Planeamento de uma rede privada 5G em Linda-a-Velha

Abstract

Os objetivos principais desta dissertação são planeamento e análise de desempenho de um sistema 5G NR na freguesia Linda-a-Velha em Oeiras. A análise concentra-se essencialmente no desempenho, por avaliar o "throughput" e a cobertura, com variação de parâmetros como o número de utilizadores, modulação (4QAM, 16QAM, 64QAM e 256QAM), agregados de antenas, incluindo M-MIMO. O simulador de sistema implementa o ambiente urbano com uma diferenciação de utilizadores (Nu=10, Nu=32 e Nu=64) e portadoras (3.6 GHz e 900 MHz), correspondentes às numerologias 1 e 0 do 5G NR. Os resultados demonstram que o throughput aumenta de forma linear com o número de utilizadores, revelando a escalabilidade do sistema. A introdução da estratégia de "clustering" permitiu melhorias significativas no desempenho, com ênfase no "clustering" 2C, que permite melhor cobertura, eficiência espectral e "throughput" mais efetivo. Verificou-se que 4QAM oferece a melhor cobertura, enquanto 256QAM requer mais potência para alcançar cobertura significativa. A comparação entre as frequências evidenciou que 900 MHz oferece melhor cobertura em baixa potência, ao passo que 3.6 GHz proporciona maior capacidade e eficiência espectral. Identificou-se que para diminuir a percentagem de pacotes transmitidos que não chegam a ser corretamente recebidos é necessário haver duas conexões simultâneas entre cada terminal e duas BSs (2C). Conclui-se que a implementação de uma rede privada 5G em Linda-a-Velha é tecnicamente viável, desde que exista um planeamento equilibrado entre cobertura, capacidade e qualidade de serviço.

The main objectives of this dissertation are the planning and performance analysis of a 5G N system in Linda A Velha in Oeiras. The analysis focuses primarily on performance, evaluating throughput and coverage, with variations in parameters such as the number of users, modulation (4QAM, 16QAM, 64QAM and 256QAM), and antenna aggregates, including M-MIMO. The system simulator implements the urban environment with a differentiation of users (Nu=10, Nu=32 and Nu=64) and carriers (3.6 GHz and 900 MHz), corresponding to 5G NR numerologies 1 and 0. The results demonstrate that throughput increases linearly with the number of users, revealing the scalability of the system. The introduction of the clustering strategy enabled significant improvements in performance, with an emphasis on 2C clustering, which allows for better coverage, spectral efficiency, and more effective throughput. It was found that 4QAM offers the best coverage, while 256QAM requires more power to achieve significant coverage. The comparison between frequencies showed that 900 MHz offers better coverage at low power, while 3.6 GHz provides greater capacity and spectral efficiency. It was identified that in order to reduce the percentage of transmitted packets that are not correctly received, there must be two simultaneous connections between each terminal and two BSs (2C). It is conclude that the implementation of a private 5G network in Linda A Velha is technically feasible, provided that there is a balanced plan between coverage, capacity, and service quality.