Программное обеспечение для планирования радиосетей (~198

Þ. Ïîòàïîâ
EDA EXPERT
Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå äëÿ
ïëàíèðîâàíèÿ ðàäèîñåòåé
ÏÐÎÃÐÀÌÌÍÛÉ ÏÀÊÅÒ WIRELESS INSITE ÁÛË ÐÀÇÐÀÁÎÒÀÍ ÊÎÌÏÀÍÈÅÉ REMCOM (WWW.REMCOM.COM)
ÑÏÅÖÈÀËÜÍÎ ÄËß ÎÖÅÍÊÈ ÐÀÑÏÐÎÑÒÐÀÍÅÍÈß ÝËÅÊÒÐÎÌÀÃÍÈÒÍÎÃÎ ÈÇËÓ×ÅÍÈß ÍÀ ÁÎËÜØÈÕ ÏÐÎÑÒÐÀÍÑÒÂÀÕ: ÃÎÐÎÄÑÊÈÕ ÊÂÀÐÒÀËÀÕ, ÑÅËÜÑÊÎÉ ÌÅÑÒÍÎÑÒÈ È ÍÀ ÃÎÐÍÎÌ ÈËÈ ÐÀÂÍÈÍÍÎÌ ËÀÍÄØÀÔÒÅ. ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÜÞ ÏÀÊÅÒÀ ßÂËßÅÒÑß ÂÎÇÌÎÆÍÎÑÒÜ ÁÛÑÒÐÎÃÎ ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈß ÏÐÈ ÍÀËÈ×ÈÈ ÍÅÑÊÎËÜÊÈÕ ÏÅÐÅÄÀÒ×ÈÊÎÂ È ÏÐȨÌÍÈÊΠÑÈÃÍÀËÎÂ Ñ ÀÍÒÅÍÍÀÌÈ ÐÀÇËÈ×ÍÛÕ ÒÈÏÎÂ. ÁÛÑÒÐÎÄÅÉÑÒÂÈÅ ÏÐÎÃÐÀÌÌÛ ÏÎÇÂÎËßÅÒ ÏÎËÓ×ÈÒÜ ÊÀ×ÅÑÒÂÅÍÍÛÅ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ ÀÍÀËÈÇÀ ÏÐÈ ÈÇÌÅÍÅÍÈÈ ÏÎËÎÆÅÍÈß ÀÍÒÅÍÍ, À ÒÀÊÆÅ ÔÎÐÌÛ È ÂÛÑÎÒÛ ÎÊÐÓÆÀÞÙÈÕ ÎÁÚÅÊÒÎÂ.
Ð
àçðàáîò÷èêàì ïðîãðàììû óäàëîñü
íàéòè êîìïðîìèññ ìåæäó òðåáîâàíèåì îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé òî÷íîñòè âû÷èñëåíèé è ñíèæåíèÿ âðåìåíè ðàñ÷¸òà
ïîñðåäñòâîì îïòèìàëüíîé êîìáèíàöèè
ðàçëè÷íûõ äèñöèïëèí: àñèìïòîòè÷åñêèõ
ìåòîäîâ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ è ñàìîé ñîâðåìåííîé òåõíîëîãèè êîìïüþòåðíîé ãðàôèêè. Ñèñòåìà
ñòðîèò è çàïîìèíàåò íàáîðû ëó÷åé ðàñïðîñòðàíåíèÿ, â êîòîðûå ïðè èçìåíåíèè
÷èñëà èëè ïîëîæåíèÿ àíòåíí âíîñÿòñÿ
ñîîòâåòñòâóþùèå èçìåíåíèÿ, ÷òî ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ñîêðàòèòü âðåìÿ àíàëèçà. Èçìåíåíèÿ, íå ñâÿçàííûå ñ ãåîìåòðèåé èññëåäóåìîé òåððèòîðèè, íàïðèìåð, ÷àñòîòíûå äèàïàçîíû, äèàãðàììû
íàïðàâëåííîñòè àíòåíí è ìàòåðèàëû
îáúåêòîâ, òàêæå íå âëåêóò çà ñîáîé ïåðåðàñ÷¸òà íàáîðà ëó÷åé ðàñïðîñòðàíåíèÿ.
Áûñòðîäåéñòâèå ïðîãðàììû Wireless
InSite ïðîâåðÿëîñü íà ðåàëüíîé çàäà÷å
ðàñ÷¸òà ðàäèîñåòè ãîðîäà Ðîññëèíà,
êîìïüþòåðíàÿ ìîäåëü êîòîðîãî ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1.  òð¸õìåðíîé ìîäåëè ó÷èòûâàëèñü 36 çäàíèé ðàçëè÷íîé
ôîðìû è âûñîòû è ïîðÿäêà 400 àíòåíí,
ïðîèçâîëüíûì îáðàçîì ðàçìåù¸ííûõ â
ãîðîäñêèõ êâàðòàëàõ. Äëÿ çäàíèé ïðèìåíÿëèñü äèôðàêöèîííûå è îòðàæ¸ííûå
ìîäåëè, ïðè÷¸ì äëÿ êàæäîé àíòåííû ó÷èòûâàëèñü 5 îòðàæ¸ííûõ ëó÷åé è 1 äèôðàêöèîííûé. Ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå ïðè
ìîäåëèðîâàíèè ïî òåõíîëîãèè äâóõìåðíîé òðàññèðîâêè ëó÷åé â êîíêóðèðóþùèõ ïðîäóêòàõ, ñðàâíèâàëèñü ñ ðåçóëüòàòàìè àíàëèçà äâóõìåðíîé âåðñèè
ïàêåòà 2D Wireless InSite.  êà÷åñòâå
èñòî÷íèêîâ èçëó÷åíèÿ íà ñõåìó áûëè
#10 (73), äåêàáðü, 2002
äîáàâëåíû äâà ïåðåäàò÷èêà, ðàñïîëîæåííûå íà óðîâíå çåìëè (çåë¸íûå êðóæêè íà ðèñ. 1).
Ðåçóëüòàòû çàìåðîâ ïðîäîëæèòåëüíîñòè ïðåäâàðèòåëüíîãî àíàëèçà (ðåæèì “îáó÷åíèÿ”) â ìèíóòàõ äëÿ ðàçëè÷íûõ ïîçèöèé ïåðåäàò÷èêîâ A è B, âûïîëíåííîãî íà êîìïüþòåðå Pentium III
800 ÌÃö ñ ÎÇÓ 128 Ìá è ÎÑ Windows
2000 Professional, ïðèâåäåíû â òàáëèöå.
Âñå êîíêóðèðóþùèå ïðîäóêòû ó÷èòûâàëè òîëüêî îäèí âîçìîæíûé ïóòü ïðîõîæäåíèÿ ñèãíàëà, â òî âðåìÿ êàê Wireless
InSite àíàëèçèðîâàë âñå âîçìîæíûå ëó÷è
îäíîâðåìåííî. Ïîñëå çàâåðøåíèÿ ïðåä-
Ðèñóíîê 1
âàðèòåëüíîãî àíàëèçà ëó÷åé, ìîäåëèðîâàíèå óðîâíÿ ïîëÿ âî âñåõ ïðè¸ìíèêàõ
áûëî âûïîëíåíî çà 40 ñåêóíä äëÿ ïåðåäàò÷èêà A, è çà 48 ñåêóíä äëÿ ïåðåäàò÷èêà B. Ëó÷øåå âðåìÿ, ïîêàçàííîå äðóãèìè ïðîäóêòàìè, áûëî 23:41 è 25:35, ñîîòâåòñòâåííî. Òàêèì îáðàçîì, âðåìÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ñ ïîìîùüþ ïàêåòà Wireless
InSite ñîñòàâèëî âñåãî 6% îò âðåìåíè,
ïîêàçàííîãî äðóãèìè ïðîãðàììàìè.
Îäíàêî ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, ÷òî òåñòèðîâàíèå ïðîâîäèëîñü ñïåöèàëèñòàìè êîìïàíèè REMCON, äîñêîíàëüíî çíàþùèìè ñâîé ïðîäóêò, ÷òî äàâàëî åìó äîïîëíèòåëüíîå ïðåèìóùåñòâî.
Òð¸õìåðíûé âèä ìîäåëè ãîðîäà Ðîññëèíà
57
EDA EXPERT
Òàáëèöà. Äëèòåëüíîñòü ïðåäâàðèòåëüíîãî àíàëèçà Wireless InSite è êîíêóðèðóþùèõ
ïàêåòîâ, ìèí
Êîíêóðèðóþùèå ïðîäóêòû
Wireless InSite
Ïîçèöèÿ
A
B
A
B
1
6:14
7:21
0:16
0:17
2
3:55
4:27
0:08
0:09
3
4:52
6:05
0:10
0:16
4
5:00
4:02
0:09
0:15
5
3:20
3:40
0:11
0:07
Ðèñóíîê 3
ìåðíîãî ïàêåòà ìîäåëèðîÐèñóíîê 2
âàíèÿ.  ýòîì ñëó÷àå òð¸õìåðíàÿ ìîäåëü ëó÷åâîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïîçâîëèëà
áû ñíÿòü ëþáûå îãðàíè÷å- Ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ
íèÿ íà ôîðìó è ïîçèöèîíè- ìîäåëèðîâàíèÿ è íàòóðíûõ
ðîâàíèå îáúåêòîâ íà ñõåìå, èñïûòàíèé
à ìàíèïóëÿöèè ñ ïîëíûì âåê- ìàþòñÿ òåîðåòè÷åñêèå îãðàíè÷åíèÿ íà
òîðîì ýëåêòðîìàãíèòíîãî ðàçìåðû ïîâåðõíîñòåé îòðàæåíèÿ, ïðèïîëÿ ïîçâîëèëà áû ñîõðà- ñóùèå ñóùåñòâóþùèì ïðîäóêòàì äðóãèõ
íèòü è ó÷åñòü èíôîðìàöèþ ïðîèçâîäèòåëåé.
Ïîëíàÿ òð¸õìåðíàÿ âåðñèÿ ïðîãðàìî ôàçå ñèãíàëîâ.  ýòîì
ñëó÷àå ïðîãðàììà ñìîãëà ìû ïðîäåìîíñòðèðîâàëà îùóòèìîå óâåáû ïðàâèëüíî îáðàáàòû- ëè÷åíèå òî÷íîñòè àíàëèçà, íî ïðè ýòîì
Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âàòü êîãåðåíòíûå, ÷àñòè÷íî îêàçàëàñü çíà÷èòåëüíî ìåäëåííåå, ÷åì
ðàäèîâîëí â ãîðîäå Îòòàâà
êîãåðåíòíûå è íåêîãåðåíò- äâóõìåðíàÿ. Ñëåäóþùèì ýòàïîì ñîâåðÏî÷åìó Wireless InSite ñ÷èòàåò òàê áû- íûå ëó÷è. Ó÷¸ò ÷àñòíîé êîãåðåíòíîñòè øåíñòâîâàíèÿ ïðîãðàììû áûëà ðàçðàñòðî? Âî-ïåðâûõ, äëÿ îïðåäåëåíèÿ ëó÷åé ÿâëÿåòñÿ îðèãèíàëüíîé ðàçðàáîòêîé áîòêà ãèáðèäíîãî 2D/3D ìîäåëèðîâùèêà,
ðàñïðîñòðàíåíèÿ èñïîëüçóåòñÿ îðèãèíàëü- êîìïàíèè REMCOM, íåäîñòóïíîé â äðó- èñïîëüçóþùåãî ïëîñêóþ òðàññèðîâêó ëóíàÿ òåõíîëîãèÿ êîìïüþòåðíîé ãðàôèêè, ãèõ ñîâðåìåííûõ ïðîäóêòàõ.  ýòîì ñëó- ÷åé, íî ó÷èòûâàþùåãî âûñîòó çäàíèé, êàê
ïîçâîëÿþùàÿ îïðåäåëèòü îáëàñòè òåíè ÷àå ïðîâîäèòñÿ àíàëèç ëó÷åé ñ öåëüþ â 3D-âåðñèè. Áîëüøîå êîëè÷åñòâî òåñè ïðÿìîé âèäèìîñòè. Âî-âòîðûõ, ïðîãðàì- âûÿâèòü, êàêèå èç íèõ âçàèìîäåéñòâóþò òîâ ïîäòâåðäèëè, ÷òî íîâûå ãèáðèäíûå
ìà ïîâòîðíî èñïîëüçóåò ðàíåå ðàññ÷èòàí- ñ îäíèìè è òåìè æå ïîâåðõíîñòÿìè ìîäåëè èìåþò òî÷íîñòü, ïðèáëèæàþùóíûå ëó÷è. Íàïðèìåð, ëó÷ èç ïåðåäàò÷èêà îáúåêòîâ. Íàïðèìåð, èìåþòñÿ òðè ëó÷à, þñÿ ê ïîëíîìó òð¸õìåðíîìó ìîäåëèðîA ïîïàäàåò â ïðè¸ìíèê 245, îòðàæàÿñü îòðàæàþùèõñÿ îò ñòåíû çäàíèÿ, ïðè÷¸ì âàíèþ, íî ðàáîòàþò ãîðàçäî áûñòðåå.
îò ôàñàäà 1 çäàíèÿ 23 è äèôðàãèðóÿ íà äâà èç íèõ äèôðàãèðóþò íà äâóõ óãëàõ
 êîíå÷íîì èòîãå, â ïàêåòå Wireless
óãëó 4 çäàíèÿ 17 è òàê äàëåå. Ëó÷ èç ýòîãî ýòîãî æå äîìà. Ïðîãðàììà àâòîìàòè- InSite áûëî ðåàëèçîâàíî ÷åòûðå ðàçëè÷æå ïåðåäàò÷èêà â äðóãîé ïðè¸ìíèê òàê- ÷åñêè êîìáèíèðóåò êîãåðåíòíûå ëó÷è, íûõ ìîäåëè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ëó÷åé. Äëÿ
æå ñíà÷àëà îòðàæàåòñÿ îò çäàíèÿ 23 è áëàãîäàðÿ ÷åìó ðåçêî óâåëè÷èâàåòñÿ äî- àíàëèçà ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîâîëí â
ðàññåèâàåòñÿ íà óãëó 4 çäàíèÿ 17, è äàëåå ñòîâåðíîñòü ðåçóëüòàòîâ àíàëèçà è ñíè- ãîðîäå, ãäå àíòåííû ïåðåäàò÷èêîâ è ïðèèä¸ò ïî äðóãîìó ïóòè. Òðàäèöèîííûå ñèñòåìû ìîäåëèðîâàíèÿ, èñïîëüçóþùèå òåîðèþ êåëëåðîâñêèõ ëó÷åé, ìîäåëèðóþò äëÿ
êàæäîãî ïåðåäàò÷èêà ñîáñòâåííûé ïóòü, â
òî âðåìÿ êàê Wireless InSite ìîäåëèðóåò
îáùóþ ÷àñòü äâóõ ïóòåé âñåãî îäèí ðàç,
áëàãîäàðÿ ÷åìó ýêîíîìèòñÿ ïàìÿòü è âðåìÿ ðàáîòû ïðîöåññîðà. Ïðè áîëüøîì ÷èñëå ïåðåäàò÷èêîâ è ïðè¸ìíèêîâ âûèãðûø
â ñêîðîñòè àíàëèçà îêàçûâàåòñÿ âåñüìà
îùóòèìûì.
Ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ
ïàêåòà Wireless InSite, áûëè ïðîâåðåíû
ïîñðåäñòâîì èçìåðåíèé íà ðåàëüíîé ìåñòíîñòè ñ ðåàëüíûìè îáúåêòàìè, ÷òî ïîäòâåðäèëî âûñîêóþ òî÷íîñòü êîìïüþòåðíîãî àíàëèçà. Óñïåøíî ðåø¸ííàÿ çàäà÷à ìîäåëèðîâàíèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ
ðàäèîâîëí â óñëîâèÿõ ãîðîäà ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì óïîðÿäî÷åííî ðàñïîëîæåííûõ çäàíèé ïðÿìîóãîëüíîé
ôîðìû ñ ïî÷òè îäèíàêîâîé âûñîòîé
ïîäòîëêíóëà ñïåöèàëèñòîâ êîìïàíèè
Ðèñóíîê 4 Îáùèé âèä ïîëüçîâàòåëüñêîãî èíòåðôåéñà ñèñòåìû
REMCOM íà ðàçðàáîòêó èñòèííî òð¸õWireless InSite
58
#10 (73), äåêàáðü, 2002
EDA EXPERT
Îäíàêî, â ðÿäå ñëó÷àåâ
âñå ïåðå÷èñëåííûå ëó÷åâûå
ìîäåëè ðàñïðîñòðàíåíèÿ íåïðèìåíèìû, íàïðèìåð, êîãäà ìåæäó ïåðåäàò÷èêîì è
ïðè¸ìíèêîì ðàñïîëîæåíî
íåñêîëüêî çäàíèé. Â ýòîì
ñëó÷àå ïðîãðàììà Wireless
InSite èñïîëüçóåò ñïåöèàëüíûå ñòàòèñòè÷åñêèå ìîäåëè
Hata, COST-Hata è COSTÈìïîðò òð¸õìåðíîé ìîäåëè ãîðîäà Äåíâåðà Walfisch-Ikegami.
èç êîììåð÷åñêîé ãåîèíôîðìàöèîííîé
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû ðåñèñòåìû (ÃÈÑ)
çóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ
¸ìíèêîâ ðàñïîëîæåíû áëèçêî ê çåìëå, à ðàñïðîñòðàíåíèÿ â ãîðîäå Îòòàâà.
ïðîõîæäåíèå ëó÷åé “÷åðåç êðûøè” ìîæ- Áîëåå âûñîêàÿ èíòåíñèâíîñòü ïîëÿ ïîíî íå ó÷èòûâàòü, èñïîëüçóåòñÿ äâóìåðíàÿ êàçàíà êðàñíûì öâåòîì. Ñðàâíåíèå ïîìîäåëü êàíüîíà, ïîçâîëÿþùàÿ ðåçêî ïî- ëó÷åííûõ äàííûõ ñ ðåçóëüòàòàìè ðåàëüâûñèòü ñêîðîñòü âû÷èñëåíèé.  ñëó÷àå, íûõ èçìåðåíèé ïîòåðü íà òðàññå âäîëü
êîãäà àíòåííû íàõîäÿòñÿ íà áîëüøîé îäíîé èç óëèö ãîðîäà, ïîêàçàííîå íà
âûñîòå èëè çäàíèÿ èìåþò ìàëóþ âûñîòó ðèñ. 3, ïîäòâåðæäàåò ïðàâèëüíîñòü èñè íà÷èíàþò ðàáîòàòü ëó÷è “÷åðåç êðû- ïîëüçóåìîãî â ïðîãðàììå ïîäõîäà.
Íåñìîòðÿ íà ñëîæíîñòü ìåòîäîâ ìîøè”, ñèñòåìà èñïîëüçóåò áûñòðóþ ãèáðèäíóþ ìîäåëü. Ïîëíàÿ òð¸õìåðíàÿ ìîäåëü äåëèðîâàíèÿ, ïðîãðàììà Wireless InSite
âêëþ÷àåòñÿ, êîãäà òðåáóåòñÿ âûïîëíèòü ÷ðåçâû÷àéíî ïðîñòà â ðàáîòå. Ÿ
èñòèííîå 3D-ìîäåëèðîâàíèå ñ ó÷¸òîì ïîëüçîâàòåëüñêèé èíòåðôåéñ (ðèñ. 4) ðàçïîëíîãî âåêòîðà ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ðàáàòûâàëñÿ ñïåöèàëèñòàìè êîìïàíèè
è ýôôåêòîâ êðîññïîëÿðèçàöèè.  ñëó÷àå REMCOM â òå÷åíèå äâóõ ëåò ñïåöèàëüàíàëèçà ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëí íà ïå- íî äëÿ îïåðàöèîííîé ñèñòåìû Windows
ðåñå÷¸ííîé ìåñòíîñòè çàäåéñòâóåòñÿ ñïå- ñ ïðèìåíåíèåì îáúåêòíî-îðèåíòèðîâàííîé òåõíîëîãèè ïðîãðàììèðîâàíèÿ.
öèàëüíàÿ òîïîãðàôè÷åñêàÿ ìîäåëü.
Ðèñóíîê 5
#10 (73), äåêàáðü, 2002
Ïðîãðàììà ìîæåò èìïîðòèðîâàòü 2D
èëè 3D äàííûå èç áîëüøèíñòâà ñîâðåìåííûõ ãåîèíôîðìàöèîííûõ ñèñòåì
(ÃÈÑ). Íà ðèñóíêå ïîêàçàíà îðòîãðàôè÷åñêàÿ ïðîåêöèÿ ìîäåëè ãîðîäà Äåíâåðà, ïîëó÷åííàÿ ïîñðåäñòâîì èìïîðòà
êîììåð÷åñêè äîñòóïíûõ ÃÈÑ-ôàéëîâ.
Ïðîãðàììà ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü ôîðìó
ñóùåñòâóþùèõ çäàíèé èëè äîáàâëÿòü íà
ñõåìó íîâûå. Ñïåöèàëüíûå áèáëèîòåêè
ìàòåðèàëîâ ïîçâîëÿþò çàäàâàòü ìàòåðèàë ñòåí çäàíèé. Äëÿ óïðîùåíèÿ ðàáîòû ñ ìíîãî÷èñëåííûìè ïåðåäàò÷èêàìè è ïðè¸ìíèêàìè â ïðîãðàììó ââåäåíà
âîçìîæíîñòü èõ êîäîâîãî è öâåòîâîãî
îáîçíà÷åíèÿ. Ðåçóëüòàòû àíàëèçà ìîãóò
áûòü ïðåäñòàâëåíû â âèäå äèàãðàìì, íà
êîòîðûõ îòîáðàæàþòñÿ óðîâíè ñèãíàëîâ,
ïîòåðè íà òðàññå, çàäåðæêè ðàñïðîñòðàíåíèÿ è íàïðàâëåíèå ëó÷åé. Âîçìîæíîñòè ìíîãîâàðèàíòíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ïîçâîëÿþò íàãëÿäíî îòîáðàæàòü è
ñðàâíèâàòü ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå äëÿ
ðàçëè÷íûõ ÷àñòîòíûõ äèàïàçîíîâ, ïîçèöèé è äèàãðàìì íàïðàâëåííîñòè àíòåíí.
Áîëåå ïîäðîáíóþ èíôîðìàöèþ î
ñèñòåìå Wireless InSite, à òàêæå äðóãèõ
ïðîäóêòàõ ôèðìû REMCOM ìîæíî óçíàòü â îôèñå êîìïàíèè ÝëåêÒðåéä-Ì ïî
òåëåôîíó (095) 974-1480 èëè àäðåñó
[email protected].
59