WiMax point-to-multipoint and mesh mode network planning

Abstract

Numa sociedade em que, crescentemente, utilizamos a Internet como meio de trabalho, lúdico ou simplesmente informativo, são necessários novos meios de levar esta tecnologia até todos, de maneira a que possamos tirar partido e evoluir com ela. Sendo a falta de cobertura dos actuais operadores de telecomunicações, em certas partes do território mais recônditas, um dos impedimentos para que toda a população possa ter ligação à Internet a preços acessíveis, o WiMAX surge como uma solução sem fios de banda larga com grande cobertura e baixo custo de implementação, que possibilita tanto o acesso directo por parte dos utilizadores como o funcionamento em modo de backhaul para redes Wi-Fi ou de outro tipo. O objecto de estudo desta dissertação é o planeamento de redes WiMAX ao nível físico, ou seja, a disposição dos diversos elementos constituintes da rede da melhor forma possível para maximizar a cobertura da rede ao menor custo. No âmbito deste trabalho foram efectuados diversos estudos ao nível de propagação de ondas para a tecnologia WiMAX e planeamento de redes ponto-multiponto e em malha. Foram desenvolvidos algoritmos que permitem o planeamento de redes em diversos cenários, tais como: acesso em zonas de grande densidade populacional, acesso em zonas longínquas, até onde se torna difícil a passagem de um cabo, ou mesmo cenários em que seja mais proveitoso utilizar o Wi-Fi como tecnologia de acesso para os utilizadores, ficando o WiMAX como tecnologia de backhaul. Foi também criado um mecanismo de posicionamento automático e optimizado dos componenentes de uma rede em malha. Como resultado do estudo realizado foram desenvolvidas com sucesso, a partir dos algoritmos estudados, duas aplicações para planeamento de redes WiMAX, uma em modo ponto-multiponto e outra em modo de malha, que serão devidamente apresentadas ao longo do texto. Utilizando as aplicações desenvolvidas, foi possível obter vários resultados que permitirão uma melhor compreensão e avaliação de redes WiMAX.

In a society where the Internet is increasingly used for working, playing or simply watching the news, new ways to get this technology to everyone are required, so that each and everyone can take part on this great global community. One of the major barriers for the widespread of the low-cost Internet is the unlikelihood to reach very remote locations of the territory. WiMAX appears as a promising broadband wireless access technology with low deployment cost and high coverage, allowing users to access directly to the network using this technology or providing backhaul connections for other technologies, such as Wi-Fi. The aim of this MSc thesis is the physical WiMAX network planning, i.e. the placement of the various elements of a network in order to maximize de coverage with the lowest cost. In the scope of this work, several studies in wave propagation for the WiMAX technology point-to-multipoint and mesh mode network planning were per- formed. Some algorithms that allow network planning in various scenarios, such as access in highly populated areas, isolated places, where it is hard to run a wire or even in scenarios where it is preferable to make the last mile access in Wi-Fi were developed, as well as a mechanism to select the positions of the elements in a WiMAX mesh network. As a result of this study two applications for WiMAX network planning were successfully developed, based on the formulated algorithms: one for point- to-multipoint mode and the other for mesh mode operation, which will be properly presented through this text. Using the developed applications, it has been possible to perform several essays that will allow a better comprehension and evaluation of WiMAX networks.