Μελέτη απόδοσης 5ης γενιάς ασυρμάτων δικτύων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην αξιολόγηση της απόδοσης του συστήματος 5G NR με χρήση τεχνικών Massive MIMO και παραμετροποιήσιμων traffic patterns, σε περιβάλλοντα στατικής και δυναμικής κίνησης. Βασικός στόχος της μελέτης είναι η αποτίμηση κρίσιμων μετρικών, όπως ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων (throughput), ο ρυθμός σφαλμάτων πακέτου (BLER), η φασματική αποδοτικότητα (SE) και η δικαιοσύνη κατανομής πόρων (fairness) ανά χρήστη, υπό διάφορους συνδυασμούς αριθμού χρηστών, εύρους ζώνης, ρυθμών εφαρμογών και συχνοτήτων φέροντος. Η πειραματική προσομοίωση υλοποιήθηκε στο περιβάλλον MATLAB, με βάση το πρότυπο “NR Cell Performance Evaluation with MIMO”, το οποίο επεκτάθηκε και παραμετροποιήθηκε κατάλληλα ώστε να υποστηρίζει ON/OFF traffic σενάρια και μετρήσεις ανα χρήστη και frame. Εξετάστηκαν σενάρια από 1 έως 4 χρήστες, bandwidths 5–15 MHz, φέροντα στα 2.5 και 7 GHz και application data rates έως 20 Gbps. Χρησιμοποιήθηκε Round Robin scheduler, ώστε να απομονωθεί η επίδραση της καναλικής ποιότητας και του traffic pattern. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι καθώς αυξάνεται ο αριθμός χρηστών ή η ροή δεδομένων, η συνολική απόδοση μειώνεται αισθητά, με παράλληλη αύξηση του BLER και μείωση της αποδοτικότητας στους απομακρυσμένους χρήστες. Τα σενάρια με ON/OFF κυκλοφορία ανέδειξαν τις αδυναμίες του scheduler να εξισορροπήσει τη δυναμική κατανομή πόρων. Τέλος, παρουσιάστηκε και ακραίο σενάριο υπερφόρτωσης για να αποτιμηθεί η αντοχή του συστήματος σε υπερβολικές απαιτήσεις. Η εργασία θέτει τις βάσεις για μελλοντική μελέτη σε σενάρια URLLC και κρίσιμων εφαρμογών, με έμφαση σε καθυστερήσεις, αξιοπιστία και αποδοτικό scheduling.