Nouveau modèle de calcul du SINR pour les réseaux WIFI

Nouveau modèle de calcul duSINR pour les réseaux WIFIJournées ResComENST Paris - 25-26 sept. 2006Alexandre GondranCo-auteurs : Alexandre Caminada – Oumaya BaalaLaboratoire SeT - UTBM

Plan1. Problématique : planification de réseau WIFI2. Echelle logarithmique3. Addition en dBm4. Soustraction en dBm5. Calcul du SINR6. Premiers résultatsJournées ResCom2 - 25-26/09/2006

1. ProblématiquePlanifier des WLANpositionner et paramétrer automatiquement despoints d’accès sans fil dans un bâtiment afind’offrir aux clients un accès au réseau local enrépondant au mieux à des critères de couverture,qualité de service et coût financier.Journées ResCom3 - 25-26/09/2006

1. Problématique• Estimation du débit réel• Facteurs qui déterminent le débit nominal• Puissance reçueJournées ResCom4 - 25-26/09/2006

Puissance émise par un point d’accèsen dBm100 m100 mJournées ResCom5 - 25-26/09/2006

Débit nominal d’un point d’accès en Mbit/s11 Mbits/s5,5 Mbits/s2 Mbits/s100 m1 Mbits/s0 Mbits/s100 mJournées ResCom6 - 25-26/09/2006

Débit nominal d’un point d’accès en Mbit/s11 Mbits/s5,5 Mbits/s2 Mbits/s100 m1 Mbits/s0 Mbits/sdébit maximumen Mbit/s151050-100 -95 -90 -85 -80puissance reçue en dBm100 mJournées ResCom7 - 25-26/09/2006

1. Problématique• Estimation du débit réel• Facteurs qui déterminent le débit nominal• Puissance reçue• Le SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio)Journées ResCom8 - 25-26/09/2006

Puissance émise par un autre point d’accès en dBmJournées ResCom9 - 25-26/09/2006

Puissance émise par un micro-onde en dBmJournées ResCom10 - 25-26/09/2006

SINR en dB entre les 2 points d’accès et le bruit en best signalJournées ResCom11 - 25-26/09/2006

Débit nominal en Mbit/s fournis par les 2 AP utilisant la même fréquence11 Mbits/s5,5 Mbits/s2 Mbits/s1 Mbits/s0 Mbits/sJournées ResCom12 - 25-26/09/2006

Débit nominal en Mbit/s fournis par les 2 AP utilisant la même fréquence11 Mbits/s5,5 Mbits/s2 Mbits/s1 Mbits/s0 Mbits/sd éb it m axim u men M b p s1510500 5 10 15 20SIR en dBJournées ResCom13 - 25-26/09/2006

1. Problématique• Estimation du débit réel• Facteurs qui déterminent le débit nominal• Puissance reçue• Le SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio)• Contexte de la planification de réseau WIFI• Recherche locale : exploration de l’ensemble des solutions=> Calcul du SINR prend beaucoup de tempsJournées ResCom14 - 25-26/09/2006

2. Echelle logarithmique( )P[ mW ] = P[ dBm] [ mW ] = 10P[ dBm]10( ) ( )P[ dBm] = P[ mW ] [ dBm] = 10×log P[ mW ]P = 100 mW = 20 dBm10A[ mW ] × B[ linéaire] = A[ dBm] + B[ dB]100 2 2[ mW linéaire 20] = 3[ dBm ] ⇒ 200mW = 23dBmJournées ResCom15 - 25-26/09/2006

2. Echelle logarithmiqueA [ mW ] A [ dBm ] B [ dBm ]B[ mW ]= −100mW1000 20 dBm ( 10 dBm) 30dB0.1mW = = − − =linéaire exponentielle× +÷ −+ ⊕−?Θ?Journées ResCom16 - 25-26/09/2006

3. AdditionA = 10 x 10 -6 mW = - 50 dBmB = 2,5 x 10 -6 mW = - 56 dBmA + B = 10 x 10 -6 + 2,5 x10 -6= 12,5 x10 -6 mW = -49 dBmA + B ≠ - 50 - 56 = -106 dBm⊕ : P[ dBm] × P[ dBm] → P[ dBm]( ) max( , ) ( | | )( ) min( , ) ( | | )A ⊕ B = A + f B − A = A B + f − A − B= B + f A − B = A B + f A − Bfx⎛= 10× log10⎜1+10⎝( )10x⎞⎟⎠Journées ResCom17 - 25-26/09/2006

variation de la somme endBm( )A ⊕ B = max( A, B) + f − | A − B |x⎛ ⎞10f(x)=10*log10(1+10^(-x/10))f ( x) = 10× log ⎜1+10 ⎟⎝ ⎠-15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0écart de puissance en dBm32,521,510,50Journées ResCom18 - 25-26/09/2006

4. SoustractionΘ : P[ dBm] × P[ dBm] → P[ dBm]pour A > B1AΘ B = B + f A − B−1= min( A, B) + f | A − B |f( ) ( )x−⎛ ⎞1( x)= 10× log10⎜ − 1+1010⎟⎝ ⎠linéaireexponentielle× +÷ −+ ⊕−ΘJournées ResCom19 - 25-26/09/2006

5. Calcul du SINRSINRstpreçues→t[ mW ]I[ mW ]→ = ' 'bruitreçueI[ mW ] p [ mW ] p [ mW ] γ ( f , f )[ linéaire]= +∑s'≠sreçues→t s→ts → t s sSINR [ dB] = p [ dBm] − I[ dBm]s'≠s(r)s'→ t s s'bruitI[ dB] = ⊕ p [ dBm] + γ ( f , f )[ dB] ⊕ p [ dBm]Journées ResCom20 - 25-26/09/2006

5. Calcul du SINRSi ajout d’un site : le client reçoit un signal interférantsupplémentaire (reçuep , )A→tfAreçueancien⎧ ⎪I = pt− SINRt⎨ reçue⎪⎩ PA = pA→t+ γ ( fs, fA)SINRnouveautr⎪⎧ p max { , }t− I PA si I − PA≥ + 10= ⎨ r⎪⎩p max { , } ( )t− I PA − f − I − PAsinonJournées ResCom21 - 25-26/09/2006

5. Calcul du SINRSi suppression d’un site : le client reçoit un signalinterférant en moins (reçuep , )A→tfAreçueancien⎧ ⎪I = pt− SINRt⎨ reçue⎪⎩ PA = pA→t+ γ ( fs, fA)SINRnouveautancien⎧⎪SINRtsi I ≥ PA+ 10= ⎨ r−1⎪⎩ p ( )t− PA − f I − PAsinonJournées ResCom22 - 25-26/09/2006

6. Premiers résultats• Pour un client recevant 10 signaux différents• Pour 2 millions de changement de configuration• 1 million d’ajout d’AP• 1 million de suppression d’AP⇒ Gain de 50% : 4 secondes avec la méthode de calculincrémental contre 8 secondes pour la méthode classiqueavec une approximation de % de la valeur réelle⇒ Perspective : calcul de SINR durant l’optimisationJournées ResCom23 - 25-26/09/2006