesario introducir unas determinadas densidades de usuario por km2 en
cada uno de los entornos existentes. En la tabla a continuación, se muestran los valores
introducidos:
Entorno Densidad
(Subscribers/km²)
Bellas artes 53.100
Ciencias del trabajo 26.200
Ciencias Educación 93.700
ESI 21.577
EUITA 4.500
Facultad comunicación 54.800
Facultad Medicina 8.260
Facultad Odontología 24.700
Politécnica 35.200
Ramón y Cajal 67.400
Rectorado 52.250
Reina Mercedes 27.000
Tabla 26: Densidades de usuarios necesarias para simular un porcentaje de utilización del
2%.
En las simulaciones realizadas se ha obtenido que nuestra red es capaz de soportar
una media de 1095 usuarios conectados en un determinado momento del día (de unos 1157
usuarios requiriendo conexión), con una probabilidad de rechazo del 5.35% (o lo que es lo
mismo, una probabilidad de conexión del 94.65%), 62 usuarios son rechazados por tener una
relación C/(N+I) menor que cero. Por tanto, observamos que nuestra red presenta un
funcionamiento aceptable en el peor de los casos (cuando todos los usuarios requieren
- 86 -
conexión simultáneamente), por lo que se puede determinar que la estructura de red
planteada es aceptable.
En las siguientes imágenes se muestran las localizaciones geográficas de todos estos
usuarios diferenciados por colores según el tipo de conexión que solicitan. Los datos que
caracterizan a cada uno de estos usuarios se muestran en la tabla que aparece en el Apéndice
B de este documento.
Figura 61: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de conexión,
en los Campus Cartuja y Macarena.
Figura 62: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de conexión,
en las facultades de Bellas Artes y Ciencias del Trabajo.
- 87 -
Figura 63: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de conexión,
en el Campus Central y en la E.U. Politécnica.
Figura 64: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de conexión,
en el Campus Ramón y Cajal y en la Facultad de Ciencias de la Educación.
- 88 -
Figura 65: Localización de los usuarios simulados, diferenciados por el estado de conexión,
en el Campus Reina Mercedes.
Figura 66: Localización de los usuarios, diferenciados por el estado de conexión, en la E.U.
Ingenieros Técnicos Agrícolas.
- 89 -
Una vez tenemos caracterizado el comportamiento de nuestra red, pasaremos a
realizar los estudios de cobertura para obtener los niveles de señal a interferencia-ruido en
ambos enlaces (descendente y ascendente) y los estudios de cobertura para obtener una
medida de la tasa máxima de datos en ambos enlaces. De esta forma, determinaremos la
calidad de nuestra red.
Es importante no olvidar cargar los resultados (Commit Results) obtenidos en la
simulación realizada (tal y como se explicó en el caso anterior) antes de pasar a realizar los
estudios de calidad. Puesto que éstos se han de generar a partir de las simulaciones realizadas.
1. Estudio de cobertura del nivel de C/(N+I):
� Relación C/(I+N) en el enlace descendente (DL):
Figura 67: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(N+I) en el enlace
descendente para el servicio FTP.
- 90 -
Figura 68: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(N+I) en el enlace
descendente para el servicio VoIP.
- 91 -
Figura 69: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(N+I) en el enlace
descendente para el servicio Web.
Según se ha podido observar, en la práctica totalidad de los Campus existen
relaciones C/(I+N) por encima de cero. Sin embargo, existirán algunos puntos
dentro de determinados centros en los que se tiene que esta relación puede
ser inferior a cero. Esto es debido a que en las simulaciones se han obtenido
algunos usuarios con relaciones C/(I+N) por debajo de cero, aún así este
comportamiento es mínimo dentro de la población de usuarios.
Este hecho se muestra en detalle en la siguiente figura, en la que se observa
las Escuela Superior de Ingenieros, la Facultad de Comunicación y el Campus
Macarena.
- 92 -
Figura 70: Relación C/(N+I) superior a cero.
� Relación C/(I+N) en el enlace ascendente (UL):
Figura 71: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(N+I) en el enlace
ascendente para el servicio FTP.
- 93 -
Figura 72: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(N+I) en el enlace
ascendente para el servicio VoIP.
- 94 -
Figura 73: Estudio de cobertura por nivel de relación C/(N+I) en el enlace
ascendente para el servicio Web.
Como puede observarse, para todos los servicios tenemos una relación
C/(I+N) muy buena en el enlace ascendente, ello es debido a que en las
simulaciones prácticamente la totalidad de los usuarios poseían unos niveles
de C/(I+N) en el UL por encima de los 20 dB.
2. Estudio de cobertura de la tasa máxima disponible de transmisión de datos:
Tal y como se ha comentado, mediante este estudio podremos conocer la tasa máxima
de datos que se podría alcanzar en los enlaces descendente y ascendente en cada
canal. Esta tasa podría ser asignada a un único usuario (en caso de necesitarla) o estar
repartida entre varios usuarios (mediante subcanalización).
- 95 -
Observamos que las velocidades que pueden llegar a conseguirse están muy por
encima de las tasas máximas que requieren nuestros usuarios, las cuales son de 1000
kbps en el enlace descendente y de 100 kbps en el ascendente (para el servicio FTP).
Por tanto, vemos cómo la calidad de los resultados obtenidos se sitúa por encima de
los requerimientos de nuestra red.
� Tasa máxima de datos disponible de transmisión de datos en el enlace
descendente (DL):
Figura 74: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
descendente para el servicio FTP.
- 96 -
Figura 75: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
descendente para el servicio VoIP.
- 97 -
Figura 76: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
descendente para el servicio Web.
- 98 -
� Tasa máxima de datos disponible de transmisión de datos en el enlace
ascendente (UL):
Figura 77: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
ascendente para el servicio FTP.
- 99 -
Figura 78: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
ascendente para el servicio VoIP.
- 100 -
Figura 79: Estudio de cobertura de tasa máxima disponible en el canal
ascendente para el servicio Web.