Дослідження впливу 5G на ефективність мереж інтернету речей
Автор: Сугерей Віктор Олександрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Проектування та адміністрування інформаційних комунікаційних мереж
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Дослідження впливу 5G на ефективність обслуговування сервісів Інтернету речей є вкрай актуальною в контексті швидкого розвитку безпровідних технологій та зростання кількості підключених пристроїв. Запровадження технології 5G має потенціал значно покращити продуктивність та можливості IoT, забезпечуючи високу швидкість передачі даних, знижену затримку та збільшену пропускну здатність. Очікується, що 5G сприятиме покращенню забезпечення послуг для підключених пристроїв, проте важливо розуміти, як це вплине на розподіл ресурсів та загальну ефективність мережі. Вирішення цього питання може визначити успішні стратегії розвитку та управління майбутніми IoT-проєктами. У розділі 1 роботи детально проаналізовано стільникові технології, зокрема 3GPP LTE, як ключовий засіб підключення IoT. Визначено, що LTE є привабливою технологією з широким покриттям, доступним спектром, високою безпекою та ефективністю. Виконана оптимізація та впровадження NB-IoT призвели до зменшення вартості та енергоспоживання LTE. На рівні пристроїв визначено проблеми, такі як споживання енергії та вартість модемів, що впливають на акцію 3GPP на зниження вимог до продуктивності. З точки зору мережі виявлено виклики, такі як затримки та перевантаження безпровідного каналу, підкреслюючи потребу нових підходів до встановлення радіопередавачів для максимальної швидкості передачі даних. Також виділено роль технологій 5G та IoT у формуванні майбутнього Інтернету речей. У розділі 2 досліджено роль технології M2M в майбутньому бездротових комунікацій, піднімаючи взаємодію між пристроями на новий рівень. Виділено ключові переваги M2M у промисловості, сприяючи автоматизації та оптимізації виробничих процесів. Зазначено, що 5G, SDN, NFV та IoT визначають основні напрямки розвитку бездротових мереж, де 5G забезпечує швидкість, надійність та масштабованість, SDN надає гнучкість управління, а NFV дозволяє віртуалізоване розгортання мережевих функцій. Ці технології формують інтегровану екосистему, що визначає майбутнє безпровідних комунікацій і відкриває нові можливості для розвитку мереж. У розділі 3 відзначено короткий опис розробленого симулятора Py5cheSim. Розглянуті ключові інструменти розробки, функції симулятора та його архітектура. Основні міркування щодо проектування були визначені з використанням технологічної абстракції, і представлено різні реалізації планувальників. У розділі 4 проведено комплексне моделювання та дослідження аспектів системи Інтернету речей (IoT). Розглянуті етапи включали аналіз існуючих методів обслуговування запитів, впровадження методу пріоритезації трафіку та дослідження методів балансування навантаження. Проведено аналіз методів, таких як Round Robin спрямованих на негарантовану доставку класу даних. Застосований метод пріоритезації на основі пристроїв, що передають дані в реальному часі, призвів до зниження затримок та покращення ефективності обслуговування. Одночасне використання методів пріоритезації та балансування навантаження продемонструвало ще кращі результати, знижуючи середню затримку для пристроїв до встановлених вимог QoS. Дослідження ресурсного розподілу в мережі 5G для впровадження IoT вказує на успішне використання розроблених методів для задоволення вимог різноманітних застосувань Інтернету речей в умовах обмежених ресурсів та змінної інтенсивності трафіку. Отримані висновки свідчать про значущий потенціал оптимізації роботи мережі та підтримки різновидів IoT-застосувань, що робить отримані результати важливими для подальшого розвитку та ефективного впровадження мереж 5G в контексті Інтернету речей. У розділі 5 досліджено схему проекту та технічну архітектуру використання технології 5G у сфері обслуговування Інтернету речей (IoT). Здійснено розрахунок приблизного терміну окупності проекту, враховуючи ефективність та вигоди, які принесе впровадження технології 5G в IoT. Аналіз терміну окупності становить ключовий елемент для оцінки економічної доцільності та стійкості введення нововведень, що допомагає приймати обґрунтовані рішення щодо інвестицій у розвиток мережі та підтримку Інтернету речей на основі технології 5G. Об’єктом дослідження є процес впливу технології 5G на якість обслуговування послуг Інтернету речей. Предметом дослідження є методи управління розподілом радіоресурсів в 5G для якісного обслуговування критично важливих сервісів IoT. Метою роботи є визначення впливу технології 5G на ефективність розгортання мереж Інтернету речей (IoT) необхідних для покращення швидкості передачі даних, зниження затримок та гнучкого розподілу ресурсів.