Estudio, análisis y optimización de sistemas 5G en zonas rurales

Abstract

La tendencia general de la sociedad actual está propiciando la necesidad de consumir cada vez cantidades más ingentes de información en un tiempo cada vez más reducido. Tecnologías como el IoT, la conducción autónoma, las ciudades inteligentes...; precisan de unas tasas de transmisión muy altas con latencias muy bajas, inalcanzables con los sistemas 4G. Es así como surge la idea de reemplazar con una nueva generación, el 5G, la cuál sí que será capaz de cumplir con las demandas de tráfico actuales. La quinta generación de telefonía móvil está cada día más cerca de establecerse como la red principal utilizada por los usuarios de todo el mundo. Con un despliegue el cuál ya está comenzando a establecerse en las grandes ciudades del mundo, se prevé que alcance el 75 % a nivel mundial en los próximos cinco años. Dado que el objetivo último es brindar servicio a la totalidad de la población, se ha de estar preparado con herramientas que permitan planificar redes en cualquier medio ya sea urbano o rural. Bajo el objetivo de disminuir la brecha digital entre ambos en esta tecnología puntera surge este Trabajo Fin de Grado, partiendo de una herramienta de despliegue inicialmente orientada a entornos urbanos densos para actualizarla y darle un enfoque más general. Con la realización de este proyecto se ha conseguido dotar a la herramienta de despliegue Urban 5GRX la capacidad de simular multitud de entornos más allá de los urbanos. Gracias a la integración de un simulador de tráfico, se han mejorado los análisis de movilidad que además podrán realizarse en entornos arbitrariamente grandes. Se han implementado técnicas de despliegue de red, en el ámbito del reuso de frecuencias y en el del posicionamiento de nuevas estaciones base. Paralelamente se ha trabajado en el análisis de propagación incluyendo, por un lado, la posibilidad de tener en cuenta efectos atmosféricos y, por el otro, la estimación de canal para enlaces con tecnología MIMO. Finalmente, se han analizado distintos escenarios de uso con el fin de comprobar la validez de las nuevas funcionalidades. Realizando sendas simulaciones se han extraído distintos KPI (Key Performance Indicator) con los que evaluar las nuevas características añadidas determinando la bondad de las mismas.

The general trend of today’s society is fostering the need to consume increasingly huge amounts of information in shorter time. Technologies such as IoT, autonomous drving, smart cities...; all of them require enormous bit-rates with very low latencies. This is unattainable with 4G systems. As a replace of this technology is how 5G arises. It will be capable of meeting the current traffic demands. The fifth generation of mobile is getting closer to establishing itself as the main network all around the globe. Its deployment is already beginning to establish in the world’s bigger cities. It is expected to reach the 75 % coverage percentage mondial from now to the next five years. Since the ultimate goal is to prived service to the entire population, every deployment tool must be prepared to work in any environment, whether urban or rural. This project arise with the objective of reduce the digitial divide for this cutting-edge technology. It will consist in working on a deployment tool initially oriented to dense urban environments to update it for reach a more general approach. With the completion of this project, it has been possible to provide the Urban 5GRX tool with the ability to simulate a multitude of environments beyond urban ones. By integrating a traffic simulator, mobility analyzes have been improved. Also, it has been add the possibility of working with arbitrarily large surfaces. Deployment red techniques for frequency reuse and base station location have been implemented. At the same time, work has been done on the propagation analysis. On the one hand, it has been included propagation models with atmospheric effects. On the other, channel estimation has been implemented for MIMO links. Finally, different usage scenarios have been analyzed for testing the new funcinoalities. Several simulations have been launched fo studying some KPI. They will be useful to evaluate the new features determining their goodness.