Bachelor's Degree - Giuseppe Papa

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Università degli Studi di Napoli Federico II

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica

Progettazione di Reti Wireless: Tecniche di Previsione della Radiocopertura

Relatore CandidatoCh.mo Prof. Giuseppe Ruello Giuseppe Papa

Matr. 825/111CorrelatoreIng. Pasquale Imperatore

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• Obiettivi: Copertura, Uniformità delle aree servite

• Contesto: Progetto di Reti Wireless automatizzato mediante software

• Simulazione per diversi modelli predittivi (componenti diretta, riflessa,

diffratta) mediante EXACT, simulatore sviluppato in ambiente IDL

Pianificazione della Radiocopertura in contesto urbanoassistita da Solver Elettromagnetico

• Estrapolazione dati da file binario tramite opportuno codice IDL

• Valutazione della copertura per singola antenna (assoluta e in soglia)

• Valutazione della copertura in modalità Best Server (assoluta e in soglia)

Gestione dei risultati per singola antenna e perconfigurazione completa

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• Software EXACT

• Area d’esame

•Caso Studio α

• Modello per componenti diretta e riflessa

• Caso Studio β


• Modello per componenti diretta, riflessa e diffratta (primo ordine di diffrazione)

• Caso Studio γ


• Modello per componenti diretta, riflessa e diffratta (primo ordine di diffrazione)

• Modello per componenti diretta, riflessa e diffratta

• Conclusioni e Sviluppi futuri

Sommario

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Descrizione della scena:

• Descrizione Geometrica

(dati raster e vettoriali)

• Descrizione Elettromagnetica

(permettività di terreno ed edifici)

• Descrizione dell’Antenna (frequenza, downtilt,allineamento, guadagno, polarizzazione, potenzae resistenza d’ingresso, diagrammi d’irradiazioneorizzontale e verticale)

Modello di Propagazione

Basato sulla UTD (Uniform Theory ofDiffraction), utilizza il metodo VPL(Vertical Plane Launch) di Ray-Tracing3D, contempla riflessioni speculari disuperfici verticali, diffrazioni dovute aglispigoli sia verticali che orizzontali,approssima le diffrazioni relative aglispigoli orizzontali considerando i raggidiffratti giacenti sul piano d’incidenza odi riflessione.

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Configurazione α

Antenna α1 α2 α3 α4

Frequency [MHz] 1920 2170 2170 2110

Height [m] 37 55 50 30

Downtilt [DEG] 5 5 5 5

Alignment [DEG] 135.69 198.71 21.90 326.36

Gain [dBd] 3.85 3.85 3.85 3.85

Input Power [W] 5 5 5 5

Resistance [Ohm] 50 50 50 50

Polarization Vertical Vertical Vertical Vertical

Quattro antenne poste sugliedifici più alti di quelli che siidentificano come gli angoli dei“quadranti” della mappa, α2 e α3

irradiano alla stessa frequenza

α1

α2

α3 α4

α1

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Simulazioni per singole antenne(Caso Studio α): Modello concomponente diretta e riflessa

-70dBm -80dBm -90dBm

α1 19% 25% 31%

α2 14% 18% 21%

α3 27% 34% 40%

α4 24% 32% 38%

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Configurazione β

Antenna β1 β2 β3

Frequency [MHz] 1850 1980 2170

Height [m] 68 68 68

Downtilt [DEG] 5 5 5

Alignment [DEG] 290.37 172.96 53.04

Gain [dBd] 15.35 16.35 16.35

Input Power [W] 5 5 5

Resistance [Ohm] 50 50 50

Polarization Vertical Vertical Vertical

Tre antenne irradianti a diversefrequenze, installate su unedificio (68 m) posto in zonacentrale (avendo escluso lestrutture facente parti dellastazione di Napoli Centrale),secondo una pianificazionesettoriale, quindi con patternd’irradiazione più direttivi eguadagno massimo più elevatorispetto al caso precedente.

β1 , β2, β3β1

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Simulazioni - Caso Studio β

Modello con componente diretta e riflessa


β1 34% 40% 49%

β2 40% 45% 51%

β3 43% 50% 56%


β1 16% 17% 17%

β2 20% 24% 29%

β3 1% 2% 5%

Percentuale di copertura (singola antenna)

Percentuale di copertura (Best Server)

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Configurazione γ

Antenna γ1 γ2 γ3

Frequency [MHz] 1850 1980 2170

Height [m] 120 120 120

Downtilt [DEG] 20 20 20

Alignment [DEG] 289.41 170.66 51.96

Gain [dBd] 15.35 16.35 16.35

Input Power [W] 5 5 5

Resistance [Ohm] 50 50 50

Polarization Vertical Vertical Vertical

Ha le stesse caratteristiche delcaso studio β, a variare è lascelta del sito d’installazione deitrasmettitori e il downtilt, datala differenza di altezza.L’edificio, alto 120 m, è tale dascongiurare problemi diriflessione dovuti alle alte torridel CDN. Anche in questo casole sorgenti sono pianificatesecondo un approccio settorialee un guadagno massimo piùelevato.

γ1 , γ2, γ3γ3

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Simulazioni - Caso Studio γ

Modello con componente diretta e riflessa


γ1 34% 43% 51%

γ2 40% 45% 52%

γ3 33% 46% 54%




γ1 14% 15% 19%

γ2 10% 22% 29%

γ3 10% 15% 13%

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Simulazioni - Caso Studio β

Modello con componente diretta, riflessa ediffratta – (primo ordine di diffrazione)


β1 54% 67% 74%

β2 51% 72% 75%

β3 64% 68% 86%



β1 18% 22% 24%

β2 29% 35% 35%

β3 7% 11% 20%


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Modello con componente diretta, riflessa ediffratta – (primo ordine di diffrazione)


γ1 40% 57% 70%

γ2 48% 59% 73%

γ3 43% 62% 75%



γ1 21% 26% 30%

γ2 12% 25% 34%

γ3 13% 15% 24%


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Modello con componente diretta, riflessa ediffratta


γ1 40% 58% 71%

γ2 48% 59% 74%

γ3 44% 64% 77%



γ1 23% 28% 31%

γ2 12% 25% 35%

γ3 13% 16% 25%


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Conclusioni

• Valutazione della percentuale di copertura assoluta e in soglia

• Valutazione per Singola Antenna e Configurazione completa (Best Server)

• Primo step nell’ottica di gestione dati al fine di prevedere e pianificare di

conseguenza la radiocopertura in ambiente urbano mediante simulatore

• Progetto efficace di reti wireless automatizzato tramite solver elettromagnetico

• Monitoraggio dei livelli di inquinamento elettromagnetico

• Modelli computazionali paralleli (infrastrutture GRID)

Sviluppi Futuri

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Technology

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