Planeamento e otimização de redes 5G

Abstract

As redes móveis de quinta geração (5G) do tipo privadas, têm atraído bastante atenção, não só do ponto de vista académico e de investigação, assim como em algumas empresas de telecomunicações que trabalham com redes móveis. Este fato deve-se aos inúmeros benefícios que as próprias redes 5G já conseguem proporcionar em termos de eficiência energética, escalabilidade, latência e débitos binários altos. Adicionalmente, quando são privadas têm ainda mais vantagens do ponto de vista de gestão, controlo, e segurança da infraestrutura. Graças à estas vantagens têm sido estudadas e implementadas em vários setores com especial destaque o industrial. Esta dissertação procura apresentar um estudo sobre as redes 5G privadas, na perspetiva do desempenho do sistema, considerando fatores como o throughput e os níveis de cobertura. Com vista a alcançar os objetivos propostos foi desenvolvido um simulador a nível de sistema, que foi utilizado para correr diversas simulações computacionais e obter resultados, considerando um cenário Indoor Factory (InF) e as suas respetivas variantes, tendo como uma das tecnologias principais o mMIMO (massive Multiple Input Multiple Output). Com base nos resultados obtidos, foram feitas as análises do ponto de vista quantitativo e qualitativo como forma de encontrar a melhor combinação em termos de parâmetros para obter o melhor desempenho do sistema em função do fator que estiver a ser avaliado. Os resultados indicam que a frequência é o parâmetro que mais influencia no desempenho quando se avalia o throughput enquanto para cobertura o parâmetro mais influente é a modulação.

The private fifth generation (5G) mobile networks have attracted significant attention, not only from an academic and research perspective, but also from some telecommunications companies working with mobile networks. This is due to the numerous benefits that the 5G networks themselves can provide in terms of energy efficiency, scalability, low latency, and high data rates. Additionally, when these networks are private, they offer even more advantages in terms of infrastructure management, control, and security. Due to these advantages, they are being studied and implemented in various sectors, with a particular focus on industrial applications. This dissertation aims to present a study on private 5G networks, focusing on system performance, considering factors such as throughput and coverage levels. To achieve the proposed objectives, a system-level simulator was developed and used to conduct various computational simulations and obtain results. These simulations considered an Indoor Factory (InF) scenario and its respective variations, with massive Multiple Input Multiple Output (mMIMO) as one of the key technologies. Based on the results obtained, both quantitative and qualitative analyses were conducted to find the best combination of parameters to achieve optimal system performance according to the factor being evaluated. The results show that frequency is the most influential parameter on performance when evaluating throughput, while modulation is the most influential parameter for coverage levels.