Simulador básico a nivel de sistema en el enlace de bajada para un sistema 5G

Abstract

El desarrollo de las tecnologías inalámbricas ha permitido que las nuevas generaciones de las redes móviles tengan un real impacto en la sociedad, desde el uso de tecnologías inalámbricas exclusivamente para comunicaciones de voz, el uso los mensajes de texto y/o correo electrónico, hasta el acceso masivo a grandes y crecientes cantidades de información. Hoy tecnologías como el Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things), el vídeo de alta definición, los videojuegos en línea, la Realidad Virtual (VR, Virtual Reality), entre otros, demandan nuevas y más flexibles características de los sistemas de comunicaciones móviles. Las redes de Quinta Generación (5G) emergen para responder a esta demanda. A diferencia de las anteriores generaciones, 5G se preocupa no solo por aumentar la capacidad y la cobertura, es decir, mejorar los distintos aspectos de la pasada cuarta generación (4G), sino también por abrir paso a las mencionadas tendencias tecnológicas, mejorando la latencia para habilitar servicios y aplicaciones en tiempo real o permitiendo conectar millones de dispositivos, con pequeños paquetes de datos a bajas velocidades de transmisión de datos. Para ello hace uso de altas frecuencias, sistemas de antenas de Múltiples Entradas y Múltiples Salidas (MIMO, Multiple Input Multiple Output), y numerologías flexibles, entre otras, que permiten soportar las aplicaciones de las actuales redes móviles. A pesar de que la tecnología avanza rápidamente, su adopción y desarrollo requiere de tiempo, cooperación entre distintos entes públicos y privados, y sobre todo una alta inversión. Este trabajo de grado presenta aspectos teóricos de las redes 5G, también ha desarrollado una herramienta de simulación a nivel de sistema y de código libre para la red 5G, con la cual es posible realizar análisis de cobertura y capacidad para diferentes escenarios, lo cual permitirá a profesores y estudiantes entender y experimentar desde un simulador a nivel de sistema con este tipo de redes, y analizar sus características, modelos matemáticos de elementos del sistema y fenómenos de propagación. La herramienta desarrollada es un punto de partida, a la cual se le pueden incluir con el tiempo nuevas funcionalidades en nuevos trabajos de grado, los cuales no tendrán que partir de cero en el desarrollo de un simulador para redes 5G a nivel de sistema.

The development of technologies has allowed the new generations of mobile networks to introduce changes with greater impact on society, from the use of wireless technologies exclusively for voice communications, the use of text messages and/or email, to massive access to large and growing amounts of information, and a voice quality that could be thought unmatched. Today technologies such as the Internet of Things (IoT), high-definition video, online video games, Virtual Reality (VR), etc., demand a new trend in communications. Fifth Generation (5G) networks emerge to respond to this diversified market that is evolving. In difference with previous generations, 5G is concerned not only with increasing capacity and coverage, improving the different aspects of the last fourth generation (4G), but also with making way for the aforementioned technological trends, improving latency for enabling processes in real time or allowing devices to be massively connected in exchange for a low data rate. To do this, it makes use of high frequencies, massive MIMO, flexible numerologies, among others, which allow it to cover and expand the applications of current mobile networks. Although the fact that technology advances rapidly, their adaptability and development requires time, cooperation between different public and private entities, and above all, a high investment. This degree work presents theoretical aspects of the 5G network, it has also designed and implemented a simulation tool at the system level and free code for the 5G network with respective coverage and capacity analysis, which allows countless students to understand and experience technologies, phenomena and physical models, involved in wireless networks but especially in the 5G network, without waiting for its implementation in Latin America. Additionally, it provides a new starting point to develop a complete simulation tool, will be fed by future degree projects, it won’t have to start from scratch in the elaboration of wireless system simulations.