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http://hdl.handle.net/10773/23753
Title: | Flexible LTE user equipment |
Other Titles: | Terminal LTE flexível |
Author: | Rosa, Tiago Miguel Simões |
Advisor: | Oliveira, Arnaldo Silva Rodrigues de |
Keywords: | Engenharia eletrónica e telecomunicações Sistemas de comunicação móveis Radio definido por software Largura de banda |
Defense Date: | 11-Dec-2017 |
Publisher: | Universidade de Aveiro |
Abstract: | As redes móveis estão em constante evolução. A geração atual (4G) de
redes celulares de banda larga e representada pelo standard Long Term
Evolution (LTE), definido pela 3rd Generation Partnership Project (3GPP).
Existe uma elevada procura/uso da rede LTE, com um aumento exponencial
do número de dispositivos móveis a requerer uma ligação à Internet de alto
débito. Isto pode conduzir à sobrelotação do espetro, levando a que o sinal
tenha que ser reforçado e a cobertura melhorada em locais específicos, tal
como em grandes conferências, festivais e eventos desportivos. Por outro
lado, seria uma vantagem importante se os utilizadores pudessem continuar
a usar os seus equipamentos e terminais em situações onde o acesso a redes
4G é inexistente, tais como a bordo de um navio, eventos esporádicos em
localizações remotas ou em cenários de catástrofe, em que as infraestruturas
que permitem as telecomunicações foram danificadas e a cobertura
temporária de rede pode ser decisiva em processos de salvamento. Assim
sendo, existe uma motivação clara por trás do desenvolvimento de uma
infraestrutura celular totalmente reconfigurável e que preencha as características mencionadas anteriormente.
Uma possível abordagem consiste numa plataforma de rádio definido por
software (SDR), de código aberto, que implementa o standard LTE e corre
em processadores de uso geral (GPPs), tornando possível construir uma rede
completa investindo somente em hardware - computadores e front-ends de
radiofrequência (RF). Após comparação e análise de várias plataformas LTE
de código aberto foi selecionado o OpenAirInterface (OAI) da EURECOM,
que disponibiliza uma implementação compatível com a Release 8.6 da
3GPP (com parte das funcionalidades da Release 10).
O principal objectivo desta dissertação é a implementação de um User
Equipment (UE) flexível, usando plataformas SDR de código aberto que corram
num computador de placa única (SBC) compacto e de baixa potência,
integrado com um front-end de RF - Universal Software Radio Peripheral
(USRP). A transmissão de dados em tempo real usando os modos de duplexagem
Time Division Duplex (TDD) e Frequency Division Duplex (FDD) é suportada e a reconfiguração de certos parâmetros é permitida, nomeadamente
a frequência portadora, a largura de banda e o número de Resource
Blocks (RBs) usados. Além disso, é possível partilhar os dados móveis LTE
com utilizadores que estejam próximos, semelhante ao que acontece com
um hotspot de Wi-Fi. O processo de implementação é descrito, incluindo
todos os passos necessários para o seu desenvolvimento, englobando o port
do UE de um computador para um SBC. Finalmente, a performance da rede
é analisada, discutindo os valores de débitos obtidos. Mobile networks are constantly evolving. 4G is the current generation of broadband cellular network technology and is represented by the Long Term Evolution (LTE) standard, de ned by 3rd Generation Partnership Project (3GPP). There's a high demand for LTE at the moment, with the number of mobile devices requiring an high-speed Internet connection increasing exponentially. This may overcrowd the spectrum on the existing deployments and the signal needs to be reinforced and coverage improved in speci c sites, such as large conferences, festivals and sport events. On the other hand, it would be an important advantage if users could continue to use their equipment and terminals in situations where cellular networks aren't usually available, such as on board of a cruise ship, sporadic events in remote locations, or in catastrophe scenarios in which the telecommunication infrastructure was damaged and the rapid deployment of a temporary network can save lives. In all of these situations, the availability of exible and easily deployable cellular base stations and user terminals operating on standard or custom bands would be very desirable. Thus, there is a clear motivation for the development of a fully recon gurable cellular infrastructure solution that ful lls these requirements. A possible approach is an open-source, low-cost and low maintenance Software-De ned Radio (SDR) software platform that implements the LTE standard and runs on General Purpose Processors (GPPs), making it possible to build an entire network while only spending money on the hardware itself - computers and Radio-Frequency (RF) front-ends. After comparison and analysis of several open-source LTE SDR platforms, the EURECOM's OpenAirInterface (OAI) was chosen, providing a 3GPP standard-compliant implementation of Release 8.6 (with a subset of Release 10 functionalities). The main goal of this dissertation is the implementation of a exible opensource LTE User Equipment (UE) software radio platform on a compact and low-power Single Board Computer (SBC) device, integrated with an RF hardware front-end - Universal Software Radio Peripheral (USRP). It supports real-time Time Division Duplex (TDD) and Frequency Division Duplex (FDD) LTE modes and the recon guration of several parameters, namely the carrier frequency, bandwidth and the number of LTE Resource Blocks (RB) used. It can also share its LTE mobile data with nearby users, similarly to a Wi-Fi hotspot. The implementation is described through its several developing steps, including the porting of the UE from a regular computer to a SBC. The performance of the network is then analysed based on measured results of throughput. |
Description: | Mstrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/23753 |
Appears in Collections: | UA - Dissertações de mestrado DETI - Dissertações de mestrado |
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