WLAN performance analysys for indoor environments

Abstract

Studies report that in the next years there will be a high increase in the number of mobile devices, the overall data traffic generated by mobile devices, and a migration from larger cells towards Wireless Local Area Networks (WLAN) and smaller cells (picocells and femtocells). There is also a large amount of data that is estimated to be offloaded to Wi-Fi and small cells. Due to this estimated growth in the mobile data traffic over wireless environment; several companies are investing and focusing resources in improving their services mainly related with WLAN’s. The concerns of the industry are focused on examining the performance of WLAN’s, especially indoors, and finding ways to understand more about actual User Experience (UX) in real scenarios. These ambitions require the combination of theory with practice. This thesis is mainly focused on supporting these performance estimations. Trying to help on this purpose, a Graphical User Interface (GUI) is developed for simulating and analysing certain metrics of WLAN´s in indoor environments, such as coverage and data rate. The tool not only combines several different advanced concepts relating to indoor propagation, penetration loss, layout modelling, interference modelling, and different WLAN standards; but presents them in a simple and easy-to-understand interface to the final user. The performance metrics are represented quantitatively and as accurately as possible. When the tool is run with appropriate input values, it is able to provide results such as the Signal Strength, Signal to Noise Ratio (SNR), Signal to Interference Ratio (SIR) and maximum achievable Data Rate; this allows the service providers to estimate the maximum performance of their own systems and also to validate theoretical results by simulation. This tool is the first approach to a much more complex problem that is to fully model and simulate a full WLAN system; that is why its scalability allows future improvements.

Estudios muestran que en los próximos años va a haber un gran incremento en el número de dispositivos móviles, de la media de tráfico generado por todos los dispositivos móviles, y una migración desde macroceldas a Redes Wireless de Área Local (WLAN) y microceldas (picoceldas y femtoceldas). También se estima un gran incremento en la cantidad de estos datos que serán descargados a través de Wi-Fi o microceldas. Debido a este crecimiento estimado en el tráfico de los dispositivos móviles en el entorno inalámbrico, grandes compañías están invirtiendo y centrando sus recursos en las WLAN’s. Los intereses de la industria se centran en examinar las prestaciones de las WLAN’s, especialmente en entornos de interior, y encontrar medios para entender más acerca de la experiencia de usuario (UX) en situaciones reales. Estas ambiciones requieren la combinación de conocimiento tanto teórico como práctico. Esta tesis se centra principalmente en apoyar la estimación de prestaciones. Con esta finalidad, se desarrolla una Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) para simular y analizar ciertas métricas de las WLAN’s en entornos de interior, tales como la cobertura o el data rate. La herramienta no solo combina diferentes conceptos avanzados relacionados con la propagación en entornos de interior, pérdidas de propagación, modelado de pisos, modelado de interferencias o diferentes estándares de WLAN; pero a la vez los presenta de manera simple y entendible en una interfaz para el usuario final. Las métricas analizadas se representan cuantitativamente y con la mayor precisión posible. Cuando se ejecuta la herramienta con los valores introducidos correctos, permite obtener valores como la Signal Strength, la SNR, SIR o máximo Data Rate disponible; ésto permite a los proveedores de servicio estimar las prestaciones máximas de sus sistemas y además validar resultados teóricos mediante simulación. La herramienta diseñada es una primera aproximación a un problema mucho más complejo como es el modelado y la simulación íntegra de un sistema WLAN; para ello ha sido incorporada escalabilidad, permitiendo futuras mejoras.

Estudis mostren que als pròxims anys hi haurà un gran increment al nombre de dispositius móbils, de la mitjana de tràfic generat per tots els dispositius móbils i una migració de macrocel.les a xarxes inalàmbriques de Àrea Local (WLAN) i microcel.les (picocel.les I femtocel.les). També s’estima un gran augment en la quantitat d’aquestes dades que ser’an descarregats per mitjà de Wi-Fi o microcel.les. Degut a aquest creixement estimat al tràfic dels dispositius móbils a entorns inalàmbrics, grans companyies estan invertint i centrant els seus recursos a les WLAN’s. Els interessos de la industria estan centrades en examinar les prestacions de las WLAN’s, especialment a entorns d’interior, i trovar mitjans per entendre millor la experiència d’usuari (UX) a situacions reals. Aquestes ambicions requereixen la combinació de coneixements tant teòrics com pràctics. Aquesta tesis està centrada en la estimació de prestacions. Amb aquest objectiu, una Interfície Gràfica d’Usuari (GUI) es desenvolupada per simular i analitzar diferents mètriques de les WLAN’s a entorns d’interior, tals com la cobertura o el data rate. Aquesta eina no només combina diferents coneixements avançats com la propagació en entorns d’interior, pèrdues de propagació, modelat de pisos, modelat de interferències o diferents estàndards de WLAN; sino que els combina i els presenta al usuari final a una interfície senzilla. Les métriques analitzades son representades quantitativament i amb la millor precissió possible. Quan l’eina es executada amb els valor introduits correctament, permeteix obtener valors com la Signal Strength, la SNR, SIR o la màxima Data Rate disponible; això permeteix als proveidors de serveis estimar les prestacions màximes dels seus sistemes i validar resultats teòrics emprant simulacions. L’eina dissenyada es una primera aproximació a un problema molt més complexe com es el modelat i la simulació completa de sistemes WLAN; per aiò incorpora escalabilitat permetent futures millores.