模拟城市环境中带有收发器的 Ad Hoc 网络
在没有固定基础设施(如基站)的紧急情况下,特设点对点网络可提供可靠的通信。移动特设网络(MANET)是由移动设备组成的自配置网络,无需基础设施或电线即可连接。这些网络独立运行,可以由一个或多个收发器组成。Remcom 引入的收发器提供了一种快速建立和模拟 ad hoc 网络的方法,在这种网络中,节点既可以充当发射器,也可以充当接收器。
考虑一个城市地区,该地区由两个传统的屋顶安装基站提供服务,工作频率为 2.154 GHz。目前有四个沿街移动电话用户与基站 2 通信,当紧急情况发生时,导致基站 2 停止服务。此外,紧急情况的严重程度要求居民撤离基站 2 周围的区域(图 1)。
图 1:特设网络场景示意图。
利用移动电话之间点对点通信的特设网络可以克服基站 2 丢失的问题,向其他移动电话用户发出警报,并建议他们离开该区域。
为了模拟这种情况,Remcom 利用城市几何和平坦地形创建了一个 Wireless InSite 项目,代表华盛顿杜邦广场的一部分,面积约为 700 x 1050 米。创建了两个发射器,每个发射器都带有一个垂直半波偶极子天线,广播频率为 2.154 GHz,用来表示屋顶安装的基站。街道上的移动电话由四个收发器代表。Remcom 的 GPU 加速 3D 射线模型 X3D 被配置为包含多达五次反射和一次衍射的路径。
图 2 显示了两个基站都处于激活状态时的接收功率覆盖范围。
图 2:基站 1 和基站 2 的接收功率。
表 1 显示了从两个活动基站中的每个基站到四部移动电话的接收功率。假设移动电话信号限制为 -90 dBm,移动电话 2 和 4 可以与基站 1 或基站 2 建立连接,而移动电话 1 和 3 只能与基站 2 建立连接。
表 1:两个基站在手机位置的接收功率。
当 2 号站停止服务时,覆盖范围将受到限制,如图所示:"错误!未找到引用源"。基站 1 的信号强度太低,无法与移动电话 1 和 3 建立连接;但移动电话 2 和 4 有足够的信号强度与基站 1 通信,并能在其附近转播紧急信息,如图 3 所示。
图 3:基站 2 停止服务后基站 1 发出的电能。
通过点对点通信,手机 2 可以向手机 1 和手机 3 发送信息,前者的信号电平为 -54.671 dBm,后者的信号电平为 -53.369 dBm(表 2)。
表 2:移动电话特设网络的接收功率(dBm)。
移动电话 1 和 3 接收到信号后,也会向周围区域转播。当所有四部手机组成一个特设网络并发射信号时,手机发射器的贡献足以弥补基站 2 损失的覆盖范围(图 4)。
图 4:基站 1 和四部街头移动电话的覆盖范围。
使用收发器可以很容易地将发射天线和接收天线共用一个位置。在这个例子中,Remcom 为移动电话使用了收发器,简化了设置移动电话和基站的过程,从而模拟了移动特设网络。
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