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专题
2011/11/4 09:45

张杰:RANPLAN iBuildNet在家庭互联中的应用

C114中国通信网  

2011年11月3日,“2011中国无线世界暨物联网大会”在北京新世纪日航饭店正式召开。

主持人:下面有请谢电子系教授,谢菲尔德大学,济南润谱通信工程有限公司张杰先生演讲。

张杰:RANPLAN,再讲一下它的iBuildNet的基本功能,然后再看一下用iBuildNet怎样向智能电表还有一些部署,他也是在家庭互联当中很重要应用场景,最后是一个结论。关于这个RANPLAN06年在英国注册,主要是我跟我的学生还有一些同事共同创立。在2010年,去年的时候,在中国开了一个济南润谱通信工程有限公司,主要是负责规划优化工具软件iBuildNet在中国地区本地化、销售和技术支持。

它的产品有这几个部分,这么一个三维的网络规划优化工具iBuildNet,有一个三维的无线模型,家庭互联当中连接,无线传播都可以用他来进行一些计算。这是他本身也是世界上最好的无线传播工具之一。我们提供一些解决方案,还有一些咨询服务。我们参加一些项目,像欧盟第七个框架项目,室内和室外模型,家庭基站无线接入网的规划和优化,智能建筑,异构网的研究。我们总共参与十几个项目,从欧盟的第七个框架,英国物理工程和物理,还有一些当地政府等等。

下面大致讲一下iBuildNet一些基本情况。他适用于多种系统,2G、3G、WLA、物联网、无线传感器网络设计与优化。有一个高效三维建筑物建模的模块,支持建筑物图纸绘制和CAD文件导入。三维无线传播一些仿真试图,可以对整个无线传播传播情况进行预测。在内置的Ranplan涉嫌传播仿真器,可以进行Wifi系统干扰评估与优化。室内对室外和室外对室内相互影响,也可以进行模拟和仿真,可以对测量数据进行导入,方便实测数据仿真数据对比。内置完善材质、通信器件以及系统数据库,都是来自真实建筑材质信息,还有厂家一些信息。还有一些工程管理的功能,这样他可以对整个建筑物进行一个建模。然后分析他无线信号在建筑物内全部的一些情况。

这个iBuildNet的特性,第一是3D建筑物建模,我们现在很多建筑物都是CAD软件基础上设计,可以重购整个建筑物三维模型,可以自动识别墙体还有门窗等等,使得整个三维建筑物建模非常快速。他可以进行3D分布天线系统设计,特别是家庭互联当中关系不是很大。Wi-Fi部署支持包括自动Wi-Fi  AP部署,频率自动选择在这里面都可以进行一些支持。他有一个三维无线信号评估,这是基于自己传统模型进行的,比如说我有Wi-Fi,比如是在2.4G上面运行,之间可能有一些干扰,在这个工具里面都可以进行。另外,他是世界上唯一可以进行室内和室外网络联合规划和优化这么一个工具。应该是区域异构网室内室外联合设计优化,比如整个校园或者CBD、住宅小区室内外网络共同联合和规划优化他都可以进行。支持Wi-Fi,覆盖评估于幼华,网内干扰评估与优化,网间干扰评估与优化,容量评估与优化,自动信道分配等等。

这个大概讲讲三维建模过程,通过CAD文件读出来之后一层这么一个三维模型。可以比较快速建立一个三维建筑的模型。很多建筑结构还有一些墙体、门窗等等都可以自动进行一些识别。这一是个三维建模效果。这是中国联通深圳大厦建模后效果可以看到下面的楼还有普通楼层结构。不同颜色代表不同材质。他可以进行无线性能仿真,整个无线型号在全三维环境下,利用涉嫌跟踪传播模型计算。不仅是楼层之间信号传播,跨层干扰和覆盖都可以进行一些计算,比如说像这边传播的分析。因为他是三维的,所以整个建筑物任何一点信号都可以进行计算干扰等等。iBuildNet是唯一能在同一个工具内进行室内外网络联合规划优化仿真这么一个工具。这是一个根据建筑CAD图纸之后,成功一个建筑结构模型,这里部署一些室外微蜂窝基站,解决小区整体覆盖。在室内他是低于-110dBm,基本没有信号。我们可以通过一些合理规划调整天线位置、波瓣和功率解决室内外天线间干扰和覆盖。看到效果之后就会改善很多,包括这边。在这里边微蜂窝又跟一些家庭基站结合,解决室内和室外,不仅是覆盖问题,还解决他这个容量问题。蜂窝数量没有增加,他的容量还是没有变化的,这样你可以解决不仅是覆盖问题,还有容量一些问题。

iBuildNet有一个叫做Wlan规划优化模块,对家庭互联来说比较有用。他有以下特点,可以进行覆盖分析,进行WLAN干扰分析,WLAN容量分析。自动品点优化,自动站点部署,自动天线选型,室内外联合优化,测试数据采集,WLAN系统仿真。

iBuildNet一些应用场景,他可以进行所有室内网络规划优化,包括有线网,无线网,无线网包括像WLAN、DVB、短距离通信,M2M,还有MobileTV等等。在智能建筑当中应用,比如看一些无线传感器网络是在建筑物内他是怎样一种情况。还有Smart  City,智慧城市当中一些应用。还有智能电网一些应用,看智能电表跟一些气表、水表还有实时显示等等他连接一些情况。给工业界还有学术界都可以用。

最后讲一讲iBuildNet在家庭互联中的应用,这是一个家庭互联的图,刚才可能大家都讲到一些,包括不同的器件之间信息传递,通过Wi-Fi、或者其他短距离通信,或者在频段开发新的无线通信系统。这是一个智能电表的例子,通过智能电表之后,他会跟其他的一些气表、水表接在一起,在家庭当中主要是探讨智能电表跟其他一些表的连接等等。存在一些问题,刚才讲的比如说智能电表可能是用868兆赫兹。不同家庭的智能电表之间可能也会有一些干扰。

我们看一下这个例子,我们给出一个这实际上是一个建筑物结构,都是一样。在这个场景当中我们用了三个Zigbee,这两个建筑物材质一样,这个建筑物材质跟这两个建筑物材质不一样,用了比较厚的水泥墙。这边亲的厚度相对来说比较薄一些。通过我们软件可以对智能电表覆盖在整个室内覆盖情况来进行一些评估,可以对不同频段,向2.4GHZ和868MHZ性能进行评估。这个图当中,Zigbee,在868M赫兹比2.4G赫兹覆盖要好一些。这边是868兆赫兹,这边是2.4GHz。因为这林个墙壁材质是一样,这个是代表信号强弱,我们看中间这点,你可以看到在2.4G赫兹时候,信号是比较弱的。然后我们可以看到他不同的材质也有一些不同。这边的墙会是比较厚的水泥墙,这两个建筑都是一些相对来说比较薄一些水泥墙。看我们中间这块要比这个地方信号要弱。他在室内,在底楼和楼上的时候,他的传播情况也是不太一样。

这是智能建筑一些情况,比如刚才通过我们三维建模工具之后,建了这个写字楼,智能建筑监控建筑物内温度、湿度以及安防系统等等一些情况。通过我们的软件,可以能够优化无线传感器网络对接一些部署。在这里面有一些类似的情况,他选择了一些传感器的不同位置来优化他整个一些覆盖还有连接一些情况。

这里边主要讲它的整个链路,一个精简过程。目前有一个AP到不同的点,通过拓扑结构进行连接,在我们软件优化可以把他拓扑结构进行一些精简。在我们软件里边可以通过不仅是对他的拓扑结构进行精简,可以对整个AP位置移动之后,也使得整个问落拓扑结构更加精简和优化,使你整个网络达到一个更加性能。

下面看到它的WLAN网络覆盖优化,调整前覆盖一些效果图,这个代表他的信号强度,总体来讲越红的地方信号越强。可以看到在这一块调整前的时候他的覆盖不是非常好,通过我们的工具对他进行优化之后,你可以看到同样这一块得到非常好的改进,这是两维的情况。三维情况也可以看到,三维的情况可以进行一些干扰的一致,这里可以看到因为WLAN有三个互相重叠的信道,但是很多时候因为你这个信道规划不太好的话,可能造成一些干扰。通过我们软件,他可以自动规划优化他信道分配。在这一块,他的信道比是比较蓝的地方就很低了,比较红的地方信道比比较高,这是DB表示,红的地方25DB,蓝的地方就是0DB。通过我们软件进行优化之后,特别是画圈这块,信道比得到非常高的增强。用户整个吞吐量大大增强,这是一个三维立体的情况,跟刚才这边是一样的。他是怎样实现的呢?这四个AP,这种情况下都用第一个信道,我们可以对他进行一些优化,我们不要他用全部第一个信道,这边用第11个,这两个地方是用第六个,你看效果,他整个干燥比得到很大改善。蓝的地方是等于或者低于8个DB,但是这块他还是效果不是非常好。我们可以通过进行天线选型,调整他天线一些方向角之后,整个信道比大大改善。基本上全都是红的地方,用户大部分都可以得到物理层的话,54兆。每个用户具体达到什么程度,决定于一个AP里面用户数量多少有关系。

刚才讲到容量一些问题,容量有可能导致规划不合理之后导致容量不足,但是系统干扰引起容量实际下降,区域容量分配不合理。这些都可以在我们工具里面进行一些调整。iBuildNet的WLAN可以进行网内、网间同临频干扰仿真与优化,干扰对容量的因为评估与优化,自动分配频点功能。考虑他的干扰的,你的容量他是要下降的。再一个就是家庭之间的例子,这是英国实际的场景,一个居民小区,这个地方有一个电线杆,这里面装了一个Pico-cell。这个地方都是-100dBm,基本没有覆盖,这是一楼的情况,这是二楼的情况,二楼的情况会比一楼要好一些。所以说我们进行一些在这些覆盖不好的地方,放一些家庭基站,覆盖效果变得明显的好了。但是可以看到他有一些信号,可以通过我们的软件,调整他的发射功率或者是调整他天线的方向角,使得他整个信号变得对路上信号泄漏大大降低。实际上每个地方整个小区每一点信号都可以进行预估,包括室内室外还有花园、路上等等。这实际上是在室内房间里信号一些情况。

最后的结论,iBuildNet技术有一个非常强的三维建模功能,有一个内置材质库,系统库还有网络区间库,还有内置三维射线跟踪模型,可以对室内到室外传播进行精确计算。还有项目管理功能,自动产生一系列的心目报表,可以用来进行规划和优化,基本上所有设计方案。还有分布天线系统,还有直放站,家庭基站等等。对Femtcell在家庭互联起到非常重要作用,连接不同器件,在家庭或者办公室里边都可以来进行应用。他可以进行室内室外联合网络规划优化工具,有Wi-Fi网络自动频率分配、AP站点自动优化。他在智能电表、智能建筑、无线城市、家庭互联等方面都可以进行一些应用。

我的报告就这些,谢谢大家。

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