Planeamento de redes 5G: Redes privadas em ambientes industriais

Abstract

Esta dissertação foca-se no planeamento de uma rede 5GNR em ambiente industrial, tendo como caso de estudo o cenário Std3D, construído a partir da planta da Volkswagen Autoeuropa em Palmela, com o objetivo de avaliar o desempenho de cobertura e throughput, considerando redes privadas focadas em elevada densidade de dispositivos e IIoT. Foi adaptado um simulador de sistema em JAVA, no qual foram implementados quatro cenários. Um cenário com 38BS a 8 metros e três cenários com 20BS, dois com as BS a 8 metros, um com M/K=9 e outro com M/K=18, e um cenário com as BS a 10 metros com M/K = 9. Todos os cenários utilizam como parâmetros, uma portadora a 28 GHz, largura de banda de 200 MHz, numerologia 2 do 5GNR e mMIMO com M=576 antenas por setor. Quanto ao desempenho, passar de 20 para 38 BS resulta num aumento de 9.18% do throughput. Os valores M/K têm diferentes impactos, M/K=9 duplica a capacidade de UEs/IIoTs face a M/K=18, e no ponto de capacidade máxima de M/K=18, o throughput total é 41.30% superior ao de M/K=9. Cluster 3C, teve ganhos de até 49.82% quando comparado com 1C e até 10.88% comparando com 2C, com potencias de transmissão de 250 mW. O desempenho de cobertura das quatro modulações foi: 4QAM de 100.00%; 16QAM entre 71.93% e 78.27%; 64QAM até 30.42%; 256QAM até 5.47%. As CDF do SINR e do throughput validam a vantagem de duas ligações e o melhor desempenho dos UEs face aos IoTs.

This dissertation focuses on the planning of a 5GNR network in an industrial environment, having as its case study the Std3D scenario, built from the floor plan of Volkswagen Autoeuropa in Palmela, with the objective of evaluating coverage and throughput performance, considering private networks focused on high density of device and IIoT. A system-level simulator in Java was adapted, in which four scenarios were implemented. One scenario with 38BS at 8 metres and three scenarios with 20BS, two with the BS at 8 metres, one with M/K=9 and another with M/K=18, and one scenario with the BS at 10 metres with M/K = 9. All scenarios use as parameters a 28 GHz carrier, 200 MHz bandwidth, 5G NR numerology 2 and mMIMO with M=576 antennas per sector. In terms of performance, moving from 20 to 38 BS results in a 9.18% increase in throughput. The M/K values have different impacts, M/K=9 doubles the capacity of UEs/IIoTs compared with M/K=18, and at the maximum-capacity point of M/K=18, the total throughput is 41.30% higher than with M/K=9. Cluster 3C achieved gains of up to 49.82% when compared with 1C and up to 10.88% when compared with 2C, with transmit powers of 250 mW. The coverage performance of the four modulations was: 4QAM at 100.00%; 16QAM between 71.93% and 78.27%; 64QAM up to 30.42%; 256QAM up to 5.47%. The SINR and throughput CDFs validate the advantage of two connections and the better performance of UEs compared with IoTs.