Дослідження принципів побудови та функціонування мобільних мереж стандарту 5G
Автор: Томашевський Василь Олександрович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У наш час зростаючий попит на великий трафік даних та забезпечення різної якості обслуговування (QoS) для споживачів є дуже складним завданням для всіх операторів мережі. За останні кілька років мобільний трафік даних різко зріс, і половина трафіку передається за допомогою технології Wi-Fi, яка відома як розвантаження Wi-Fi. Щоб подолати зростаючий попит на трафік, розвантаження Wi-Fi є найкращим варіантом зменшення навантаження на стільникові мережі. Таким чином, об’єднання існуючих технологій Wi-Fi у приміщенні з мережею LTE збільшує пропускну здатність мережі та забезпечує кращу якість обслуговування для клієнтів, дозволяє існуючим мережам 4G розвиватися у напрямку 5G. У зв’язку з виникаючою потребою у розробці нових концептуальних моделей, методів спільного управління ліцензованим та неліцензійним частотним ресурсом для надання нових послуг у мережах 5G на базі SDN, тема статті є актуальною та своєчасною. Таким чином, зростання обсягів мобільного трафіку спонукає вирішити науково-практичну проблему підвищення якості обслуговування мереж LTE / Wi-Fi шляхом розробки методів адаптивного управління доступом до неліцензованого діапазону частот та балансування навантаження в контексті реалізація програмно налаштованих мереж 5G. Глава 1 присвячена огляду стільникових мереж п’ятого покоління, поясненню їх вимог, а також ключових технологій, їх проблем та майбутньої архітектури. Мобільні оператори переглядають свою мережеву архітектуру, щоб запропонувати більш гнучкі, динамічні, економічно ефективні та інтелектуальні рішення. Ця робота починається з опису передумов бездротових мереж 5G з подальшим глибоким розумінням деяких проблем, що виникають у мережах 5G, та можливостей дослідження технологій SDN / NFV для вирішення цих проблем. Очікується, що значне збільшення потужності відбудеться завдяки побудові різнорідної архітектури мережі, яка може поєднувати ліцензований та ліцензований ресурс радіочастотного спектру, і саме останнє наукове дослідження вказує на те, що взаємодія систем LTE та Wi-Fi дозволить ефективне використання позитивних аспектів обох технологій та їх інтеграція ще більше наблизиться у побудові мереж зв’язку 5G до широкого використання комбінованих модулів LTE / Wi-Fi. У главі 2 запропонована концептуальна модель інтегрованої мобільної мережі 5G на основі технологій LTE-U та Wi-Fi із централізованим контролером SDN для адаптивного управління мережевими ресурсами в умовах спільного використання неліцензійного спектра. Розроблено метод адаптивного використання неліцензійного спектра мережами Wi-Fi та LTE-U для забезпечення необхідної якості послуг. Виходячи з вимог QoS, цей метод централізовано приймає обґрунтовані рішення щодо частки використання неліцензійних радіоресурсів мобільними операторами LTE-U, що дозволяє підвищити спектральну ефективність в інтегрованих мережах LTE із запобіганням міжсистемних перешкод. Запропоновано алгоритми розвантаження мереж 5G із використанням технології Wi-Fi та балансування навантаження на основі SDN, що забезпечує більшу пропускну здатність мережі. Моделювання підтвердило, що запропонований алгоритм балансування навантаження LB на основі SDN перевершує базові методи, мінімізуючи кількість процедур ініціювання хэндовера на 50% і забезпечуючи більш рівномірний розподіл навантаження між кількома сотами, забезпечуючи більшу пропускну здатність для користувачів. У розділі 3 було проведено дослідження карт покриття LTE та Wi-Fi у Львові. Львів для розробки імітаційної моделі для балансування навантаження в мережі 5G. Проведено моделювання різних сценаріїв адаптивного балансування навантаження в умовах інтеграції технологій LTE / Wi-Fi / LTE-U в контексті реалізації 5G для мультисервісної передачі. Промодельовано вплив зміни параметрів радіозв’язку LTE на пропускну здатність мережі 5G. Досліджено пропускну здатність мережі 5G у середовищі набору інструментів LTE з різними смугами частот та кількістю використовуваних антен MIMO. Було виявлено, що використання Wi-Fi може забезпечити необхідну пропускну здатність для більшості інформаційних послуг при спільній передачі різними користувачами. У розділі 4 реалізовано прототип j 5G systemj з інтеграцією LTE-Wi-Fi j. Крім того, нова інтегрована система розроблена на платформі mobile-CORD (M-CORD) j, яка використовує технології SDN / SDR / NFV та jcloud для забезпечення середовища 5G j. Більше того, запропонована systemj jtested з трьома jtypesj політик для UDPj і TCP-трафіку: лише LTE, лише Wi-Fi та агрегована LTE-Wi-Fi. Виходячи з експериментальних результатів j, це показує, що агрегована система LTE-Wi-Fij, яку ми пропонуємо, j забезпечує набагато кращу продуктивність j і високу пропускну здатністьj порівняно з мережею LTE без агрегації