Radyo yayılımı simülasyon sonuçlarını kullanarak baz istasyonu yerleştirme optimizasyonu

Altair Feko, baz istasyonlarından gelen radyo dalgalarının yayılımını belirlemeyi kolaylaştırır. Her bir baz istasyonundan yayılan radyo dalgaları belirlendikten sonra, hangi kombinasyonun radyo dalgalarının kapsama alanını en verimli şekilde genişleteceği sorusu ortaya çıkar. Örneğin aşağıdaki şemaya bakınız. Örnek olarak bir ofis katını ele alalım. Siyah çizgileri ofis bölmeleri olarak düşünün. Biraz kalın olan en dıştaki gri çizgi, binanın dış duvarını temsil eder. Kapsama alanının istenen yüzdeyi aşıp aşmadığını görmek için bu diyagramdaki 25 potansiyel radyo kaynağı (mavi ile işaretlenmiş) arasından nasıl seçim yaparsınız?

Varsayımlar

Kapsama alanı göz önünde bulundurulduğunda, diğer istasyonlardan kaynaklanan parazit gerçek baz istasyonlarında bir sorundur, ancak basitlik adına, diğer istasyonlardan kaynaklanan parazit bu durumda dikkate alınmaz, ancak aşağıda gösterildiği gibi radyo dalgası gücünün belirli bir değeri aştığı alanın yüzdesi olarak kabul edilir.

Her noktadaki sinyal gücü için, o noktada en güçlü sinyal gücüne sahip baz istasyonundan gelen değer kullanılır.
Kapsama alanı, yukarıda belirlenen her noktadaki radyo dalgası gücü değerinin ayarlanan değeri aştığı alanın yüzdesidir.

Kombinasyonların incelenmesi

25 adaydan x kombinasyon alma durumunu hesaplamak için Excel’i kullanalım. Excel’in bir birleştirme işlevi vardır ve COMBIN(25,x) ile hesaplama yapabilir görünmektedir. Aşağıdaki grafik, x 1’den 25’e değiştirildiğinde kombinasyon sayısının nasıl değiştiğini göstermektedir.

Kombinasyon sayısı, 25’in tam yarısını seçerken en yüksektir, bu da 5 milyondan fazla olası kombinasyon demektir. Baz istasyonlarının sayısını 1’den 25’e kadar toplarsanız, 33554431 kombinasyon elde edersiniz, bu da sadece 25 istasyon arasından seçim yapmak için çok sayıda değerlendirme yapılması gerektiğini gösterir. Bir kombinasyonun incelenmesi bir saniyede tamamlansa bile, yine de 33554431 saniye ~ 388 gün sürecektir, bu da hesaplamanın bir yıldan fazla sürmesi gerektiği anlamına gelir.
Ancak pratik açıdan bakıldığında tüm kombinasyonları incelemek gerekli görünmemektedir ve baz istasyonu sayısını 1’den başlayarak kademeli olarak artırmak ve istenen kapsama alanına ulaşıldığında bitirmek yeterli olacaktır.

Tek bir baz istasyonunun en geniş alanı kapsayabileceği konum

İlk olarak, tek bir baz istasyonunun en geniş alanı kapsayabileceği konumu bulmaya çalışın. Sonuçlar aşağıdaki diyagramda gösterilmektedir. Renk şeması ilk 9 sonucu gösterir ve kırmızı, daha güçlü radyo dalgalarını gösterir. Radyo kaynakları beyaz yıldız sembolleriyle gösterilmiştir. Aşağıdaki çizgi grafik, birinci sıradan dokuzuncu sıraya kadar olan kapsama yüzdesini göstermektedir.
Tek bir baz istasyonunun kapsama alanı yaklaşık %70 ile sınırlı görünmektedir.

İki baz istasyonu ile en geniş kapsama alanına sahip konumların kombinasyonu

Aşağıdaki tabloda iki baz istasyonu kullanıldığında elde edilen sonuçlar gösterilmektedir. Kapsama oranı yaklaşık %85’e ulaşmıştır.

Üç baz istasyonu ile en geniş kapsama alanına sahip konumların kombinasyonu

Aşağıdaki tabloda üç baz istasyonu kullanıldığında elde edilen sonuçlar gösterilmektedir. Kapsama oranı yaklaşık %94’e ulaşmıştır.

Dört baz istasyonu ile en geniş kapsama alanına sahip konumların kombinasyonu

Aşağıdaki tabloda dört baz istasyonu kullanıldığında elde edilen sonuçlar gösterilmektedir. Kapsama oranı yaklaşık %97,5’e ulaşmıştır.

Beş baz istasyonu ile en geniş kapsama alanına sahip konumların kombinasyonu

Sonuçlar daha sonra beş baz istasyonunun kullanımı için gösterilmiştir. Kapsama oranı yaklaşık %99,7’ye ulaşmıştır. Hesaplama yaklaşık dört saat sürdü.

Altair HyperStudy kullanarak optimum yerleşimi arayın

Yukarıda belirtildiği şekilde arama yapıldığında, kullanılan baz istasyonu sayısı aday sayısının yarısına yaklaştıkça hesaplamalar için gereken sürenin arttığı görülebilir; 25’ten beşini seçme kombinasyonu bile dört saat sürmüştür, bu nedenle bu sayıdan daha fazla baz istasyonu kullanmayı düşünmek gerçekçi görünmemektedir.

Bu nedenle, baz istasyonlarının optimum yerleşimini incelemek için Altair HyperStudy optimizasyon yazılımı kullanılmıştır.

Altair HyperStudy‘de, çok amaçlı optimizasyon, bir tasarım değişkeni olarak her bir aday lokasyondaki radyo dalgalarının AÇIK/KAPALI olarak ayarlanması ve amaç fonksiyonu olarak kapsama alanı oranının maksimize edilmesi ve baz istasyonu sayısının minimize edilmesiyle kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Sonuç olarak, aşağıdaki diyagramda gösterildiği gibi bir Pareto verimliliği elde edilebilir. Grafikte yatay eksende baz istasyonu sayısı, dikey eksende ise bu sayıdaki baz istasyonu ile optimum konuşlandırma ile elde edilen kapsama alanı yüzdesi gösterilmektedir. Grafikten, yaklaşık altı baz istasyonunun kullanılmasının neredeyse %100’lük bir kapsama alanı oranı sağlayabileceği kolayca görülebilir. Bu sonucu elde etmek için gereken süre yaklaşık 20 dakikadır, bu diğer yöntemden önemli ölçüde daha az zaman alır.

Sonuç

Elektromanyetik alanlar ve radyo yayılımı için bir simülasyon aracı olan Altair Feko ve bir optimizasyon aracı olan Altair HyperStudy‘nin birlikte kullanılması, kablosuz baz istasyonları için optimum yerleştirme çalışmalarının kolay ve hızlı bir şekilde gerçekleştirilmesini mümkün kılmıştır.

Her iki yazılım Altair UNIT lisanslama modeli sayesinde aynı lisansla kullanılmaktadır.

Altair Feko ve Altair HyperStudy yazılımlarını Altair ONE Marketplace‘den indirebilir, sorularınızı iletişim formunu kullanarak paylaşabilirsiniz.

ÜCRETSİZ Öğrenci versiyonu İNDİRİN –> https://altairuniversity.com/free-altair-student-edition/

ÜCRETSİZ e-Kitap | Learn Basics of Electromagnetic Simulation with Altair Feko –> https://altairuniversity.com/free-ebook-electromagnetic-simulation-feko/

ÜCRETSİZ e-Kitap | Learn Basics of Wave Propagation with Altair WinProp –> https://altairuniversity.com/winprop-2-2/