Planeamento de uma rede 5G no Passeio Marítimo de Algés

Abstract

A presente dissertação centra-se no planeamento estratégico e avaliação de desempenho de uma rede 5G NR (New Radio) outdoor implementada no Passeio Marítimo de Algés, através do desenvolvimento de um simulador a nível de sistema concebido para representar com precisão o comportamento da infraestrutura de comunicação em diferentes condições operacionais. Foram considerados dois cenários distintos: um com 14 estações base e outro com 7, analisando o impacto da densidade celular na cobertura e capacidade da rede. As simulações variaram parâmetros técnicos essenciais como raio de cobertura (50, 100 e 200 metros), esquemas de modulação QAM ("Quadrature Amplitude Modulation") 4, 16, 64 e 256, estratégias de agrupamento de células (1C, 2C e 3C) e potência de transmissão (1W a 10W). Esta abordagem permitiu estudar o comportamento da rede sob diferentes condições de carga e requisitos de qualidade de serviço. Foram avaliados o throughput agregado em função do número de utilizadores e o "throughput" por utilizador em função da potência de transmissão, realizou-se caracterização detalhada da área de cobertura e análise das distribuições cumulativas do SINR ("Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio") e "throughput", permitindo apreciação crítica sobre a eficiência e robustez das diferentes configurações implementadas. O cenário com 14 estações base apresentou "throughput" agregado superior, suportando maior número de utilizadores com distribuição mais equilibrada do tráfego. O cenário com 7 estações base revelou cobertura mais ampla, mas com degradação do throughput médio por utilizador, consequência da maior distância entre células e aumento da interferência intercelular.

This dissertation focuses on strategic planning and performance evaluation of an outdoor 5G NR network implemented at Passeio Marítimo de Algés, through the development of a system-level simulator designed to accurately represent communication infrastructure behavior under different operational conditions. Two distinct scenarios were considered: one with 14 base stations and another with 7, analyzing the impact of cell density on network coverage and capacity. Simulations varied essential technical parameters such as coverage radius (50, 100, and 200 meters), modulation schemes (4QAM, 16QAM, 64QAM, and 256QAM), cell clustering strategies (1C, 2C, and 3C), and transmission power (1W to 10W). This approach enabled studying network behavior under different load conditions and quality of service requirements. Aggregate throughput as a function of user number and per-user throughput as a function of transmission power were evaluated, detailed coverage area characterization and analysis of SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) and throughput cumulative distributions were performed, enabling critical assessment of efficiency and robustness of different implemented configurations. The 14 base station scenario presented superior aggregate throughput, supporting a greater number of users with more balanced traffic distribution. The 7 base station scenario revealed broader coverage but with degraded average per-user throughput, consequence of greater inter-cell distances and increased intercellular interference.