Дослідження методів планування та управління мережами мобільного зв’язку
Автор: Мудрак Андрій Вікторович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Телекомунікації та радіотехніка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Дослідження методів планування та управління мережами мобільного зв’язку є актуальним завданням через зростаючу потребу в надійному та швидкому мобільному зв’язку. У першому розділі здійснено аналіз основних принципів покриття та побудови мереж LTE та 5G. Виявлено, що розробка та управління цими технологіями вимагають врахування кількох ключових аспектів. Перший важливий аспект — вибір частотних діапазонів. LTE традиційно використовує частотні діапазони від 600 МГц до 2.5 ГГц, що забезпечує збалансоване покриття між широкими масштабами сільської місцевості та високою щільністю міських районів. У випадку 5G використовуються значно вищі частотні діапазони, зокрема міліметрові хвилі в діапазоні від 24 до 100 ГГц, що дозволяє досягти надзвичайно високих швидкостей передачі даних, але має обмеження щодо дальності покриття та проникнення через перешкоди. Це змушує операторів мобільного зв’язку розміщувати базові станції більш щільно для забезпечення адекватного покриття. Впровадження технологій MIMO та beamforming. Ці технології істотно підвищують пропускну спроможність мережі, дозволяючи ефективно управляти множинними вхідними та вихідними сигналами для оптимізації якості зв’язку. MIMO забезпечує використання декількох передавальних і приймальних антен, що збільшує обсяг передачі даних і стабільність зв’язку без додаткового спектру. Beamforming дозволяє керувати напрямком сигналу для максимізації ефективності передачі до конкретних користувачів, що особливо важливо для 5G мереж.Ефективне планування мережі вимагає врахування географічних та демографічних факторів, щоб забезпечити рівномірне і якісне покриття. Виклики, пов’язані з розміщенням мережевого обладнання в міських та сільських локаціях, вимагають гнучкого підходу до вибору технологій та методів розгортання. Розуміння та оптимізація цих аспектів критично важливі для розробки стабільних та високопродуктивних мереж LTE та 5G, здатних задовольняти зростаючі потреби сучасних користувачів у швидкісному та надійному мобільному зв’язку. Другий розділ зосереджено на основних методах планування та оптимізації мереж мобільного зв’язку, а також програмних засобах, які використовуються для цих процесів. Сучасні технології безпровідного зв’язку розвиваються дуже швидко, що дозволяє провайдерам мобільного та фіксованого зв’язку впроваджувати новітні технології широкосмугового безпровідного доступу для покращення якості обслуговування клієнтів і збільшення доходів компаній. Процес планування та оптимізації мереж LTE/5G включає кілька ключових етапів: аналіз трафіку в мережі, вибір оптимальних частотних параметрів, налаштування параметрів базових станцій та інші аспекти, що дозволяють забезпечити оптимальні показники якості мережі. Для автоматизації цих процесів використовуються геоінформаційні технології та програмні комплекси, такі як Atoll від компанії Forsk, які забезпечують комплексне рішення для аналізу та оптимізації радіомереж. Третій розділ присвячено експериментальному дослідженню продуктивності мережі LTE в реальних умовах, використовуючи вимірювальний пристрій на базі смартфона. Основною метою експерименту було оцінити продуктивність мережі LTE, враховуючи різні фактори впливу, такі як рухомий транспорт, географічне розташування та часові характеристики сигналу. Тестування проводилося на маршруті довжиною понад 2 км у центрі Львова, де вимірювальний пристрій був встановлений у транспортному засобі, що рухався із середньою швидкістю 25 км/год. Зібрані дані аналізувалися за допомогою статистичних методів для виявлення відхилень від встановлених стандартів, що дозволило охарактеризувати реальну продуктивність мережі LTE та надати рекомендації щодо її оптимізації. У четвертому розділі проведено моделювання поширення радіохвиль в умовах міста Львів з використанням програми Atoll для аналізу та оптимізації мережі мобільного зв’язку. Робота з програмою почалася з інтеграції деталізованої карти міста, що включала дані про висоту забудови, що є критично важливим для точного моделювання радіохвильового покриття. Аналіз карти висот підтвердив, що висота забудови в центрі міста має значний діапазон, що впливає на розповсюдження сигналів. Було проведено обрахунок кількості базових станцій та радіусу кожного стільника, що дозволило оптимізувати покриття мережі. Застосування спеціалізованого програмного забезпечення для візуалізації результатів радіопокриття підтвердило ефективність виконаної роботи та відсутність зон з недостатнім сигналом. Отже, дослідження підтвердило важливість ефективного планування та оптимізації мереж мобільного зв’язку для забезпечення якісних послуг та оптимального використання ресурсів. Використання сучасних технологій та спеціалізованого програмного забезпечення дозволяє значно покращити продуктивність мереж і задовольнити зростаючі потреби користувачів.