Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  5, N o . 5 ,  O c tob e 201 5, p p . 1 083 ~109 I S SN : 208 8-8 7 0 8           1 083     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Path Loss Modeling of  WLAN an d WiMAX Systems      Imran   Isr ar* ,  Mus t a f a   Sh ak i r *, Ma hm oo d   Ashr a f   K h a n *, Sh ahz a d A.  Mal i k *, Sh ahi d   A .   K h a n *   * Departm e nt  of   Ele c tri cal  Eng i n eering ,  COMSATS Institut e  of  I n form ation T ech nolog y,   Islamabad       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Feb 7, 2015  Rev i sed   May 28 , 20 15  Accepted  Jun 14, 2015      W ith the adv a nc em ent in t echno log y , th ere was   need for eff i c i e n t and high   speed intern et th rough which we could  have access to m u ltiple networks as  per th e user r e qu irem ent.  W L AN m e t this n eed  to  som e  extent  but , due  to i t low range it was not recommen d ed commercially .  With th e intr oduction of   WiMAX there  was an emergin g  need  to select the b e st network amongst  WiMAX or  WL AN depending upon the user  location .  Path loss with respect  to thes e par ticu l ar networks  als o  need s to be compared. In this paper we  com p are the p a t h  los s m odeling for W i MAX an d WLAN sy stems.  Different  M odels  have be en com p ared wit h  each o t her to k now which m o del perform s   better b y  k eepin g same simulation envi ronment. Path Loss models used fo r   W L AN are Ok um ura, Hata, C o st-231 and Free Space Path L o ss whereas  m odels  us ed f o r W i M AX are F r ee  S p ac P a th Los s ,  Ok um ura-Hata,   Cost231-Hata  and Stanford Un iversity   Inter i m. In case of  WiMAX three  differen t  scen arios Urban, Sub-Urban a nd Rura l is  cons idered  where as  in   case of WLAN only  ou tdoor en vironment is  co nsidered. With  the Path Loss  com p arison, power receiv e d for these two technolog ies; W i MAX, and  W L AN are als o  sim u lated.  MATLAB is the  tool used for  sim u lations.   Antenna Spec if ica tions for W i MAX  and WL AN is kept  sa me  for a ll  simulation envir onments. Keyword:  M odel s   Path lo ss  Sche dul i n g   Wi M A X   WL AN   Copyright ©  201 5 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Im ran Is rar,     Depa rt m e nt  of  El ect ri cal  Engi neeri n g ,   CO MSA T S Institu te  o f  In fo rmatio n   Technolo g y Isl a m a bad      1.   INTRODUCTION  In  radi o p r o p a g at i on s p at i a l ,  chan nel s  an d  t e m poral  va ri at i ons are  us u a l l y  cal cul a t e d usi n g t h ree  main scales. Signal  variation on sm all scale called as  fas t  fadi ng , si gna l  vari at i o o n   sm al l  area ave r ag e   kn o w n a s  sha d owi ng a n d va ri at i ons  ove r l a r g e area  di st anc e  kn o w n a s  pat h  l o ss . Pat h  l o s s  pl ay s an i m port a nt   ro le i n   d e term in in d i stan ce b e t w een transmitter a n d   receiv e r i n  m o bile syste m s an d  also  it is a goo assessm ent  perim e t e r t o  kno w  ho w ra di pr o p agat i o n si g n al  vari es wi t h   di s t ance. Thi s   pap e r i s  on cal c u l a t i n g   path  loss of Wireless  Local  Area Network (W LAN)  a nd Worldwide Int e ropera b ility for Microwa v Access  ( W i M A X )  by   usi n g   pat h   l o ss  m odel s  w h i c a r e p r evi ousl y  desi g n e d  by   resea r c h ers fo r bot h o f   t h ese   techniques   A.   WiMA IEEE 802.16 is  well known as W i MAX.  It supports hi gh ra dius and high da ta rates up to s e veral km   an d Mb it/s resp ectiv ely. It  h a s th ree typ e s of to po l o g i es  Po in t to Po in (P2P), Po in t to M u ltip o i n t  (P2 M P) and   M u l t i poi nt   t o  m u lt i poi nt   (M P2M P ) or (M e s h) .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   108 –  10 91  1 084 B.   WLAN  WLAN li n k s   o n e  or m o re  dev i ces  u s ing  so m e  wireless d i stribu tio n meth od Th e access po in t is a  part  o f  wi der i n t e r n et  t h r o u g h   W L A N W i t h  t h i s  t ech ni q u e  one ca n m ove aro u n d  wi t h i n  a l o cal  area  net w or th u s   u tilizin g  th e serv ices of in tern et.  W i reless n e twor k  occu p i es an  i m p o rtan t fun c tion  in  field   o f  LANs.  ALO H A  was t h e fi rst  com p u t i ng de vel o pe d ,  l a t e r wi t h  t i m e  di ffere nt  p r ot ocol s ha s b een de vel o pe d .  It  is  foun d  th at  wireless LANs are an  adju n c t t o  trad itio n a l wired  LANs, to   o v e rco m e th p r ob lem  o f   mo b ility,  l o cat i ons  whe r e wi red st r u ct u r e i s  very  di f f i c ul t  and d u e t o  l i m i t a ti ons o f  cove ra ge area.  W i re d an d wi r e l e ss   are t h e  t w bas i c t y pes o f  c o m put i n net w o r k s . O u wo rk add r esses m a in ly  wireless lo cal  n e two r k   (WLAN).      2.   RELATED WORK AND  MOTIVATION  W i M A X  sy st em  eval uat i o n  m e t h o dol ogy  i s  ex pl ai ne d  i n   [1]   by  a u t h ors .  Sy st e m  sim u l a t i o n   m odel i ng fo r cent e r cel l  appr o ach, sector as sessm ent, power cont rol and  ap p lication  traffic  m o d e ls h a ve also  been e x pl ai ne d  i n  t h i s  b o o k .   M A C  l a y e r an d P HY l a y e m odel i ng ha ve  al so bee n   do n e . O u rel a t e wo rk i s   o n  ch ann e l m o d e ls wh ich  in cl u d e   p a th  lo ss, sh adowing ,  m u ltip ath  and  em p i rical p a th  lo ss  m o d e ls wh ich   h a v e   been disc usse d in  [1].  Em pi ri cal  PL m odel s  have   b een  use d  t o  est i m a t e  t h e PL  f o r  C - B a nd  Ai r p o r t  S u rface  c o m m uni cat i o n   is discussed by  authors in [2].    Diffe re nt NL OS and  LOS  pa ths are used t o  calculate  the  PL in differe n t areas  of airp ort. In  th is  pape r a u t h ors  have  use d   di ff erent  m easure m ent s  whi c h a r e col l ect ed  fr om  LOS an NLO S   pat h s t o  devel o p   pat h  l o ss  para m e t e rs and  pat h  l o s s  m odel s  f o di f f ere n t zon e for larg e ai rpo r ts. An tenna ch aracteristics wh ich  are used a r e, gain of  base stat ion is   15 db i and  m o b ile statio n  an tenn g a in o f  6db i. Beam wid t h  in  azimu th  is  12 deg r ees  w h i l e  i t  i s  onl y  6 deg r ees i n  el e v at i o n .  Di ffe re nt  scena r i o ha ve bee n  s u p p o s e d t o  c o l l ect  dat a  for   estab lish i ng  t h e p a th lo ss m o d e l.  In [ 3 ]  aut h ors  have e v al uat e d  Pat h  Loss m odel s  at  W i M A X cel l - ed ge.  Wi M AX co vera g e  area i s  one   of t h e m o st  im po rt ant  fact ors  t h at  need c o nsi d erat i o n w h i l e  devel opi ng a s y st em . Predi c t i ng a n d fi n d i n PL i s   very  i m port a nt  i n  pl a nni ng a nd  desi gni ng  m obi l e  sy st ems. I n  t h i s   pape r aut h o r   prese n t e d c o m p rehe nsi v e   st udy  o n  pat h   l o ss m odel s  whi c h are de vel ope d t o  p r o v i d e hi gh t h ro u g h put , l o w PL a nd  wi de co ver a ge f o r   m o b ile W i MAX.  Au tho r s calcu l ated  path   lo ss, co m p ar ed  t h e p a th  l o s s  v a lu e s ,  th ro u g h   p a t h  lo ss  t h e y   calcu lated  ou tag e  pro b a b ility  an d  also   d e termin ed  li n k   b u d g e t.  WiMAX freq u e n c y of  3 . 5  GHz is used  with  ran g vari at i o n  fr om  1km  t o  5 0km C o m p ari s on  of   m odel s  of  W i M AX i n  r u r a l  envi ro nm ent s   at  3.5 G H z i s  di scuss e by  aut h ors i n   [4] .   Models which are used  for  c o m p arison  are  Cost-Hata,  E r c e g,  D u al -Sl ope , S U I,  M acr m odel  and  EC C - 3 3 .   Th is co m p ariso n  is for m o b ile as  well as fi xed   wireless syste m s lik W i MAX.  Au t h ors i n  [13] p r o p o s ed  a co m b in ed  sp atial  m u ltip lex i ng  MIM O  sch e me with  b eam form in g  for  hi g h  dat a   rat e   wi rel e ss c o m m uni cat i on. T h e p r op ose d  t r ansm i ssi on schem e  co m b i n es t h e be ne fi t s  of  b o t h   tech n i qu es an d th e syste m  w a s ab le to  transmit p a rallel d a ta strea m s as well as p r o v i de b eam fo rm in g  g a i n Th pr opo sed  h ybr id  tech n i qu e im p r ov ed t h e system  sp ect ral efficie n cy pe rform a nce  significa ntly than t h     co nv en tio n a MIMO, sp atial   m u ltip lex i n g  an d   b eam fo rmin g  techn i qu es wh en  u s ed  alo n e   u n d e r th e sa m e   sim u l a t i on en v i ro nm ent  Au t h ors in  [1 4] ev alu a ted    th e p e rfo r m a n ce o f  Mu ltip le Inp u t  Mu ltip le Ou tpu t  (MIMO) ch ann e ls i n   fadi ng e n vi r o n m ent ,  B o t h  ca ses o f  co rrel a t e d a nd  u n co rrelated MIMO  channels a r e c onsi d ere d   under the   condition  whe n  Channel State Inform a tion (CSI) is not known  at transmitter and CSI is known at receive si de,  A u t h ors  h a ve c o m p ared  t h e ca paci t y  o f   2x 2,  3 x 3  a n 4 x 4  M I M O  c h a nnel s  an ha ve  sh o w n  t h at  ca paci t y   increases  linea rly with i n crea se in t h num ber    of  a n tenna s    at    tra n sm itter   a n d    recei ver   si de   Aut h ors in [15] provide a s u rvey  of the  basic m echanism s  whic h influence t h e propagation  of  electro m a g n e tic wav e s in   h illy areas. Th ree e m p i rical  m o d e ls: COST23 1-Hata,  Ok u m u r a-Hata  an d  Eg li  wh ich  are su itab l e for p a th  lo ss p r ed ictio n  fo r su ch  area  are  prese n ted. By using th ese propagation m odels the   br oa dcast  si gn al  st rengt h a r e pre d i c t e d f o r t h i s  t y pe of en v i ro nm ent .  M e asurem ent  resul t s of si gnal  st re ngt h i n   UH F ban d  o b t a i n ed  i n  Ida n r e   To w n  of O n do   St at Ni geria are  prese n te d a n d co m p ared  with   th resu lts  pre d i c t e d by  u s i ng t h pr opa gat i on m odel s  m o reover a u t h ors  have al s o  p r o p o sed  A m o di fi ed C O ST 2 3 1 - H a t a   radi o wa ve  propagation m ode l was  de vel ope d and im ple m e n ted  with Ma tlab GUI (Gra phical User  Interface)  fo r sim u lation.       3.   PATH L O SS  MODELS OF WiMAX   AND WL AN  Pat h  l o ss m easures t h e si gnal  l o ss due t o  di ffe rent  cl im atic effects. It tells about decre a se in signal   p o wer du e to   d i fferen t  cli m a t e aff ects, en v i ron m en tal an d g e og raph ical co nd itio ns. Throug h  Pat h  Loss we  kn o w  a b o u t  ra di o si gnal s   p r opa gat i o n i n  d i ffere nt  e nvi r o nm ent s . Li nk   bu d g et  us ual l y  uses  PL t o  p r edi c t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Pa th Lo ss Modelin g   o f  WLAN  an d WiMAX  System s   (Imr an Israr)  1 085 receive d powe r  at the output. There  are  m a ny m odels that are desi gned t o   pre d ict PL of differe n t techniques   ope rat i n g i n  di ffe rent  f r eq ue n c y  band s. The s m odel s  are  used t o  p r e d i c t  PL alm o st   exact l y . Usi n g  t h ese  m odel s  vari at i on  o f  ra di si gnal s  a n d p a t h  l o ss t h ey  expe ri ence   whi l e  t r a v el i n g t h ro u gh  di f f ere n t   envi ro nm ent s  of  ur ba n, s u b- ur ba n an d r u ra l  areas are  pre d i c t e d. Pat h  L o ss i s  t h e m a i n  pr o b l e m  whi l e  deal i n g   with wireless s i gnals.  Due t o  Path Losses signals  do  no t re ach receiver a ccurately and hence i n form ation i s   lost in  betwee n. Due t o  Pat h  L o sses  dr op  i n  si g n a po w e r   o c cu r s  h e n ce  pr oper  in tern et services is no t served   A.   WiMA In t h i s  pa pe r w e  ha ve anal y z e d  f o ur  di f f ere n t   m odel s  w h i c h h a ve  bee n   pr op ose d   by  t h researc h er s i n   past  at  ope rat i ng  fre qu ency   of  3. 5G Hz [ 1 1 ,  12 , 1 3 - 1 6] . These m odel s  have  bee n  esp eci al l y  prop os ed f o r   W i M A X s o  that they are  abl e  to  be  operat ed at  fre quenc y  of 3.5GHz.  In   ou r t h esi s  i   have  c onsi d ere d  F r e e   Space Path L o ss  m odel (FSPL) as refe re nc m odel. This  m odel is used as idealistic  model.  We take  it a s   refe rence  m odel so, we  can c o m p are our ot he r m o d e ls with referen ce to this m o d e l.    B.   WLAN  In  t h is section   PL m o d e ls o f   WLAN  will b e  ex p l ai n e d. 4 differen t  m o d e ls are used   fo r calcu l atio n   o f   WL AN  at  f r eq uency   o f   2. 4G Hz a n d  c onsi d eri n g t h ree t y p e  o f  e nvi ro nm ent s   Ur ban ,  S u b - U r ba n a n d R u ral .  P L   m odels which  are use d  for  prediction  of PL  in all  three environm ents are FSPL,  Okum ura ,  Hata and  Cost- 231. Origi n al m odels are used with correcti on fact ors  s o  that correct path loss can be predicted at fre que ncy   o f  2.4 GH z.      4.   SIMULATION AND RESULTS  Sim u l a t i ons a n res u l t s  ha ve  been   di scusse d  i n  t h i s  sect i o n.  Si m u l a t i on pa ram e t e rs are  gi ven  i n  t a bl e   III. Matlab  is t h e too l  th at is  u s ed  fo r sim u l a tio n .   Fo c o m p ari s on   o f  di ff erent   m odel s  o f  W i M AX an d WL A N   sim u l a t i on pa r a m e t e rs are  ke pt  sam e , so t h a t  com p ari s on  c a be  do ne  by   keepi n g  eve r y t hi n g  sam e     Tabl e 3. Si m u lat i on  Pa ram e t e rs   Para m e ters  Values  Base Antenna T r ans m ission Power (pt)   50db   T r ans m ission Antenna Height ( h t)  30 m   Receiving Antenna Height (hr )   10 m   Oper ating Fr equency   W i M A 3. 5GHz  Oper ating Fr equency   W L AN  2. 4GHz  Distance T X -RX  WiM A X   5k m   T r ans m ission Antenna Gain ( G t)  15dbi   Receiving Antenn a Gain (Gr)  15dbi   Distance T X -RX  WL AN   300 m       Tabl e 3 s h ows  sim u l a t i on pa ram e t e rs wi t h  t h ei r val u es, t h ese pa ram e t e rs ke pt  co nst a nt  fo r ev ery   sim u l a t i on so  t h at  a  pr o p er c o m p ari s on ca b e  d one  bet w ee di ffe re nt  m odel s   of  Wi M A X a n d   WLA N .      A.   Pat h   L o ss of  Wi MA X  a t  3. G H z   Fr ee  Sp ace Pat h  Lo ss ( F SPL) is show n in   f i g u r e   5 .  Path Lo ss  ( P L)  is  p l otted  u s i n g r a nge of   d i stan ce  u p  to   5 k m . PL is in creasing  with  in cr ease in distance from   0km  to 5km . Incr ease in   p a th lo ss is d u e  to  cli m ate   affects, re flection from  buildings , ge ogra phi c issues. At 0km  FSPL have  PL  of  60 db, a t  1km  distance it has   PL  o f   10 0 db A t  m a x i m u m  d i stan ce of   5 k m  it h a s PL of   114 db   v a lu e.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   108 –  10 91  1 086     Figure 5.  Free  Space Path Loss          Fi gu re 6.   Pat h  Loss  i n  Ur ba n Area   o f  W i M A m odel s  wi t h  R e fere nce  M o del       C o m p ari s ons  of  di ffe re nt  M odel s   Ok um ura-Hat a , C o st 2 3 1 - H a t a  and S u i ,  wi t h   keepi ng F SPL a s   refe rence  m odel  usi n di f f er ent  en vi r o nm ent  U r ban ,  S u b - U r ba n a n d R u ral  a r gi ve n  i n   fi g u res  6 ,  7,  8     respectively.  Com p arison  of differe n t Models Okum ura - Hata,  C o st231-Hata and S u i, with  kee p ing  FSPL as   refe rence m o d e l  usi ng di f f e r ent  envi r o nm ent  Ur ban ,   Sub- Ur b a n  and  Ru r a l ar e shown  in  f i gu r e  6.PL o f   di ffe re nt  m odel s  of  W i M A i n  U r ba Area  i s  sho w n i n   fi gu re  6. M o del s  whi c h are  us ed f o Wi M A X ar e   Okum ura-Hata, Cost231-HATA  and S U m odel. FSPL is used as  refe rence m odel and rest of m odels are   com p ared  with it. FSPL  has l o west  PL,  with SUI bei n sec o nd  with lowes t  Path L o ss, C o st231-Hata ha ve P L   alm o st  equal  t o  t h at  o f   SU I m odel .  Hi ghe st  P L  i n  t h i s  sce n ar i o  i s   of  O kum ura- Hat a  m odel .           Fi gu re 7.   Pat h  Loss  i n  Su b- Ur ban   A r ea of  Wi M AX  m odel s  wi t h   R e fe re nce   M o d e l       Fi gu re  7 s h o w s Pat h  L o ss  o f  di f f er ent  M o del s  o f   W i M AX i n  s u b - ur ban  area.  FSP L i s  use d  a s   refe rence M o d e l for com p ari ng  of di ffe rent   m odels with  it. Th is figu re  h a s sam e  ch aracteristics as  PL in   ur ba n area . S U has l o west   P L  am ong  O k u m ura-Hat a  an d  C o st 2 3 1 - H at a.  C o st 2 3 1 - H at i s  cl ose t o  S U I .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Pa th Lo ss Modelin g   o f  WLAN  an d WiMAX  System s   (Imr an Israr)  1 087     Fi gu re 8.   Pat h  Loss  i n   R u ral  Area   o f  W i M A m odel s  wi t h  R e fere nce  M o de       Fig u r e   8 shows PL or   W i MA X in ru r a ar ea.  Ok u m u r a do es  no h a ve an y m o d e d e sign ed   f o calcu latio n  of  PL in  ru ral area in  th is case. Bo th   C o st 2 3 1 - H at a m odel  and  SU are c o m p ared by  keeping  FSPL a s  refe re nce m odel. S u i  has  lowest PL   then C o st231-Hata.   Pat h  Loss c o m p ari s on  of eac h m odel  wi t h  it sel f , i n  R u ral ,  Sub - U r ban an d Ur ba n area i s  sho w n i n   fi g u res  9 ,   10 1 1  a n d  gi ven  bel o w .  T h ese  g r ap hs  gi ve  an  i d ea  o f  eac h m odel  pe rf orm a nce i n   di ffe re nt  area s.  Fi gu re 9 s h o w s Ok um ura-H a t a  Pat h  Loss  m odel  of  W i M AX i n  u r ban  and su b - u r ba n areas.  It  has  m o re PL i n  U r ba n area t h en  i n  su b- ur ba n.  R eason i s   tha t  in urban a r e a  there are m o re obstacles between  si gnal   pat h s  t h an s u b- ur ba n.  Ot he r rea s o n  i s  effect   o f  cl i m at e, w h i c h a ffe c t s si gnal   d u ri n g   pr o p agat i o n.           Fi gu re 9.   Pat h  Loss o f  Ok um ura - Hat a   M o de l   of  W i M A X           Fig u r e   10 Path Lo ss of  C o st23 1- Hata Mod e l of   W i M A     Perform a n ce with  resp ect to  PL o f  C o st23 1-Hata in  t h ree  d i ffere nt  en vi r o nm ent s  i s  sho w n i n  Fi g u re   10 . T h i s  fi gu re  sh ows  t h at   ur ban  has  hi ghes t  PL t h e n  s u b - ur ba n an ru ra l  but   bot ur ba n a nd  su b- u r ba n ar e   very  cl ose t o  e ach  ot he r a n d  a l m o st  nearl y  e qual .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   108 –  10 91  1 088     Fi gu re 1 1 . Pat h   Loss   o f  SU I M odel  of  W i M A X       PL co m p arisons o f  SUI m o d e l in  th ree  d i fferen t sc en ar i o o r  env i ro n m en ts ar e show n in  Figur e 11.  SUI  has m o re  PL i n  u r ban a r ea com p ared t o  su b - u r ba n a n d rural area . R eason is sam e   due t o  m o re obstacle s   and  en vi r o nm ent  fact ors .    SU I  m odel  use d  i s   up g r ade d   fo W i M A X  t o  be   ope rat e d  o n   fre que ncy   of  3 . 5   GHz .           Fi gu re  1 2 . C o m p ari s on  of  Pa t h  L o ss i n   Ur b a Area  o f   W i M A X       Fi gu re  12  sh o w s c o m p ari s on  of  di f f ere n t  m odel s  i n  u r ban  envi ro nm ent .  Ok um ura- Hat a  M odel   ha s   highest PL  afte r Okum ura-Hata, Cost 231-Hat a  has  hi ghe r P L  the n  S U I and m odel with le ast PL is  FSPL         Fi gu re  1 3 . C o m p ari s on  of  Pa t h  L o ss i n  S u b- Ur ba n A r ea  o f   W i M A X       In Fi gure  13 c o m p arison  of  PL m odels are  shown  in s u b-urba n environm ent. FSPL  has lowest P L   t h en SU a n d C o st 2 3 1 - Hat a  are  cl ose   t o  eac h ot he r. O kum ura   has   hi ghe st   PL.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Pa th Lo ss Modelin g   o f  WLAN  an d WiMAX  System s   (Imr an Israr)  1 089     Fi gu re  1 4 . C o m p ari s on  of  Pa t h  L o ss i n  R u ra l  Area  o f   W i M A X       C o m p ari s on  of  PL i n  r u ral  en vi r onm ent s  am on di ffe rent   m odel s  are sho w n i n  Fi g u re  1 4 . O k um ura- Hata m odel does not e x ist for rural area. Cost231-Hata  and SUI are cl os e to each ot her. In this  gra p h Cost- 23 up t o  2 . 5 k   has  hi g h er P L but  S U has m o re  PL aft e 2. 5k . B o t h  C o st 2 3 1 - H a t a  an d S U ha ve sam e   val u es   of PL. at dista n ce of  1850m .     B.   Pat h   L o ss of  WL AN   a t  2. 4 GHz   Pat h  Loss  of  m odel s  of  W L AN i n   out do or  envi r o nm ent  is sho w n i n  fi g u re 1 5 Ok um ura ,  Hat a  an d   Cost-231 a r e c o m p ared  with  FSPL  wh ich is  use d  a s  a  re ference m odel  for com p arison  by  m e . Okum ura ha ve  l e ss PL t h en  H a t a   m odel  a n d   C o st - 2 3 1 .  C o st -2 3 1   has  hi g h e s t  PL c o m p ared t o  ot her  m odel s         Fi gu re  1 5 Pat h  Loss  C o m p ari s on  i n  O u t d o o r  En vi r onm ent   of   W L A N  m o d e l s   W i t h  R e fer e nce M odel       Fi gu re 1 6  sh o w s PL com p ari s on  of  WLA N  m odel s  i n   Ou td oor area. In  this area all  m o d e ls h a v e  less  di ffe re nce bet w een t h em  ot h e r t h an C o st - 2 31 . U p  t o  1 5 0  m e t e rs Hat a  l a gs O k um ura  m odel  b u t  aft e 15 0 m   Hata leads  Okum ura m odel as shown in  figure.          Fi gu re 1 6 . Pat h   Loss   C o m p ari s on   o f  WL A N  M odel s   i n  Out d o o r   E nvi ro nm ent .       5.   CO NCL USI O AN D F U T U RE W O R K   In t h i s  pa pe r p a t h  l o ss m odel s  of  W L A N  and  W i M AX  h a ve bee n  com p are d . E x i s t i n g m odel s  are  am ended t o   be  abl e  t o  wor k  f o W i M AX at  fre que ncy  of  3 . 5 GHz . M odel s  whi c h are  us ed fo r com p ari s on i n   WL AN  are  O k um ura,  Hat a , F SPL a n d C o st - 2 3 1  a n d m odel s  w h i c h  are  u s ed  fo r c o m p ari s on  i n   W i M A X a r FSPL,  Cost 231-Hata,  Okum ura-Hata a n d S U I.   We ha ve t a ke n o n l y  t w o i m port a nt  t echnol ogi es  WLA N  an W i M A X an d pe rf or m e d pat h  l o s s   m o d e lin g  to  kn ow th at, how p a th  lo ss also  affects  the m .  Three different scena r ios have been  used for  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   108 –  10 91  1 090 com p arison in  case of  W i MAX, each sce n ario has its  own  properties and structur es. Urban  area  considere d   havi ng  hi g h  b u i l d i ng an d l a r g e obst acl es bet w een si gnal  pa t h s, t h ere a r e v e ry  few pl ai n a r eas. S u b - U r ba n area  is conside r ed  as an area  wi th interm ediate hei ght  o f   bu ild ing  and  al so  less ob stacles in  si g n a p a th   as  com p ared t o   U r ba n a nd m o re  pl ai n l a n d s. R u ral  i s  con s i d ere d  as flat terrai n  with ve ry  fe buildi n g s  an d l a rge  plain. For WL AN  only  outd oor e n vironm ent is c onsi d ere d   because  WL AN is  not a ffe cted  by  environm ents  lik e ur b a n ,  ru r a l an d su b- urb a n .   Ai m  of o u r   w o r k   was  t o   sh o w  t h at ho P L  af fect s t w o  t echn o l o gi es a n ho w  pat h  l o ss va ri es i n   d i fferen t  env i ro n m en ts. Du e to  m u ltip ath  affect an d   NLOS   en v i ron m en ts i n  urb a n  area, du e to  h i gh  bu ild ing s   and  po p u l a t e d areas, Pat h  L o ss i n  Ur ban a r ea i s  very  hi g h  as com p ared  t o  Sub - u r ban  and  ru ral .  Su b - u r ba n   in clu d e s less hig h   b u ild i n g s  du e to   wh ich  its PL is h i gh   as  com p ared to a r ea whe r e the r are m o re plain  area s   means i.e. i n   rural area.  Ou r f u t u re  wo rk i n cl u d es  de vel o pi n g  a  pat h  l o ss  m odel  whi c h i s  m o re feasi b l e  a nd  c a n gi ve m o re   accurate re sult s. I  want to  de velop a m odel based  on va l u es recorded i n  the re gi on of  Pakistan a n whic h   gi ves a n  i d ea  o f  h o w  si g n al   v a ri es i n   p o we i n  Pa ki st an a n ho w t o  de vel o p  a  bet t e r net w o r k  by  c o nsi d eri ng  PL a n alysis      REFERE NC ES   [1]   E . H.  Ja n,   R.  Vida r,  A. M.  T o r,  "E mpi r i c al  Pa t h   L o ss Mode l s  for C-Ba nd Ai rport Surfa c e  Comm uni c a t i ons ",  IEEE  transaction on  antenna and  prop agation, Vol. 60, July , 2012   [2]   A. Mohammad, A. Tughtu l T. J ohn,  E. Ahmot,  "Evaluation of   Path Lo ss models at WiMAX cell- edge", 978-1 - 4244-8704-2/11/26.00 ©2011  IEEE.  [3]   K.  Vivek,  D. K.  Gupta,  B.   Nidhika, "Comparison of Path Loss  Models  For  WiMAX in  Rural Environment at  3.5  HGz. "  Internatio nal Journal  of Engineering  Scien ce  and  Techno lo gy ( I JEST) , Vol.  3, No. 2, Feb 20 11.  [4]   H. MN, S. Rob e rt, B .  Eduardo ,  A. John, "Deplo y m ent a nd Per f ormance Issues of an  Integrated Wireless Sensor  Network and  Wireless Mesh C a mpus Network",  CSNDSP , 2010   [5]   R. Merden i,  T.S .  Priy a,  "Optimised COST-231 Hata Models for  Wi MAX Path Loss Prediction   in Suburban and   Open Urban  Env i ronments",  Mod e rn Applied  Sciences , Vol. 4 ,  No. 9, September  20 10.  [6]   Wei Song, "Heterogen e ous Multi Hop Tr ansm ission of  Com p ressed ECG Data from  Wireless Body  Area  Network", 978-1 - 61284-233-2, 2 011  [7]   Akkasli, C e m. " M ethods for Path loss Prediction . " (2009).   [8]   V.S. Abhay a war dhana, I . J.  Wa sse l,  D.  Crosby ,  M . P.  Se lle r s,  M. G. Brown,  "Compa rison of empirical    propagation         path  los s   m odels     for  fixed  wirel e s s    acces s   s y s t em s " ,  61th   IEEE Te chnolog y Conferen ce, S t ockholm , pp . 73- 77, 2005 [9]   Josip Milanovic, Rimac-Drlje S,  Bej uk K,  "Comparison of propagation m odel  accuracy  for WiM AX on 3.5GHz" ,   14th  IEEE Inter national  conference on  electronic circuits  and systems , Morocco , pp. 111-114. 20 07.  [10]   S.  Ullah,  K. S.   Kwak,  "An Ultra Low- power an d Traffi c-ad apti ve M e dium  A ccess Control Protocol for Wireless   Body  Area Netw ork",   J Me d Sy st   (2012) 36:1021- 1030 DOI 10.10 07/s10916-010-9564-2.  [11]   E . H .  J a n ,   R .  V i d a r ,  A .  M .   T o r ,   " E m p i r i c a l  P a t h   Loss Models for C-Band Air port Surface Communications",  IEEE  transaction on  a n tenna and  propagatio n, Vol. 60, July , 2012   [12]   Simic I. lgor, S t anic I., and Zr nic B., " Minima x LS Algorithm  for Automatic  Propagation The Model Tuning ",  Proceeding   of    t h e  9    Te lecom m unica tions Foru m  (TELFOR 20 01), Be lgrad e , Nov.2001.  [13]   O. Kehinde . O .  Eras tus ,  “ C ap aci t y  En chan ce m e nt for High  Data  Rat e  W i reles s  Com m unica tion S y s t em ,   International Jo urnal of  Electrical  and Computer Engin eering  ( I JECE) , Vol. 4, No. 5 ,  Octob e r 20 14, pp . 800~809.  [14]   M. M. Lodro, M .  H. Abro, “ E rgo d ic Cap aci t y  of  MIMO  Correlate d Channels in M u ltipa t hFading  E nvironm ent with  known Channel State Informatio n”,  International Journal of Electrical  and Computer Engineerin g ( I JECE) , Vol.2,  No.5, October  2 012, pp . 691~69 7.  [15]   F.  J.  Oluwole,  O .  Y.  Olajide,  “Rad io Frequen c y   Propagation Mechanisms a nd Empirical Models  for Hill y  Ar eas ”,   International Jo urnal of  Electrical  and Computer Engin eering  ( I JECE) , Vol. 3, No. 3 ,   June 2013,  pp. 372~376.      BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS       Imr a n Isr ar  got his  M a s t er Degree i n  Elec tri cal  Engine ering S p eci ali zat ion i n   Tel ecom m unicat ion Engineerin g from  Co m s a t s Institute of  Inform ation and Technolo g y   Islamabad. He is Network Engineer (NOC  and  CORE) at QU BEE ISP Islamabad. He has  worked for P a kis t an Cons ortium  for Advance Re s earch in E l e c tri cal Eng i ne ering  and carr i ed out   research in Wir e less Communi cation and Tech nique s.  His a r e a s of Inte re st inc l ude  Wire le ss  Networks, Wireless Sensor Networks, Comm unication  S y stems, Routing  and Switching.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Pa th Lo ss Modelin g   o f  WLAN  an d WiMAX  System s   (Imr an Israr)  1 091   Dr .  M u stafa Shakir got his Ph D in Informatio n and Co mmunication Eng i neer ing from Beijing  University  of Po sts and Telecommunications, Ch ina.  He  is a n  As sista n t Profe ssor a t  De pa rtme nt  of Ele c tr ica l  En gineer ing, COM S ATS Institute  of Inform ation  Techno log y , Isl a m a bad. He  has   worked for Pakistan  Telecommunications  Co mpan y   Limited  and  conducted  sessions and   trainings on Bro a dband Access,  Next Generation  Networks, IP TV, Data Communications and  Understanding Telecom  Network s  a nd S e rvices . His  areas  of intere st include wireless networks  and communication s y stems, ad   hoc  networks, sensor networks a nd next gen e ration networks.              Dr. Mahmood Ashraf Kha n   got his PhD fro m the University  of Aston in Birmingham, UK.   He is serving  as Director , Cen t re for  Advanc e d  S t udies  in  Te lecom m unicat io ns  (CAS T) at   COMSAT S Inst itute of Information Technolog y,  Islamabad. He has ove r seventeen  y e ars of  s e rvices  at P a k i s t an Tel ecom m unica tion Com p an y  L t d, Is lam a b a d, in diff eren t capa c it ies .  Dr.   Mahmood has  an extensiv e ex perien ce in con ducting research & development programs at   nation a l and in ternational level and providing c onsultancy  services. He has coo r dinated with   differen t  intern ational funding  organizations  and honored with excellence award from the   Ministr y  of Science  and Techn o log y , Government  of Pa kista n . His re se a r c h  inte re sts inc l ude  data communication s y s t ems, transport and  ac ces s rela ted  networ ks  and techno log i es.           Dr.  Shah z a d  A.  Malik  is  a P r ofes s o r at the Dep a rtm e nt of El ec t r ica l  Engin eerin g, COM S ATS  Institute of Infor m ation Technol og y ,  Islam a bad .   He holds a B.Sc. in Electri c al En gineer ing from   University  of  Engineer ing and   Techno log y  (U ET), Lahore, Pakistan  and M.S. and Ph.D . in   Tel ecom m unicat ions  from  ENST, P a ris ,  F r ance . His  res ear ch i n teres t s  in clude  wireles s  an d   mobile networks, integration of  heterogeneous   wireless networks, MAC and transport lay e r   protocols for wireless networks , QoS and perfor m ance an aly s is  of networks. He has published  papers in sev e ral areas including  radio r e sour ce  allo cat ion, m obi lit y m a nag e ment, performance  and  capacity  evaluation a nd quality  of serv ice provisioning in  wireless networks.  He has taught  courses on wireless commu nica tion, mobile networks,  co mputer networks, digital  communications  and p e rformance an aly s is of  co mputer networks       P r of. Dr . Shahid A.  Khan  is  s e rving as  De an,  F acul t y  of  Engine ering/  In ch arge   Academ ics  a t   COMSAT S Institute  of Inf o rm ation T ech nolog y, Isl a m a bad. He  did  his PhD in  Telecommunication Engineer ing  and MS in Elec tronic Engin eer ing from UK. He  has about 2 4   y e ars of experience in resear ch,  teaching and work ing in IT industries. His resear ch publications  encompass several papers publishe d in international journals/co n ferences. On the basis of his  m e ritorious serv ices he h a s been  honored with m u ltipl e  awards  and m e m b erships in the f i eld o f   engine ering. H e   has  pla y ed p i vot al rol e  in es t a blis hm ent of acad e m ic coll aborat io n between CII T   and m a n y   intern ation a l univ e rsit ies, espe ci all y  w ith Lancaster University  UK,  Q M UL UK,  The  Univers i t y  of  S h effi eld UK and  NDSU U. S. A.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.