ANALIZA PERFORMANCI MREŽE NA MJESTIMA …

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

DIPLOMSKI RAD br. 1315

ANALIZA PERFORMANCI 4G MREŽE NA MJESTIMA

OKUPLJANJA VELIKOG BROJA KORISNIKA I UTJECAJ NA

ISKUSTVENU KVALITETU VIŠEMEDIJSKIH USLUGA

Tima Redžović

Zagreb, lipanj 2020.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBUFAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

Zagreb, 13. ožujka 2020.

DIPLOMSKI ZADATAK br. 1315

Pristupnica: Tima Redžović (0036488413)

Studij: Informacijska i komunikacijska tehnologija

Profil: Telekomunikacije i informatika

Mentor: izv. prof. dr. sc. Lea Skorin-Kapov

Zadatak: Analiza performanci 4G mreže na mjestima okupljanja velikog broja korisnika iutjecaj na iskustvenu kvalitetu višemedijskih usluga

Opis zadatka:

Prilikom planiranja i izgradnje mrežne infrastrukture, mrežni operatori suočeni su s izazovimadimenzioniranja kapaciteta mreže kako bi zadovoljili zahtjeve kvalitete usluge. Posebni izazov prilikomdimenzioniranja predstavljaju događanja na kojima se okuplja veliki broj korisnika na ograničenom području(npr., festivali, koncerti, utakmice). Brzina prijenosa podataka (u silaznom i uzlaznom smjeru), kašnjenjepaketa i gubici samo su neki od parametra koji opisuju performanse mreže. Dodatno, od interesa je preslikatiperformance izmjerene na razini mreže s performancama na razini aplikacije/usluge koje utječu naiskustvenu kvalitetu krajnjih korisnika (npr., trajanje uspostave govornog poziva, kvaliteta strujanja videa,vrijeme učitavanja web-stranice). Vaš zadatak je analizirati anonimizirana mjerenja mrežnih performanci 4Gmreže prikupljena u komercijalnoj pokretnoj mreži odabranog mrežnog operatora prilikom održavanjadogađaja s velikim brojem okupljenih korisnika na ograničenom geografskom području. Na osnovunapravljene analize, potrebno je osmisliti i implementirati emulaciju izmjerenih mrežnih performanci ulaboratorijskom okruženju. Nadalje, potrebno je u emuliranom okruženju testirati utjecaj mrežnih uvjeta naperformance aplikacijske razine koje utječu na iskustvenu kvalitetu za odabrane usluge. Dodatno, potrebnoje istražiti i opisati utjecaj budućeg uvođenja 5G mreže na mrežne performance i kvalitetu naprednihumreženih usluga na događanjima s velikim brojem okupljenih korisnika. Svu potrebnu literaturu i uvjete zarad osigurat će Vam Zavod za telekomunikacije.

Rok za predaju rada: 30. lipnja 2020.

Posebno se zahvaljujem izv. prof. dr. sc. Lei Skorin-Kapov na pruženoj prilici

za izradu ovog rada, vođenju i pomoći u svim fazama. Hvala na novostečenim

iskustvima, naučenim znanjima i odličnom mentorstvu kroz moj studij na FER-

u. Također, iskrene zahvale komentoru dr. sc. Albertu Teković na susretljivosti,

pristupačnosti, vremenu i pomoći u realizaciji ovog rada. Vaša podrška bila je

pravi vjetar u leđa!

Hvala svim dragim prijateljima koji su bili uz mene pa sve do ovog završnog

trenutka! Hvala na svim nezaboravnim iskustvima, bezuvjetnoj pomoći i

motivaciji pa i na onim najtežim preprekama. Zajedničkim snagama dosegnuli

smo ono što smo vjerojatno već od malih nogu priželjkivali.

Hvala od srca mojoj obitelji što su uvijek vjerovali u mene i podržavali me u

svakom trenutku. Posebno hvala mojoj najdražoj seki bez koje danas ne bi bila

ovdje gdje jesam!

iv

Sadržaj Uvod 1

1. Četvrta generacija pokretnih mreža .................................................. 3

1.1. Osnovne tehnologije 4G mreže .................................................. 5

1.1.1. OFDMA ................................................................................ 6

1.1.2. SC-FDMA .......................................................................... 11

1.1.3. MIMO ................................................................................. 13

1.2. Arhitektura 4G mreže ............................................................... 17

1.2.1. Pristupna mreža ................................................................. 19

1.2.2. Jezgrena mreža ................................................................. 21

1.3. Frekvencijski pojasevi i pokrivenost LTE mreže ....................... 22

2. Dimenzioniranje mreže na događajima gdje se okuplja veliki broj

korisnika ....................................................................................................... 27

2.1. Karakteristike događaja koji okupljaju veliki broj korisnika ........ 27

2.2. Performance mreže na događajima s velikim brojem korisnika 31

2.2.1. Makro i male ćelije u mreži ................................................ 33

2.2.2. Ključni pokazatelji performanci na velikim događajima ...... 34

2.3. Pregled i rezultati dosadašnjih istraživanja ............................... 35

2.4. Radijsko sučelje........................................................................ 38

3. Analiza mjerenja mrežnih performanci 4G mreže u komercijalnoj

pokretnoj mreži............................................................................................. 47

3.1. Opis mjerenja i način prikupljanja podataka ............................. 47

3.2. Analiza rezultata ....................................................................... 49

3.2.1. Trg bana Josipa Jelačića ................................................... 49

3.2.2. Europski trg ........................................................................ 58

3.2.3. Fuliranje ............................................................................. 64

v

3.2.4. Ledeni park (Trg kralja Tomislava) ..................................... 67

3.2.5. Park Zrinjevac .................................................................... 70

3.2.6. Strossmayerovo šetalište ................................................... 73

3.3. Rasprava .................................................................................. 76

4. Emulacija izmjerenih mrežnih performanci u laboratorijskom

okruženju ..................................................................................................... 81

4.1. Utjecaj mrežnih uvjeta na performance aplikacijske razine ...... 81

4.2. Testiranje i analiza odabranih višemedijskih usluga ................. 83

5. Utjecaj 5G mreže na mrežne performance i kvalitetu naprednih

umreženih usluga na događanjima s velikim brojem okupljenih korisnik ...... 88

6. Zaključak ......................................................................................... 91

7. Literatura ......................................................................................... 92

Sažetak .................................................................................................. 103

Summary ............................................................................................... 104

Popis slika .............................................................................................. 105

Popis tablica........................................................................................... 108

Uvod

1

Uvod

Razvoj mobilnih mreža u posljednjih je nekoliko godina promijenio način

komunikacije među korisnicima. Mreže koje su inicijalno zamišljene za

govornu komunikaciju prerasle su u prijenos velike količine podatkovnog

prometa. Prema provedenim istraživanjima, mobilni podatkovni promet će od

2016. do 2021. godine porasti sedam puta [1]. Pri tome, niti jedan proizvod ili

tehnologija neće samostalno moći podržati sav taj promet. U tom smislu se

pred mrežne operatore ne postavlja izazov koje će rješenje koristiti već kako

najbolje integrirati nekoliko tehnologija u mreži i maksimizirati njihove

prednosti.

Mobilne mreže su također postale dio svakodnevice. One su u posljednjih

nekoliko godina evoluirale iz skupocjene tehnologije dostupne pojedincima, na

sveprisutnu tehnologiju koju koristi veliki dio svjetske populacije. Trenutno

najzastupljenija mreža četvrte generacije (4G) dio je te evolucije. U odnosu na

prethodne tehnologije treće generacije poput UMTS (engl. Universal Mobile

Telecommunications System), 4G mreža donijela je poboljšanje performanci,

bolju spektralnu učinkovitost, veći kapacitet i brojne druge prednosti.

Povećanjem broja korištenih uređaja (mobilni uređaji, tableti, prijenosna

računala i sl.) promet u mobilnoj mreži je zapravo postao usredotočen na

aplikacije. Ovo predstavlja nove izazove za mobilne operatore koji se

suočavaju s visokim očekivanjima korisnika za uvijek dostupne, pouzdane i

pristupačne aplikacije, neovisno o tome gdje se korisnici nalazili. Najčešće se

radi o visoko zahtjevnim aplikacijama koje uključuju prijenos velike količine

podataka. Ovi visoki zahtjevi za zadovoljavajućom iskustvenom kvalitetom

predstavljaju ograničavajući faktor za velike urbane sredine, festivale, sportske

utakmice ili slična mjesta gdje se okuplja veliki broj korisnika.

Cilj ovog rada je analizirati performance 4G mreže na primjeru događaja koji

okupljaju veliki broj korisnika i istražiti mogu li trenutne performance zadovoljiti

zahtjeve kvalitete usluge. Također, u fokusu se nalaze i koncepti koje mrežni

operatori primjenjuju u mreži kako bi poboljšali sveukupnu kvalitetu i

performance.

Uvod

2

Rad je strukturiran kako slijedi. Nakon Uvoda, u prvom poglavlju

predstavljena je 4G mreža, njezini osnovni koncepti, arhitektura i tehnologije

koje su omogućile znatna poboljšanja performanci u odnosu na prethodnike.

Nakon toga su u drugom poglavlju prikazane karakteristike događaja koji

okupljaju veliki broj korisnika. Predstavljeni su ključni pokazatelji performanci

te njihovo trenutno stanje u mreži. Nakon što je objašnjena 4G mreža i visoki

zahtjevi koje na nju postavljaju okupljanja većeg broja korisnika, u trećem

poglavlju su analizirane performance komercijalne 4G mreže za dva mobilna

mrežna operatora. Analizirano je ukupno šest lokacija na kojima se okuplja

veliki broj korisnika te su krajnji rezultati i zaključci predstavljeni u raspravi na

kraju poglavlja. Peto poglavlje opisuje kako su izmjerene mrežne performance

emulirane u laboratorijskom okruženju te kako se testirao njihov utjecaj na

iskustvenu kvalitetu korisnika. U sljedećem poglavlju nalazi se kratak osvrt na

utjecaj budućeg uvođenja 5G mreže na mrežne performance i kvalitetu

naprednih umreženih usluga na događajima s velikim brojem okupljenih

korisnika. Šesto poglavlje je zaključak, nakon kojeg slijedi popis literature te

sažeci rada na hrvatskom i engleskom jeziku.

Četvrta generacija pokretnih mreža

3

1. Četvrta generacija pokretnih mreža

U posljednjih četrdesetak godina razvijeno je nekoliko generacija mobilnih

mreža. Od prve analogne 1G mreže koja je omogućavala isključivo glasovne

usluge, postupno su razvijene 2G, 3G, današnja četvrta generacija (4G) i

nadolazeća peta generacija (5G). Prva generacija (1G) razvijena je 1981.

godine i nakon toga se otprilike svakih 10 godina javlja nova tehnologija, novi

napredak u vidu brzine, načina prijenosa podataka, načina komunikacije i

novih mogućnosti. Neke od najvećih promjena koje su se dogodile su prijelaz

iz analognih u digitalne sustave te promjena u jezgri mreže: prelazak s

kontinuiranog kružnog prijenosa na paketni i na kraju na prijenos preko IP

mreže [2].

Pojavi četvrte generacije mobilnih mreža prethodila je 3G mreža i njezin

standard Dugoročna evolucija 3G sustava (engl. Long Term Evolution, LTE)

razvijen 2009. godine [3]. On je nastao zbog tadašnjih ograničenja kapaciteta,

ograničenih mogućnosti postizanja viših performanci, neefikasne uporabe

radijskih resursa i visokih troškova održavanja. Kolaboracijom više

telekomunikacijsko - standardizacijskih tijela nastao je Projekt partnerstva za

treću generaciju (engl. Third Generation Partnership Project, 3GPP [4]) koji je

zaslužan za razvoj LTE standarda. Ovaj standard bio je korak na putu ka

pokretnim mrežama četvrte generacije. 3GPP je za LTE postavio brojne ciljeve

koji se odnose na njegovu performancu i mogućnosti [5] [6]. Neki od najvažnijih

ciljeva su:

• znatno više vršne brzine prijenosa podataka: 100 Mbps na silaznoj

vezi (engl. downlink, DL) i 50 Mbps na uzlaznoj vezi (engl. uplink,

UL),

• veće brzine na rubu ćelije,

• 2 do 4 puta veća spektralna efikasnost,

• smanjena latencija:

o u korisničkoj ravnini: niža od 10 ms zbog mogućnosti

poboljšanja performanci protokola viših slojeva,


4

o u kontrolnoj ravnini: niža od 100ms zbog mogućnosti

smanjenja kašnjenja s procedurama,

• skalabilna širina frekvencijskog pojasa i fleksibilna upotreba različitih

frekvencijskih opsega (1.25, 1.6, 2.5, 5, 10, 15 ili 20 MHz),

• vrijeme odziva niže od 10ms,

• smanjenje potrošnje baterije koje bi omogućilo povećanje korištenja

raznih multimedijskih aplikacija te

• pojednostavljena arhitektura i kompatibilnost s prethodnim

sustavima.

U odnosu na postojeće generacije, standard LTE i njegova nadogradnja

LTE Advanced imaju za cilj ostvariti nove razine korisničkog iskustva te

integrirati sve postojeće mobilne tehnologije poput globalnog sustava

pokretnih komunikacija (engl. Global System for Mobile Communications -

GSM), opće paketne radijske usluge (engl. General Packet Radio Service -

GPRS), međunarodne telekomunikacijske unije (engl. International Mobile

Telecommunications – 2000, IMT), Wi-Fi i Bluetooth tehnologije [7]. Zbog svih

unaprjeđenja u odnosu na 3G tehnologiju i medijske eksponacije,

Međunarodna telekomunikacijska unija (engl. International

Telecommunication Union, ITU) je 2010. godine odlučila da će LTE tehnologija

i njene nadogradnje biti dio nove 4G generacije. Kako prve verzije LTE sustava

ne zadovoljavaju sve zahtjeve koje je IMT Advanced postavio za mreže četvrte

generacije, LTE se zapravo označava s 3.9G, dok se njena naprednija

varijanta (LTE Advanced) smatra pravom 4G tehnologijom [8]. Njihova

usporedba prikazana je u nastavku (Tablica 1).

Tablica 1. Usporedba tehnologije LTE i LTE Advanced [9]

Tehnologija LTE (3.9G) LTE-A (4G)

Vršna silazna brzina (engl. peak data rate DL)

150 Mbit/s 1 Gbit/s

Vršna uzlazna brzina (engl. peak data rate UL)

75 Mbit/s

500 Mbit/s


5

Širina silaznog prijenosnog pojasa (engl. transmission bandwidth DL)

20 MHz

100 MHz

Širina uzlaznog prijenosnog pojasa (engl. transmission bandwidth UL)

20 MHz

40 MHz (zahtjevi definirani od strane ITU-T-a)

Pokretljivost (engl. mobility)

a) optimizirane performance za brzine < 15 km/s b) visoke performance za brzine do 120 km/h c) mogućnost uspostave i održavanja veze za brzine do 350 km/h

Isti zahtjevi kao i za LTE

Pokrivanje (engl. coverage)

Potpune performance do 5 km

a) Isti zahtjevi kao i za LTE b) Očekuje se dodatna optimizacija za slučajeve u lokalnom području (male ćelije)

Skalabilnost prijenosnih pojaseva (engl. scalable bandwidths)

1.3, 3, 5, 10 i 20 MHz

do 20-100 MHz

Kapacitet (engl. capacity)

200 aktivnih korisnika u ćeliji pri 5 MHz

Podrška za do 3 puta više korisnika nego u LTE

1.1. Osnovne tehnologije 4G mreže

Kako bi se osigurale bolje performance u odnosu na prethodne tehnologije,

kod LTE-a su se razmatrali sljedeći načini prijenosa [10]:

1. Multi-carrier transmisija – prijenos većeg broja uskopojasnih nosilaca

(signala) te

2. Single-carrier transmisija – prijenos jednog širokopojasnog signala.

Ovisno o načinu prijenosa definirane su dvije tehnologije koje podržavaju LTE

na fizičkom sloju. To su višestruki pristup na osnovama podjele po

ortogonalnim frekvencijama (engl. Orthogonal Frequency Division Multiple

Access, OFDMA) i sustav s jednim nosiocem i višestrukim pristupom po

frekvenciji (engl. Single Carrier – Frequency Division Multiple Access, SC-


6

FDMA). ODFMA se temelji na multi-carrier transmisiji, a single-carrier

transmisija je osnova za SC-FDMA.

LTE također koristi sustav s višestrukim ulazima i izlazima (engl. Multiple-input

multiple-output, MIMO) koji podržava višestruke pametne antene te više

paralelnih strujanja podataka prema pojedinom korisniku.

Zahvaljujući ovim tehnologijama je moguće ostvariti ciljeve koje je 3GPP

postavio pred LTE.

1.1.1. OFDMA

Nedostaci UMTS tehnologije, poput loše skalabilnosti, rezultirali su pojavom

novog pristupa na silaznoj vezi LTE sustava. Naime, za UMTS je širina nosioca

iznosila 5 MHz. Ukoliko se željela povećati brzina prijenosa, širina nosioca se

morala povećati, a trajanje simbola smanjiti kako bi se iskoristila dodana

prijenosna širina. Smanjenje trajanja simbola negativno je utjecalo na

višestazno slabljenje signala (engl. multipath fading) koje se javlja kada se na

putu od prijenosnika do prijemnika signal odbija/reflektira od objekata koji se

nalaze na njegovom putu (npr. visoke zgrade). Na taj način do prijemnika ne

dolazi samo jedan signal, već nekoliko kopija koje pristižu u različito vrijeme

(ovisno o duljini putanje). Što je kraće vrijeme trajanja simbola, to je veća

mogućnost da se prethodni signal - koji može imati dulju putanju zbog

odbijanja i trenutni signal - koji se primjerice prenosi direktnim putem,

preklapaju. Iz tog razloga je definirana nova tehnologija OFDMA [11].

OFDMA se zasniva na postojećoj modulacijskoj tehnici OFDM (engl.

Orthogonal frequency-division multiplexing) koja ja razvijena 1960-ih. U

odnosu na klasične modulacijske postupke, OFDM umjesto brzog odašiljanja

simbola preko jednog podnosioca koristi slanje paralelnog slijeda podataka

pomoću više nosilaca (podnosilaca). Tok podataka dijeli se na nekoliko manjih

(sporijih) tokova koji se prenose istovremeno. Iako je na ovaj način trajanje

simbola duže u odnosu na UMTS, paralelni slijed je osigurao jednake

prijenosne brzine te reducirao višestazno slabljenje signala [11].

ODFM podrazumijeva da su u nekom specifičnom vremenskom odsječku

svi resursi stavljeni na raspolaganje jednom korisniku tj. grupa podnosilaca


7

dodijeljena je jednom korisniku. Naime, OFDM je metoda koja dijeli raspoloživi

frekvencijski pojas na nekoliko uskih ortogonalnih potpojaseva frekvencija.

Ortogonalnost osigurava minimalno zauzeće spektra, a postiže se tako da

susjedni potpojas u odnosu na prethodni ima nulu kad prethodni ima

maksimum. Oscilatori koji osciliraju na točno određenim ortogonalnim

frekvencijama zaslužni su za realizaciju ortogonalnosti frekvencija

podnosilaca. Ovime je osigurana minimalna interferencija između gusto

naslaganih potpojaseva. Potkanali (potpojasevi) imaju manji pojas frekvencija

te se zato nazivaju uskopojasni potkanali [12]. Svaki potpojas podijeljen je u

nekoliko stotina ili čak tisuća podnosilaca. Podnosioci su uvijek međusobno

razmaknuti 15 kHz neovisno o trenutno korištenom ukupnom prijenosnom

frekvencijskom pojasu (bandwith) [12] [13]. Ovaj koncept omogućava i

osigurava fleksibilnost ukupne širine kanala. Broj podnosioca određuje na

koliko se paralelnih tokova podataka (kanala) dijele podaci koji se žele poslati.

OFDM primjenjuje dijeljenje fizičkog kanala u vremenskom i u

frekvencijskom području te je zato konačni OFDM-kanal organiziran kao:

• skup uskih frekvencijskih potpojaseva i

• skup malih susjednih vremenskih segmenata (Slika 1) [12].

Slika 1. OFDM signal u vremensko-frekvencijskoj domeni [12]

U višekorisničkoj okolini OFDM je osnova za OFDMA koji dodjeljuje grupu

podnosioca svakom korisniku. Za razliku od OFDM gdje se u nekome

određenom vremenskom odsječku svi resursi stavljaju na raspolaganje


8

jednom korisniku, kod OFDMA se oni dijele između više korisnika. Podaci koji

se prenose (zvuk, slika, video i sl.) podijeljeni su u vremenske segmente te se

prenose dodijeljenim podnosiocima. Na ovaj način se omogućava pristup

različitim korisnicima (Slika 2). U frekvencijskoj domeni, najmanja grupa sastoji

se od 12 podnosioca te se naziva resursni blok (engl. resource block, RB). RB

u vremenskoj domeni predstavlja 0.5 ms te sadrži 6 ili 7 ODFM simbola ovisno

o duljini cikličkog prefiksa. Jedan RB sadrži 84 resursna elementa (12

podnosioca x 7 OFDM simbola). Dva vremenska bloka od 0.5 ms čine podokvir

(engl. subframe). Dakle, mreža na svaki podokvir (svake ms) pridjeljuje

korisniku određeni broj RB-ova. Deset podokvira čini LTE radijski okvir u

trajanju od 10 ms. Dodatno, svaki šesti podnosioc na frekvencijskoj osi tj. svaki

sedmi simbol u vremenskoj domeni predstavlja referentni signal/simbol koji se

koristi na prijemniku za procjenu utjecaja radijskog kanala na poslani signal.

Oni se također koriste za mjerenje kvalitete kanala i primljene snage kako bi

se mogla dati povratna informacija baznoj stanici (eNodeB-u) [11].

Slika 2. Usporedba OFDMA i CDMA (slika preuzeta iz [14])


9

Ovisno o potrebi, sustav (bazna stanica) dodjeljuje broj RB-ova svakom

korisniku. Svaki podnosioc prenosi jedan simbol moduliran QPSK, 16QAM ili

64QAM modulacijom što ujedno znači da postoje dva, četiri ili šest bita po

simbolu. Promjenom broja podnosioca moguća je dodjela različitog

frekvencijskog pojasa i to od 1,4 MHz do 20 MHz [15]. Ukupni broj resursnih

blokova ovisi o ukupnoj propusnoj širini spektra, a 3GPP omogućuje razne

širine pojasa (Tablica 2).

Tablica 2. Broj resursnih blokova u ovisnosti o BW [13]

Širina kanala BWChannel [MHz] 1,4 3 5 10 15 20

Broj Resursnih Blokova (NRB) 6 15 25 50 75 100

Dakle, što je veća dostupna širina kanala to se koristi više podnosilaca.

Primjerice: za BW=10MHz koristi se 50 resursnih blokova odnosno 600

podnosilaca. Također, povećanjem broja podnosilaca raste i prijenosna brzina

što bi u ovom primjeru značilo da je ukupna brzina 600 puta veća u odnosu na

brzinu jednog podnosioca. Upravo zato su podnosioci ortogonalni – želi se

očuvati širina kanala kako bi se osigurao veći broj podnosilaca.

Princip rada OFDMA tehnike prikazan je u nastavku (Slika 3). Na početku

se digitalni tok podataka dijeli na nekoliko paralelnih tokova od kojih se svaki

mapira u određeni podnosioc u frekvencijskoj domeni. Nakon toga slijedi

pretvaranje u vremensku domenu (zahvaljujući inverznoj Fourierovoj

transformaciji - IFFT), modulacija i slanje prijemniku. Na prijemnoj strani dolazi

do demodulacije, pretvaranja natrag u frekvencijsku domenu te se sporiji

paralelni tokovi spajaju u jedan tok podataka velike brzine [11].


10

Slika 3. Princip rada OFDMA tehnike [11]

Kako bi se izbjegla intersimbolna interferencija (engl. intersymbol

interference, ISI) OFDMA uvodi ciklički prefiks (engl. cyclic prefix, CP) koji se

dodaje na početak svakog poslanog simbola. Naime, kako postoji mogućnost

da na prijamnik dođe nekoliko varijanti istog signala u isto vrijeme, treba uzeti

u obzir duljinu njihove putanje do prijemnika. Ako je razlika u duljini putanje

dovoljno velika, postoji mogućnost da se dva simbola poslana od strane istog

podnosioca međusobno preklapaju, što uzrokuje ISI. Upravo zato se uvodi CP

kao oblik zaštitnog intervala. Slika 4 i Slika 5 prikazuju proces uvođenja

cikličkog prefiksa. Prikazano je trajanje intervala integracije prilikom

demodulacije u prijemniku za k-ti podnosioc. Na prvoj slici (Slika 4) vidljivo je

da za jednu putanju ne ulaze simboli primljeni drugom putanjom cijelim svojim

trajanjem. Nakon uvođenja cikličkog prefiksa u trajanju TCP ortogonalnost

ostaje očuvana i u kanalu s vremenskom disperzijom (uz uvjet da je kašnjenje

kraće u odnosu na trajanje cikličnog prefiksa) [16].


11

Slika 4. OFDMA bez cikličkog prefiksa [16]

Slika 5. OFDMA s cikličkim prefiksom [16]

U odnosu na prethodne UMTS tehnologije, OFDMA ima nekoliko prednosti

[17]:

• može se prilagoditi na različite širine kanala,

• otporan je na višestazno širenje (engl. multipath propagation),

• jednostavnija je izrada ekvalizatora u prijamniku te

• lakše se primjenjuje MIMO.

Također, postoje i određeni nedostaci ove modulacijske tehnike koji uključuju

osjetljivost na Dopplerov pomak i fazni šum te veliku razliku vršnih i srednjih

snaga signala (engl. Peak to Average Power Ratio, PAPR) zbog paralelnog

emitiranja nekoliko stotina podnosilaca. Visok PAPR za baznu stanicu ne

predstavlja veliki problem, ali za mobilni uređaj predstavlja izazov kod izvedbe

izlaznog pojačala te uzrokuje visoku potrošnju baterije.

1.1.2. SC-FDMA

Zbog nedostataka OFDMA tehnike koji su opisani u prethodnom poglavlju,

3GPP je odlučio da će se u uzlaznoj vezi na radijskom sučelju u LTE sustavu

koristiti pristupna metoda SC-FDMA. Ova metoda kombinira dobre

karakteristike prethodno analiziranih rješenja [16]:


12

1. male varijacije izlazne snage predajnika, tj. manji PAPR - osobina

karakteristična za single-carrier tehnike,

2. mogućnost fleksibilne dodjele spektra - OFDM pristup te

3. mogućnost dobrog ujednačavanja (ekvalizacije) – kompenziranje

izobličenja koje unosi frekvencijski selektivni kanal.

Dok su kod OFDMA simboli podataka podijeljeni na više podnosilaca koji

se istovremeno šalju relativno niskom brzinom, ideja SC-FDMA je da se

simboli šalju jedan za drugim, ali s velikom brzinom. Na ovaj način korisnik

dobiva kontinuirani skup podnosioca što rezultira manjim odnosom vršne i

prosječne snage. Ovime se smanjuje potrošnja baterije mobilne stanice [18].

Osnovna razlika između OFDMA i SC-FDMA prikazana je u nastavku (Slika

6). U primjeru se koristi QPSK modulacija te se za svaki simbol koriste četiri

podnosioca (M=4). Trajanja simbola za oba postupka su jednaka. Vidljivo je

da se kod tehnike OFDMA svaki simbol prenosi na jednom podnosiocu, a kod

SC-FDMA se na svakom podnosiocu prenesu četiri simbola. Dakle, dok

OFDMA prenosi četiri simbola paralelno, SC-FDMA prenosi četiri modulacijska

simbola serijski. Serijski prijenos smanjio je razliku vršnih i srednjih brzina što

dovodi do optimizirane potrošnje energije [17]. Osim navedenog, u odnosu na

OFDMA, korištenje tehnike SC-FDMA rezultira [13]:

• više od 4 dB boljom karakteristikom veze (niži PAPR),

• više od 60% bolje pokrivanje,

• više od 2.5 puta veće brzine prijenosa podataka te

• 2-3 puta duže trajanje baterije.


13

Slika 6. Usporedba OFDMA i SC-FDMA (slika preuzeta iz [17])

1.1.3. MIMO

Koncept MIMO se zasniva na uporabi više antena na odašiljačkoj i prijamnoj

strani radijskog sustava. Uveden je kako bi se u istom frekvencijskom kanalu

omogućilo istovremeno slanje nekoliko nezavisnih tokova podataka.

Korištenjem višestrukih antena ostvaruje se bolji radijski prijenos u vidu [19]:

1. prostornog multipleksiranja,

2. diverziti postupka,

3. predkodiranja.

Prostorno multipleksiranje (engl. spacial multiplexing) omogućava

istovremeno slanje signala preko dvije ili više različitih antena korištenjem

različitih tokova podataka. Broj antena označava se sljedećom formacijom:

a x b, gdje je

a: najveći broj odašiljačkih antena

b: najveći broj prijemnih antena.

Pri tome multipleksiranje podrazumijeva odvajanje tih tokova podataka na

prijemniku. U teoriji se ovime u slučaju 2x2 MIMO brzina toka podataka

udvostručuje, a u slučaju 4x4 učetverostručuje što uvelike povećava kapacitet

sustava. No u praksi brzine su ipak niže zbog interferencije signala. U trenutku

kada interferencija postane prevelika dolazi do snižavanja stupnja modulacije


14

te se primjerice umjesto modulacije 64QAM koristi 16QAM (Slika 7). Ovisno o

radijskim uvjetima u kanalu, eNodeB ima zadatak odrediti kako će se prenositi

podaci te hoće li se primjerice koristiti jedan tok s modulacijom 64QAM ili dva

toka s modulacijom 16QAM uz korištenje MIMO tehnike.

Slika 7. Adaptivna modulacija (slika preuzeta iz [13])

Odašiljački diverziti (engl. transmit diversity) odnosi se na slanje istog signala

preko različitih antena tj. slanje istih podatka preko različitih putanja. Na svakoj

anteni koristi se drugačija shema kodiranja. Cilj ovog postupka je osigurati da

slabljenje signala (engl. fading) svake antene bude neovisno od ostalih antena

kako bi se smanjila vjerojatnost da svi signali istovremeno iščeznu.

Predkodiranje se odnosi na dodavanje težinskog faktora signalima koji će biti

odaslani preko različitih antena u svrhu maksimizacije učinka primljenog

odnosa signal/šum [19].

Po uzoru na adaptivnu modulaciju, broj korištenih antena u MIMO sustavu

se također prilagođava uvjetima u RF kanalu mobilnog uređaja. U slučaju da

su prijemni uvjeti na korisničkom uređaju dobri, MIMO će primijeniti prostorno

multipleksiranje i primjerice u slučaju MIMO 2x2 poslati različite podatke sa

svake antene [20]. Ovi tokovi podataka razlikuju se po referentnim signalima

ćelije koji se u resursnom bloku nalaze na različitim pozicijama. Na ovaj način

se udvostručava kapacitet kanala.

Ovisno o broju antena na odašiljačkoj i prijamnoj strani radijskog sustava

razlikujemo:


15

• SISO (Single-Input Single-Output) - jedna antena na odašiljačkoj

strani i jedna antena na prijamnoj strani,

• SIMO (Single-Input Multiple-Output) - jedna antena na odašiljačkoj i

više antena na prijamnoj strani,

• MISO (Multiple-Input Single-Output) - više antena na odašiljačkoj i

jedna antena na prijamnoj strani te

• MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) - više antena na odašiljačkoj i

na prijamnoj strani.

MIMO-sustavi imaju za cilj povećanje propusnosti, a da se pri tome ne

povećava zauzeta širina pojasa. Ova spektralna učinkovitost postiže se

zahvaljujući prostorno vremenskoj obradi signala. U odnosu na SISO, MIMO

zauzima manju širinu pojasa jer istovremeno šalje nekoliko tokova podataka

(Slika 8). Prostorna dimenzija odnosi se na prostorno razmaknute antene [21].

Slika 8. Spektralna učinkovitost MIMO sustava u odnosu na SISO -

idealizirana situacija (slika preuzeta iz [21])

U LTE tehnologiji razlikujemo nekoliko vrsta MIMO transmisije (Slika 9) [22]

[23]:

1. jednokorisnički MIMO (engl. Single User MIMO, SU-MIMO) – MIMO gdje

jedna bazna stanica odašilje prema jednom korisniku (npr. silazna veza

u LTE). Na ovaj način se povećava brzina prijenosa prema/od jednog


16

korisnika što rezultira i ukupnom povećanju kapaciteta u ćeliji. SU-MIMO

se koristi u uzlaznoj i silaznoj vezi.

2. višekorisnički MIMO (engl. Multiple User MIMO, MU-MIMO) – MIMO

gdje dva korisnika odašilju prema jednoj baznoj stanici (npr. uzlazna

veza u LTE). Korištenjem ovog pristupa se povećava brzina prijenosa

(kapacitet) unutar ćelije, ali ne i pojedinačna brzina prijenosa podataka

korisnika. MU-MIMO se koristi samo u uzlaznoj vezi.

3. kooperativni MIMO (engl. Cooperative MIMO, CO-MIMO) - dvije bazne

stanice odašilju jednom korisniku. CO-MIMO se najčešće koristi u

silaznoj vezi.

Slika 9. LTE MIMO transmisije

Tehnologije prostornog multipleksiranja, odašiljački diverziti i beamforming

ključne su komponente koje je MIMO predstavio u LTE-u. Zahvaljujući njima

omogućena je veća brzina silazne veze, bolja efikasnost sustava, veća

pokrivenost ćelija te viša prosječna propusnost ćelije [24]. Efikasna primjena

MIMO sustava je moguća ukoliko su zadovoljeni sljedeći uvjeti [20]:

1. Razine snage signala koje prenose antene trebaju biti slične kako bi

mobilni uređaji učinkovito primali podatke od svake antene. U slučaju


17

neravnoteže, mobilni korisnik će odbaciti signal male snage i primiti

samo podatke koji se prenose s jedne putanje.

2. Vremenska razlika između referentnog signala dvije odašiljačke antene

treba biti minimalna. U slučaju da je razlika prevelika, mobilni uređaj

neće moći sinkronizirati podatke primljene s obje putanje. Maksimalna

razlika ne smije biti veća od 65 ns [25].

1.2. Arhitektura 4G mreže

Kao nasljednika široko popularne tehnologije treće generacije UMTS, 3GPP

osmislio je evoluirani paketski sustav (engl. Evolved Packet System, EPS) koji

predstavlja novu 4G generaciju te se u potpunosti temelji na protokolu IP [26].

U odnosu na UMTS, radijska pristupna mreža (engl. Radio Access Network,

RAN) i jezgrena mreža (engl. Core Network, CN) EPS-a znatno su

unaprijeđene. Prva veća promjena nastala je u pogledu mrežne arhitekture

gdje je predstavljena jednostavna, ravna (engl. flat) arhitektura. Za razliku od

hijerarhijske, u potpuno ravnoj mrežnoj arhitekturi jezgrena i pristupna mreža

se sastoje od jednog čvora te postoji logička podjela umjesto fizičke

segmentacije [27]. Ravna arhitektura pridonosi smanjenju kašnjenja koje je

prethodno uzrokovano višestrukim procesiranjem signalizacijskih i

podatkovnih tokova od strane nekoliko mrežnih elemenata [28]. Nadalje,

uspostavljena je IP transportna mreža (engl. All-IP) tj. svi čvorovi, elementi i

dijelovi mreže podržavaju i rade isključivo na protokolu IP. IP paketski prijenos

je rezultirao [26]:

• značajnim uštedama širine pojasa zbog optimizacije strukture

podataka i veće fleksibilnosti korištenja širine pojasa,

• boljom skalabilnosti zbog uvođenja širokopojasne Ethernet veze na

baznoj stanici i u jezgri mreže,

• nižim „troškom po bitu prijenosa“ zbog Ethernet prijenosa,

• mogućnosti ponovne uporabe transmisijskih koncepata neovisno o

tehnologiji radio pristupa te

• pojednostavljenom prijelazu na ravnu arhitekturu.


18

Ovo je omogućilo znatno bolje korištenje resursa, jer se oni ne moraju

rezervirati, već se koriste samo kad su potrebni [26].

LTE uvodi novu radijsku pristupnu mrežu pod nazivom evoluirana UMTS

zemaljska radijska pristupna mreža (engl. Evolved UMTS Terrestrial Access

Network, E-UTRAN) te definira novu paketsku jezgrenu mrežu. Nova

evoluirana paketna jezgrena mreža (engl. Evolved Packet Core, EPC) temelji

se na protokolu IP te se naziva evolucija arhitekture sustava (engl. System

Architecture Evolution, SAE). LTE i SAE zajedno čine EPS.

Pristupna mreža E-UTRAN se sastoji od jednog tipa logičkog čvora -

evoluirana bazna stanica (engl. eNodeB). Ona je povezana s korisničkom

opremom (engl. user equipment, UE). S druge strane, jezgrena mreža EPC se

sastoji od nekoliko logičkih čvorova. Svi elementi mreže povezani su kroz

standardizirana sučelja koja omogućuju interoperabilnost za razne

proizvođače. Cjelovita arhitektura EPS mreže prikazana je u nastavku (Slika

10). U arhitekturi su jasno odvojene pristupna i jezgrena mreža te su prikazani

svi mrežni elementi pojedinih dijelova sustava [26] [29].

Slika 10. Arhitektura EPS mreže


19

1.2.1. Pristupna mreža

Pristupna mreža E-UTRAN sastoji se od mreže evoluiranih radijskih baznih

stanica (eNodeB) u kojoj ne postoji centralizirani upravitelj koji ih sve povezuje

(Slika 11). Naime, za razliku od prethodnih 2G i 3G tehnologija, LTE je funkciju

upravljača radijske mreže (engl. Radio Network Controller, RNC) prebacio na

baznu stanicu. Ovakva distribuirana kontrola dovodi do efikasnije interakcije

na protokolnom sloju – smanjeno je kašnjenje, nema jedinstvene točke ispada

u mreži te su ostvareni koncepti ravne arhitekture [30]. Naravno, postoje i

nedostaci prebacivanja svih funkcionalnosti RNC-a na eNodeB. Primjerice,

ako dođe do pomaka UE, mreža mora osigurati siguran (bez gubitaka) prijenos

svih relevantnih informacija na drugi eNodeB (engl. handover). Pri tome je

svaki eNodeB zadužen za upravljanje nekoliko ćelija.

Slika 11. E-UTRAN arhitektura (slika preuzeta iz [29])

E-UTRAN zadužen je za sljedeće radijske funkcije:

1. upravljanje radio resursima (engl. Radio Resource Management,

RRM),

2. kompresija zaglavlja (engl. header compression),

3. sigurna komunikacija s UE i pouzdana isporuka paketa,

4. pozicioniranje i

5. povezivanje s EPC-om – usmjeravanje podataka prema jezgrenoj

mreži.


20

Upravljanje radio resursima odnosi se na rukovođenje svih funkcija radijskih

nositelja (engl. radio bearer, RB) kao što su: raspoređivanje i dinamična

alokacija resursa za UE na silaznoj i uzlaznoj vezi te radijska kontrola

mobilnosti. Kompresijom zaglavlja IP paketa osigurava se efikasno korištenje

radijskog sučelja, a funkcija sigurnosti odnosi se na enkripciju svih podataka

koji se šalju tim sučeljem. E-UTRAN također šalje mjerenja i razne podatke za

evoluirani centar za prikazivanje mobilne lokacije (engl. Evolved Serving

Mobile Location Center, E-SMLC) i pomaže mu u traženju pozicije korisničkog

uređaja. Povezivanje s EPC-om se sastoji od signalizacije prema mrežnom

entitetu za upravljanje pokretljivošću (engl. Mobility Management Entity, MME)

i putu nositelja prema pristupniku posluživanja (engl. Serving Gateway, SGW).

Upravljajući navedenim funkcijama E-UTRAN poboljšava protok podataka,

povećava kapacitet ćelije te smanjuje kašnjenje u prijenosu korisničkih

podataka [29].

Radijske bazne stanice u LTE-u su međusobno povezane logičkim sučeljem

X2. Ovo sučelje ima dvije svrhe: zaslužno je za postupak prebacivanja ćelije

(handover) te koordinira interferenciju. Naime, susjedne bazne stanice koriste

istu frekvenciju nosioca te se kao posljedica toga u mreži nalaze područja gdje

jedan mobilni uređaj može primati signale nekoliko baznih stanica. Ukoliko su

razine signala slične, mobilni uređaj sve ostale signale percipira kao buku u

kanalu što uvelike utječe na propusnost. U tim trenucima UE dojavljuje ove

podatke baznoj stanici koja ga poslužuje te X2 sučelje sa susjednim baznim

stanicama dogovara rješenje problema [11]. Osim ovog sučelja, koristi se i

logičko sučelje S1 odnosno S1-MME i S1-U kojim se ostvaruje veza prema

jezgrenom dijelu mreže (Slika 10). Ovo sučelje se još naziva i „S1-flex“ te

omogućuje posluživanje zajedničkog geografskog područja od strane nekoliko

čvorova jezgrene mreže (nekoliko MME/SGW-ova). Primjerice, baznu stanicu

mogu posluživati dva različita MME/SGW-a (Slika 11). Ovaj koncept

omogućava da se UE pozicioniran u ćeliji ili u više ćelija koje kontrolira jedna

eNodeB može dijeliti između nekoliko čvorova jezgrene mreže. Na ovaj način

se ponovno uklanja jedinstvena točka ispada te se omogućava dijeljenje

opterećenja između više eNodeB-ova [29].


21

1.2.2. Jezgrena mreža

EPC jezgrena mreža zadužena je za cjelokupnu kontrolu korisničke opreme

te za uspostavu nositelja koji određuju kako će se UE podaci ili signalizacija

tretirati kada putuju kroz mrežu. Za razliku od prethodnog brzog paketskog

pristupa HSPA (High Speed Packet Access), nova arhitektura jezgrene mreže

u potpunosti podržava: E-UTRAN, smanjenje broja mrežnih elemenata,

pojednostavljenje funkcionalnosti, smanjenje kašnjenja i mogućnost

povezivanja i prekapčanja (engl. handover) s fiksnim i ostalim bežičnim

pristupnim tehnologijama, pri čemu omogućava davateljima usluga učinkovito

pružanje pokretnih usluga [9].

EPC se sastoji od 3 glavna logička/upravljačka čvora:

• pristupnik za paketnu podatkovnu mrežu (engl. Packet Data Network

Gateway, PGW),

• pristupnik posluživanja (SGW) i

• mrežni entitet za upravljanje pokretljivošću (MME).

PGW i SGW su upravljački čvorovi korisničke ravnine, a MME je čvor

signalizacijske/kontrolne ravnine (Slika 10 – bojom su označene pojedine

ravnine). Osim navedenih elemenata, EPC uključuje i druge čvorove poput:

HSS (Home Subscriber Server) i PCRF (Policy Control and Charging Rules

Function) [30].

SGW je element korisničke ravnine s osnovnom funkcionalnost tuneliranja

podataka prema PGW-u, tj. on povezuje UE i PGW. SGW prati kretanje

korisničkog uređaja (UE) između čvorova eNodeB. Kada UE promijeni položaj

u područje drugog (novog) eNodeB, MME daje zahtjev SGW-u da putanja

korisničke ravnine preusmjeri na novi eNodeB. Nakon toga za SGW postoje

dvije opcije:

a) ako se novi eNodeB nalazi u području istog SGW-a on ga nastavlja

posluživati,

b) ako se novi eNodeB nalazi u području drugog SGW-a, MME mora

odabrati koji SGW će ga posluživati.


22

Uz navedene funkcionalnosti, SGW je također zadužen za uspostavu veze s

korisnicima drugih mreža (npr. GPRS, UMTS) [30].

PGW usmjerava podatke iz jezgrene mreža prema ostalim paketskim

mrežama te predstavlja rubni element jezgrene mreže. On dodjeljuje IP adresu

korisničkim uređajima za svaku vanjsku mrežu na koju su spojeni. PDN-GW je

odgovoran i za mapiranje dolaznih IP paketa prema odgovarajućem nosiocu u

EPC-u, njihovo daljnje prosljeđivanje te za prikupljanje podataka o naplati.

Zahvaljujući ovome je protok podataka za različite korisnike odvojen te se

obavlja identifikacija usluga s posebnim zahtjevima za QoS (npr. VoIP pozivi,

prijenos videa u stvarnom vremenu i sl.) [28].

MME je temeljni čvor jezgrene mreže zadužen za signalizacijske poruke

između korisničkih uređaja i čvorova jezgrene mreže te između baznih stanica

i jezgrene mreže. Ove poruke se prenose uz pomoć NAS (Non-Access

Stratum) protokola [31]. Neke od njegovih osnovnih funkcionalnosti su [26]

[11]:

• sigurnost NAS signalizacije,

• korisnikova autentifikacija – komunikacija preko S1 sučelja i slanje

ključeva za enkripciju svih signalizacijskih i podatkovnih poruka,

• odabir čvorova za vrijeme prekapčanja poziva (u slučaju da ne

postoji slobodno X2 sučelje, MME pomaže u prosljeđivanju poruka

između eNodeB-ova),

• dodjela mrežnih resursa,

• upravljanje pristupom, sjednicom i vezom te

• upravljanje lokacijom uređaja (lista Tracking Area).

1.3. Frekvencijski pojasevi i pokrivenost LTE mreže

LTE mreža je razvijena na raznim frekvencijskim pojasevima ovisno o

geografskoj lokaciji. U Europi se za LTE koriste pojasevi 1, 3, 7, 20 te su javnoj

pokretnoj mreži u Hrvatskoj dodijeljene četiri frekvencije (Tablica 3) [32] [33].


23

Tablica 3. Dodijeljeni frekvencijski pojasevi u Hrvatskoj [32]

f(MHz) Pojas Uzlazna veza

(MHz)

Silazna veza

(MHz) Širina pojasa

800 20 (DigitalDividend) 832-862 791-821 5, 10, 15, 20

1800 3 (DCS) 1710 – 1785 1805 – 1880 3, 5, 10, 15, 20

2100 1 (IMT) 1920 – 1980 2110 – 2170 5, 10, 15, 20

2600 7 (IMT-E) 2500 – 2570 2620 – 2690 5, 10, 15, 20

Frekvencijski pojasevi oko niže frekvencije (npr. 800 Mhz) imaju veći domet pa

su pogodni za pokrivanje ruralnih područja jer se tamo zbog manjeg broja

potencijalnih korisnika koriste makro ćelije. S druge strane, više su frekvencije

pogodne za urbane sredine. Naime, one imaju kraći domet te na mjestima s

većim brojem korisnika omogućavaju gušću pokrivenost [34]. Neovisno o

spomenutim LTE pojasevima, LTE uređaji moraju podržavati i ostale

frekvencijske pojaseve zbog podrške za ostale radijske tehnologije (GSM,

UMTS i sl.). Na specifičnom frekvencijskom pojasu postoje dvije tehnike

odašiljanja signala za silaznu i uzlaznu vezu:

1. FDD (engl. Frequency Division Duplex) – sustav koristi jednu frekvenciju

za uzlaznu i jednu na silaznu vezu (dva nosioca),

2. TDD (engl. Time Division Duplex) – sustav koristi različite vremenske

odsječke za silaznu i uzlaznu vezu (jedan nosioc).

Svakom pojasu pridijeljena je jedna od ovih tehnika odašiljanja signala. U

Hrvatskoj svi dostupni frekvencijski pojasevi (1, 3, 7, 20) koriste FDD.

Mrežnim operatorima je vrlo značajno dodijeljeno frekvencijsko područje te

se stoga tu primjenjuju načela mrežne neutralnosti dodjeljivanja licence za

pojedini spektar. Ovime je omogućeno da mobilni operatori mijenjaju

dodijeljeni spektar koji se primjerice koristi za GSM (2G) ili 3G i namijene ga

za 4G i 5G ovisno o potražnji na tržištu. To maksimizira spektralnu učinkovitost

i povećava efikasnu upotrebu spektra. Primjerice, za spektar 1800 MHz - 1900


24

MHz prelaskom s GSM-a na 4G se ostvaruje i do 26 puta veća spektralna

učinkovitost. Zahvaljujući tome korisnici imaju:

• bolju pokrivenost mobilne širokopojasne mreže,

• veću brzinu prijenosa podataka i

• niže cijene za korištenje mobilnih podataka [35].

Spektralna učinkovitost ovisi o korištenoj tehnologiji u mreži. Primjerice,

spektralna učinkovitost 4G mreže je u odnosu na 2G mrežu 9 puta veća, a

svako povećanje broja antena doprinosi povećanju spektralne učinkovitosti za

1.3 puta (Tablica 4). Povećanje spektralne učinkovitosti, zajedno s

agregacijom nosioca i većom širinom kanala, doprinose većim brzinama u 4G

mreži. Prema istraživanju Vodafone India, korisnici 4G mreže mogu dobiti dva

puta više podatkovnog prometa u odnosu na 2G ili 3G mrežu za istu cijenu

[35]. To se događa jer prelaskom na 4G mrežu, operatori postižu veću

propusnost i samim time mogu ponuditi svojim korisnicima veći podatkovni

promet.

Tablica 4. Spektralna učinkovitost mreže [35]

Ispod 1GHz Iznad 1GHz

Bit/Hz Bez MIMO 2x2 MIMO 4x4 MIMO 8x8 MIMO 16x16 MIMO

2G 0,16 n/a n/a n/a n/a

3G 0,80 1,04 n/a n/a n/a

4G 1,46 1,90 2,47 3,21 4,17

5G 1,68 2,19 2,84 3,69 4,80

S obzirom na najpoznatije mobilne mrežne operatore u Hrvatskoj (A1

Hrvatska, Hrvatski Telekom - HT, Tele2) frekvencijski pojasevi za LTE su

podijeljeni ovisno o frekvencijskom pojasu (Tablica 5, Slika 12 ) [36].


25

Tablica 5. Podjela frekvencijskih pojaseva po operatorima u Hrvatskoj za

javnu pokretnu mrežu [36]

Pojas A1 HT Tele2

LTE800 (20)

791 – 806 MHz

832 – 847 MHz

806 – 821 MHz

847 – 862 MHz -

LTE1800 (3) 1852,1 – 1869,9

MHz

1825,1 – 1845,1 MHz

1869,9 – 1879,9 MHz

1805,1 – 1825,1 MHz

1845,1 – 1852,1 MHz

LTE2100 (1)

2140 – 2160 MHz 2110 – 2125 MHz 2125 – 2140 MHz te 2160 – 2170 MHz

LTE2600 (7) 2640 – 2660 MHz

806 – 821 MHz

847 – 862 MHz 2620 – 2640 MHz

Slika 12. Slikoviti prikaz podjele frekvencijskih pojaseva po

operatorima u Hrvatskoj za javnu pokretnu mrežu


26

Karte pokrivenosti 4G signala za ove mrežne operatore nalaze se u nastavku

(Slika 13). Može se vidjeti da najveću pokrivenost imaju mrežni operatori Tele2

i A1.

Slika 13. Karte pokrivenosti za mrežne operatore u Hrvatskoj [37] [38]

[39]

Dimenzioniranje mreže na događajima gdje se okuplja veliki broj korisnika

27

2. Dimenzioniranje mreže na događajima gdje se okuplja veliki broj korisnika

Događaji koji na specifičnoj geografskoj lokaciji, na ograničeno vremensko

razdoblje i s određenom svrhom okupljaju veliki broj korisnika koji pristupaju

Internetu (engl. Temporary Crowded Events, TCEs) predstavljaju izazov u

dimenzioniranju kapaciteta mreže za brojne mrežne operatore. Naime,

događaji poput sportskih utakmica, festivala, manifestacija, koncerata i sl.

uvelike se razlikuju od svakodnevnih događaja u mreži. Za razliku od drugih

događaja, gdje je unaprijed definiran položaj korisnika ili se on u vremenu

značajno ne mijenja, ovaj tip događaja je u većini slučajeva obilježen

kretanjem korisnika na području odvijanja događaja te stvara varijabilni promet

koji za mrežu može predstavljati veliko opterećenje.

Primjerice, na MEO Sudoeste festivalu koji je 2018. godine održan u

Portugalu i okupio oko 147 tisuća posjetitelja, zabilježio je jako veliku količinu

mrežnog prometa. 11 terabajta Wi-Fi prometa (što je ekvivalentno slušanju

glazbe na mp3-u 23 godine ili 400 sati videozapisa u 4K), 9089 gigabajta

mobilnog prometa, 428 tisuća telefonskih poziva i 265 tisuća poslanih SMS

poruka samo su neke od brojki koje su obilježile taj događaj [40]. Iz ovog

primjera je vidljivo kako za događaje ovog tipa treba unaprijed planirati,

pokušati predvidjeti promet te na temelju tih podataka projektirati mrežu koja

će svakom korisniku u svakom trenutku pružiti zadovoljavajuću uslugu.

2.1. Karakteristike događaja koji okupljaju veliki broj korisnika

Događaji koji okupljaju veliki broj korisnika imaju sljedeće karakteristike:

podijeljeni su u zone (primjerice: pozornica, rekreacijski prostor, prostor

prodaje pića i sl.), okupljaju veliki broj korisnika čije se kretanje teško može

predvidjeti te imaju velike mrežne zahtjeve jer brojni korisnici pristupaju

Internetu i dijele sadržaje putem svojih pametnih uređaja [41]. Pristup Internetu

predstavlja najveći problem upravo zbog nemogućnosti predviđanja

ponašanja korisnika. Iako se većina organizatora ovakvih događaja oslanja na


28

stabilnu 3G ili 4G mrežu, brojni korisnici nisu u mogućnosti uspostaviti

konekciju ili (u boljem slučaju) imaju slabe performance [42]. Naime, korisnici

imaju pristup online uslugama i aplikacijama koje zahtijevaju određenu

propusnu širinu te sukladno tome očekuju i stabilnu širokopojasnu internetsku

povezanost koja će zadovoljiti odgovarajuću kvalitetu usluge (engl. Quality of

Service, QoS) i iskustvenu kvalitetu (engl. Quality of Experience, QoE). Tako

primjerice brojni posjetitelji aktivno koriste društvene mreže, dijele sadržaje

putem Interneta te prenose video sadržaje uživo očekujući stalnu dostupnost

ovih mogućnosti. Upravo ove komponente imaju veliki udio u mrežnom

prometu. Iz izvještaja koje je Ericsson objavio za 2019. godinu vidljivo je kako

63% mrežnog mobilnog prometa predstavlja upravo video sadržaj (Slika 14).

Slika 14. Raspodjela mobilnog mrežnog prometa po aplikacijama [43]

Ako se za primjer video sadržaja uzme mogućnost prijenosa videa uživo te

se ispoštuju zahtjevi za kvalitetom usluge (npr. nisko kašnjenje, visoka

razlučivost i niska oscilacija prijenosne brzine), otprilike 2GB po satu je

potrebno za prijenos nekog sadržaja [44]. U slučaju velikih događaja ovo

predstavlja jako veliko opterećenje za mrežu te iako postojeće

telekomunikacijske mreže rješavaju problem pokrivenosti, njihov mrežni

kapacitet nije uvijek dovoljan da bi zadovoljio sve zahtjeve korisnika. Iz tog

razloga je na ovakvim događajima potrebno pratiti ponašanje korisnika i na

temelju toga izgraditi mrežne profile. Karakterističan mrežni profil velikog

događaja ima sljedeća obilježja [45]:


29

• relativno viši uzlazni promet u odnosu na silazni (posljedica dijeljenja

višemedijskih sadržaja),

• prosječna veličina podataka po alociranom kanalu je manja u odnosu

na svakodnevni promet – pametni telefoni koji se ovdje najčešće

koriste generiraju manji promet u odnosu na prijenosna računala ili

tablete.

Na događajima gdje se okuplja veliki broj posjetitelja javljaju se tri veća

izazova s kojima se suočavaju mobilne mreže:

1. Mobilne mreže približavaju se svom punom kapacitetu u svijetu,

2. Mali broj baznih stanica na određenim područjima,

3. Širok utjecaj (na velik broj korisnika) nezadovoljavajućih mrežnih

performanci.

Prvi izazov odnosi se na veliki broj mobilnih uređaja (pametni telefoni,

tableti, M2M (engl. Machine-to-Machine) uređaji i sl.) koji sa sobom donose i

veliki mrežni promet [46]. To najbolje pokazuju statistički podaci iz 2018.

godine kada je globalni mobilni podatkovni promet mjesečno iznosio 19,01

egzabajta. Do 2022. godine, očekuje se da će on u svijetu dosegnuti 77,5

egzabajta mjesečno, što na godišnjoj razini predstavlja rast od 46% [47].

Također, istraživanja pokazuju da će ukupni broj globalnih mobilnih

pretplatnika porasti s 5,1 milijardi (66% stanovništva) u 2018. na 5,7 milijardi

(71% stanovništva) do 2023. godine [47]. Ovi značajni porasti za sobom

povlače i nove zahtjeve za kvalitetu i razinu usluge (engl. Grade of Service,

GoS). Ovime se povećava opterećenje makro ćelija koje moraju poslužiti veći

broj korisnika s heterogenim razinama GoS-a. U tom slučaju, makro ćelije

mobilne bežične mreže nisu dovoljne za posluživanje svih korisnika (uz

zadovoljavajuću razinu kvalitete), već se pokušavaju pronaći nova rješenja

poput razvoja manjih ćelija visoke gustoće [48].

Broj baznih stanica na određenom području važan je čimbenik koji također

utječe na raspoloživost mreže na događajima gdje se okuplja veliki broj ljudi.

Naime, nagli porast u krivulji potražnje najčešće je rezultat velike koncentracije

ljudi na specifičnom području kojeg ponekad može prekrivati samo mali broj


30

baznih stanica - ovo rezultira ograničenim kapacitetom mobilne bežične mreže

[49]. Čimbenici koji određuju ovaj kapacitet su: dostupna backhaul širina

propusnog pojasa, ukupni kapacitet spektra i protokola koji se koristi u tom

području te fizički kapacitet mreže i radijskih prijenosnika koji služe za

povezivanje uređaja. Ako je primjerice neki veliki događaj koji okuplja 15000

korisnika organiziran na području gdje je mobilna bežična mreža

dimenzionirana za otprilike 5000 istovremenih korisnika, jasno se da zaključiti

da će mreža biti preopterećena ili nedostupna [50]. Za LTE mrežu koja je

trenutno najzastupljenija, očekuje se da može podržati 200 korisnika u

aktivnom stanju u ćeliji koja ima frekvenciju do 5 MHz i barem 400 korisnika

za veći frekvencijski spektar [30]. Na mjestima i događajima gdje se okuplja

veći broj ljudi, tendencija je povećanje kapaciteta mobilne bežične mreže

postavljanjem dodatnih baznih stanica.

Treći izazov odnosi se na propagaciju nezadovoljstva korisnika u slučaju

loših mrežnih performanci. Naime, kako događaji poput festivala, sportskih

utakmica i koncerata okupljaju veliki broj korisnika, ispad mreže utjecat će na

sve korisnike istovremeno. Prema istraživanju koje je Ericsson proveo u 22

zemlje svijeta s preko 35000 online intervjua, 43% korisnika se suočava s

problemima u 4G mreži na područjima gdje se okuplja veliki broj ljudi (Slika

15). Još veće nezadovoljstvo javlja se u megagradovima gdje se 60%

korisnika suočava s problemima u mreži. Ovo istraživanje obuhvaća mišljenja

milijarde korisnika pametnih telefona na globalnoj razini. Korisnici diljem svijeta

očekuju da će moći nesmetano prenositi videozapise, dijeliti slike, obavljati

telefonske pozive i sl. gdje god se nalazili, bez obzira na to koliko drugih ljudi

u njihovoj okolini pokušavaju učiniti isto [51].

Kako bi se suočili s navedenim izazovima, mrežni operatori moraju uzeti u

obzir poduzimanje nekih od sljedećih aktivnosti:

• Postavljanje dodatnih makro, malih ili prijenosnih stanica,

• Ispravan odabir omjera ograničenja mreže (npr. manji od 10:1),

• Prebacivanje dijela opterećenja na Wi-Fi mrežu,

• Mogućnost dinamične promjene parametara u RAN-u,


31

• Efikasno upravljanje interferencijom između mrežnih elemenata i

korištenje profesionalne mrežne opreme.

Slika 15. Postotak prekida u mreži za mobilne korisnike u napućenim područjima [51]

2.2. Performance mreže na događajima s velikim brojem korisnika

Pretraživanje Interneta ili preuzimanje i prijenos sadržaja uživo zahtijevaju

nisko kašnjenje i velike širine prijenosnog pojasa kako bi se osigurala

zadovoljavajuća iskustvena kvaliteta korisnika. U LTE-u postoji nekoliko

faktora koji utječu na mrežne performance. Jedan od njih je uvođenje ravne

arhitekture zahvaljujući kojoj se smanjio broj elemenata u mreži te je skraćeno

vrijeme uspostave sesije s korisnikom. Nadalje, kod LTE-a konekcije ostaju

aktivne te se time eliminira potencijalno kašnjenje prilikom prelaska iz idle u

aktivno stanje. Kašnjenje je također važan faktor koji utječe na performance.

Dok u HSPA mreži kašnjenje kod uspostave prve konekcije iznosi dvije ili više

sekundi, u LTE mreži potrebno je otprilike 50 ms. QoS je također važan faktor

koji je povezan s ukupnom performancom mreže. U odnosu na svoje

prethodnike, LTE uvodi dodatne QoS razrede kako bi se osigurala prioritizacija

paketa u mreži. Ova tema je detaljnije raspravljena u poglavlju 4 [52].

Performance mreže mogu se općenito razmatrati u dvije zasebne faze [49]:

1. Faza prije uspostave konekcije (engl. pre-connection phase),


32

2. Faza nakon uspostave konekcije (engl. post-connection phase).

Prva faza odnosi se na razdoblje kada uređaj (engl. user equipment, UE)

pokušava uspostaviti vezu s mobilnom mrežom tj. razdoblje uspostave RAB-

a. Naime, da bi prijenos podataka bio moguć potrebno je uspostaviti

transmisijski kanal između mreže i korisnika. Tada RAB specificira parametre

uspostavljenog kanala kao što su maksimalna brzina, kašnjenje i vjerojatnost

pogreške. U ovoj fazi korisnici ne razmjenjuju podatke već najprije pokušavaju

pridobiti radijske resurse. U slučaju da ih veliki broj korisnika istovremeno

pokušava pridobiti, vrlo je vjerojatno da će doći do prekida veze zbog

ograničene propusnosti mreže. Uspostava RAB-a neće uvijek biti moguća te

će to biti vidljivo kroz odbijene zahtjeve za alokacijom dodatnih resursa od

strane RNC-a. Razlog odbijanja zahtjeva može biti na primjer neadekvatna

kvaliteta RF kanala ili zauzetost RAB resursa - preopterećenost bazne stanice.

Faza nakon uspostave konekcije započinje nakon što je dodijeljen RAB. Svi

korisnici koji dođu do ove faze trebali bi imati osigurane performance i u slučaju

ako se dosegne puni kapacitet mreže. Dinamičke promjene u mreži

(mobilnost, interferencija i sl.) mogu rezultirati zahtjevom za promjenu RAB

statusa što može dovesti do gubitaka u govornom i podatkovnom prometu. U

tim slučajevima na korisnikovo iskustvo utječu razne metrike poput: prekinuti

pozivi, TCP performanca (kašnjenja, gubitak paketa i sl.) s kraja na kraj (engl.

end-to-end) i stopa blokiranih korisnika [49].

Performance mreže ovise o korištenim baznim stanicama. Naime, kako se

povećava broj trenutno korištenih makro stanica, veća je vjerojatnost njihove

interferencije i samim time prijenosna brzina opada. Ako mrežni operatori ne

pronađu način kako povećati korišteni frekvencijski spektar, mogućnosti

njihovih baznih stanica postaju vrlo ograničene [53]. Upravo zato operatori

koriste dva pristupa za povećanje performance i rasterećenja sustava na

mjestima gdje se okuplja veliki broj korisnika: korištenje prijenosnih baznih

stanica (engl. Cells on Wheels, COWs) i postavljanje besplatnih Wi-Fi

pristupnih točki. Prijenosne bazne stanice koriste se za privremeno povećanje

komunikacijskog kapaciteta i brzine prijenosa podataka te kako bi se osiguralo


33

zadovoljavajuće korisničko iskustvo i neprekidna usluga [49]. S druge strane,

besplatne Wi-Fi pristupne točke se koriste za prebacivanje internetskog

prometa s baznih stanica mobilne mreže. Uz ova dva pristupa, mrežni

operatori također koriste princip malih ćelija (engl. small cell) kako bi

nadogradili postojeća rješenja. Ove male ćelije imaju manji domet od makro

ćelija, ali na napućenim mjestima svakako mogu povećati kapacitet mreže.

Korištenjem ovih pristupa kapacitet mreže se značajno povećava. Od početne

3G HSPA mreže (koja koristi makro stanice) se zahvaljujući uvođenju Wi-Fi

tehnologije kapacitet povećao sedam puta. LTE makro stanice su dodatno

povećale ukupni kapacitet za 17%, a male ćelije osigurale su povećanje

kapaciteta od 90% u odnosu na početni 3G [53].

2.2.1. Makro i male ćelije u mreži Prema izvještaju [54] u svijetu će do 2025. godine postojati oko 8,4 milijuna

malih ćelija. U odnosu na makro ćelije, male ćelije namijenjene su za

pokrivanje ograničenog prostora te zahvaljujući svojim karakteristikama

odstupaju od tradicionalnog i centraliziranog pristupa te predstavljaju

samostalna rješenja. Dok se makro ćelije najčešće postavljaju na međusobnoj

udaljenosti od 0,25 do 10 km i na visini većoj od 25 m, male ćelije se postavljaju

na puno manjoj udaljenosti: 10 – 200 m (imaju manji radijus) i to na visini od 7

do 25 m. One mogu biti postavljene u zatvorenim prostorima kako bi pružale

mrežne usluge za korisnike unutar tog (i susjednog) područja ili vani na

otvorenom (rasvjetni stupovi, balkoni zgrada i sl.) kako bi korisnicima bila

dostupna usluga i na vanjskim područjima. Prema istraživanju [55] je

pokazano da za kanal širine 20 MHz i MIMO 2x2, korištenjem malih ćelija može

se postići bolje performance za 91.67%.

U LTE sustavu se prijenosna brzina računa u simbolima po sekundi. Ovisno

o time koliko jedan simbol može prenijeti bitova, brzina se pretvara u bitove po

sekundi. Broj bitova po simbolu ovisi u modulacijskoj shemi. Dakle, što je ona

viša, to je brzina prijenosa veća. Modulacijska shema povezana je s radijusom

ćelije jer kako se on povećava, tj. kako raste udaljenost između korisničkog

uređaja i bazne stanice tako se smanjuje modulacija. Prednost malih ćelija u


34

odnosu na makro ćelije je da imaju manji radijus pa su promjene manje

modulacije manje učestale. Rezultati istraživanja [55] pokazuju primjer utjecaja

radijusa na modulaciju (Slika 16), gdje je za makro stanicu vidljivo smanjenje

stupnja modulacije s 64QAM na QPSK povećanjem radijusa.

Slika 16. Utjecaj radijusa bazne stanice na modulaciju [55]

Svaki mrežni operator ima za cilj pružanje potpune radio pokrivenosti na

nekom području uz osigurane visoke brzine prijenosa, dobar QoS i dobru

energetsku efikasnost. Male ćelije predstavljaju koncept koji može ostvariti

zadane zahtjeve, no vrlo je važno osigurati njegovu ispravnu integraciju u

postojeće mreže.

2.2.2. Ključni pokazatelji performanci na velikim događajima

Postoje brojni pokazatelji performanci na događajima koji okupljaju veliki

broj korisnika i oni prvenstveno utječu na govorne i podatkovne usluge. Oni se

najčešće dijele u dvije kategorije: kritični i dijagnostički KPI-jevi (engl. Key

Performance Indicators, KPI). Kritični KPI-jevi ključni su u evaluaciji je li

operator osigurao zadovoljavajuću kvalitetu usluge za vrijeme događaja. Pod

kritične KPI-jeva spada: stopa blokiranih poziva, stopa blokiranih podatkovnih

sesija, stopa prekinutih poziva te brzina na UL/DL. Ukoliko neki od ovih

parametara nije na zadovoljavajućoj razini, korisnik će primijetiti degradaciju

kvalitete mreže. S druge strane, ukoliko se neki od dijagnostičkih KPI-jeva

naruši, postoji mogućnost da korisnik ne primijeti promjenu u kvaliteti usluge.

Dijagnostičkim KPI-jevima pripadaju primjerice: iskoristivost RF kanala,


35

varijacija kašnjenja, kašnjenje s kraja na kraj, dostupnost usluge te stopa

prekinutih sesija. Oni su zaslužni za nadgledanje stanja u mreži te se pomoću

njih može detektirati približava li se mreža svojim graničnim vrijednostima.

Kako bi se osigurao zadovoljavajući QoS/QoE za svaki od navedenih

parametara definirane su granične vrijednosti (Tablica 6) [56].

Tablica 6. Pragovi ključnih pokazatelja performanci [56]

KPI Prag

stopa blokiranih poziva ≤ 2%

stopa blokiranih podatkovnih sesija ≤ 2%

stopa prekinutih poziva ≤ 2%

brzina na UL/DL ≥ 256 kbit/s / ≥ 2 Mbit/s

iskoristivost RF kanala ≤ 85%

varijacija kašnjenja < 80 ms

kašnjenje s kraja na kraj < 200 ms

stopa prekinutih sesija ≤ 2%

dostupnost usluge ≥ 99.9%

2.3. Pregled i rezultati dosadašnjih istraživanja

S obzirom na učestalost događaja koji okupljaju veliki broj korisnika i

izazove koji oni stavljaju na mrežne operatore, sve je više istraživanja koja se

bave ovom tematikom. Statistički podaci o porastu mrežnog prometa na ovom

tipu događaja izmjereni su u sklopu jednog takvog istraživanja u Mađarskoj.

Pokazano je kako se mrežni promet na godišnjoj razini barem udvostručava -

što je više korisnika prisustvovalo događajima, to je veći godišnji porast

prometa (Slika 17) [41].


36

Slika 17. Mrežni promet na velikim događajima [41]

Drugo istraživanje pokazalo je da performance 4G mreže uvelike ovise o

broju korisnika koji joj želi pristupiti. Kako raste broj konekcija i/ili se povećava

broj dolaznih paketa u mreži, tako pretek (engl. overhead) channel soundinga

uzlaznog kanala postaje nedopustiv. Naime, tijekom postupka channel

soundinga kanal postaje nedostupan za prijenos podataka, a veliki broj

konekcija stvara povećan vremenski pretek za ovaj postupak. Slika 18

prikazuje performance bazne stanice u odnosu na broj UL konekcija u mreži

koja predstavlja simulaciju stvarnog okuženja gdje se nalazi veliki broj

korisnika.

Slika 18. Performance bazne stanice u odnosu na broj UL konekcija

[57]

Iz grafa se može vidjeti kako povećanjem broja konekcija kapacitet UL-a

opada tj. raspodjela resursa postaje manje učinkovita, što dovodi do smanjenja


37

kapaciteta bazne stanice tog područja. Također, stopa odbacivanja (engl. drop

rate) i vrijeme čekanja na pristup kanalu povećavaju se s povećanjem broja

konekcija [57].

Nadalje, u drugom eksperimentu je pokazano kako se broj izgubljenih paketa

povećava s porastom broja korisnika, a propusnost opada (Slika 19 i Slika 20).

Povećanjem broja korisnika u mreži, povećava se i mrežni promet te je u 4G

mreži za 1000 korisnika vidljiv gubitak paketa od oko 40%. Propusnost za 4G

mrežu postiže svoje granične vrijednosti kada se više od 300 korisnika spoji

na baznu stanicu i šalje podatke. Ovo pokazuje veliku ograničenost i ovisnost

4G mreže o broju korisnika [58].

Analizirajući dva veća događaja autori rada Characterizing and Optimizing

Cellular Network Performance During Crowded Events [49] došli su i do

zaključaka da se na velikim događajima u fazi prije uspostave konekcije broj

problema u mreži povećava za 100 – 5000 puta u odnosu na klasični radni

dan. Za fazu nakon uspostave konekcije rezultati su pokazali da se broj

odbačenih i blokiranih poziva također poveća tj. da se performance govorne

mreže smanje 7-30 puta. Također, vrijeme potrebno da mrežni zahtjev prođe

put od izvora do odredišta (engl. Round Trip Time, RTT) se na događajima

gdje se okuplja veliki broj posjetitelja smanji za 1.5 – 7 puta [49].

Iz svega navedenog da se zaključiti da ograničeni radijski resursi

predstavljaju glavno usko grlo za događaje s puno posjetitelja.

Slika 19. Gubitak paketa u mreži

Slika 20. Mrežna propusnost [58]


38

2.4. Radijsko sučelje

S obzirom na navedene karakteristike događaja koji okupljaju veliki broj

korisnika na jednom mjestu i rezultate dosadašnjih istraživanja, vidljivo je da

kvaliteta radijskih uvjeta direktno određuje korisnikovo iskustvo na događajima

s puno posjetitelja. Točnije, brzina prijenosa je ključni faktor koji utječe na

korisnikovu iskustvenu kvalitetu. Visoke teoretske brzine prijenosa (Tablica 7)

se rijetko postižu iz razloga što one ne uzimaju u obzir faktore poput prometnog

opterećenja, gubitaka, kašnjenja, slabljenja signala, omjera signal-šum te

općenito stanja u radijskom okruženju (Slika 21) na koje utječu komponente

spomenute u prethodnim poglavljima (interferencija, višestazno širenje i sl.)

[52].

Slika 21. Izazovi u radijskom okruženju [52]

U tom smislu, mrežni operatori moraju planirati svoju mrežu na način da

adresiraju probleme u radijskom okruženju te poduzmu dodatne aktivnosti za

poboljšanje performanci. Primjeri dodatnih aktivnosti su: povećanje spektralne

učinkovitosti, proširenje frekvencijskog spektra, uvođenje novih tehnologija,

dodavanje malih ćelija, korištenje Wi-Fi tehnologija za prebacivanje

opterećenja mobilne mreže i sl. [59].


39

Komponente koje direktno utječu na visinu prijenosne brzine u LTE-u su

[59]:

1. Radijski uvjeti kanala: prvenstveno razina i kvaliteta signala koji su

direktno povezani s modulacijom (što je viši red modulacije to je veća

brzina), ali i dizajn radijske mreže (odabir antena, selekcija ćelija,

tilting i sl.),

2. Širina spektra koji koristimo za prijenos podataka te

3. Opterećenje u mreži.

Ovo je direktno povezano sa Shannon–Hartley teoremom koji govori o

maksimalnoj brzini kojom se informacije mogu prenositi preko

komunikacijskog kanala određene širine pojasa u prisutnosti buke [60]:

𝐶 = 𝐵𝑙𝑜𝑔2 (1 + 𝑆𝑁) gdje je C kapacitet kanala u bit/s, B širina kanala u MHz, a S/N omjer

signal/šum (SNR) u linearnom obliku. Dakle, kada se osiguraju najbolji mogući

radijski uvjeti tj. kada se što više bitova uspije prenijeti po simbolu brzinu je

moguće povećati većom širinom spektra. Što je širi spektar to se može postići

veća brzina prijenosa. U tu svrhu se u LTE-Advanced sustavu koristi tehnika

agregacije nosioca (engl. carrier aggregation) koja spaja kapacitete nekoliko

nosioca u jednu cjelinu. Svaki pojedini nosioc naziva se komponentni (engl.

component carrier), a maksimalno pet ovakvih podnosioca može biti

agregirano. Agregirani nosioci mogu se nalaziti unutar istog frekvencijskog

opsega ili biti dio nekog drugog pojasa. Primjerice, ukoliko se agregiraju

nosioci pojasa 7 (2600 MHz) i pojasa 3 (1800 MHz) na silaznoj vezi se može

postići maksimalna širina pojasa od 40 MHz [11]. Koristeći MIMO i agregaciju

nosioca teoretski se mogu postići brzine od 200 Mbit/s do 4 Gbit/s (Tablica 7).

Tablica 7. Potencijalne brzine LTE sustava [61]

MIMO Kanal (MHz) Brzina

2x2 20 200 Mbit/s

2x2 30 300 Mbit/s

2x2 40 400 Mbit/s


40

4x4 20 400 Mbit/s

4x4 40 800 Mbit/s

8x8 40 1.6 Gbit/s

8x8 60 2.4 Gbit/s

8x8 100 4 Gbit/s

Brzina se može dodatno povećati boljim omjerom signal/interferencija (C/I)

zahvaljujući diverziti tehnikama, beamformingom u horizontalnoj i vertikalnoj

ravnini, smanjenjem interferencije i većom iskoristivosti kanala (npr. MIMO

tehnike) [13]. Brzina također ovisi i o položaju u sektoru bazne stanice. Što je

uređaj udaljeniji, to je propusnost niža (Slika 22).

Slika 22. Primjer brzine prijenosa ovisno o sektoru [52]

Stanje radijskog okruženja mjeri mobilni uređaj bilježeći kvalitetu referentnih

signala primljenih od svake bazne stanice. Na temelju ove informacije mobilni

uređaj šalje razinu kvalitete signala baznoj stanici izraženu kroz indeks CQI

(engl. Channel Quality Indicator). Na temelju indeksa CQI odabire se

modulacijska shema [62]. Uzevši u obzir sve navedene parametre (modulacija,

širina propusnog kanala, interferencija i sl.), može se zaključiti da postoje

mnogi faktori koji utječu na prijenosne brzine u radijskom okruženju.

Primjerice, ukoliko se za istu širinu kanala koristi modulacija 64 QAM i MIMO

2x2 umjesto QPSK modulacije, propusnost je šest puta veća. U slučaju QPSK


41

modulacije širina propusnog kanala je reducirana za 83.3% (Tablica 8).

Ukoliko dođe do pojave interferencije na samo jednom resursnom bloku, za

isti BW i modulaciju, širina se može smanjiti od -1 do -17%.

Tablica 8. Promjene u radijskom okruženju ovisno o uvjetima u mreži [62]

LTE BW

Širina kanala (MHz) 1,4 3,5 5 10 15 20

Broj RB-ova u vremenskom odsječku (0.5ms)

6 15 25 50 75 100

64 QAM MIMO 2x2 (Mbit/s) 12,1 30,2 50,4 100,8 151,2 201,6

LTE BW (QPSK MISO 1x1)

QPSK MISO 1x1 (Mbit/s) 2 5 8,4 16,8 25,2 33,6

BW smanjenje -83,3% -83,3% -83,3% -83,3% -83,3% -83,3%

LTE BW (interferencija RB)

Broj RB-ova u jednom vremenskom odsječku (0.5ms)

5 14 24 49 74 99

64 QAM MIMO 2x2 (Mbit/s) 10,1 28,2 48,4 98,8 149,2 199,6

BW smanjenje -16,7% -6,7% -4% -2% -1,3% -1%

U kontekstu događaja koji okupljaju veliki broj korisnika na ograničenom

području potrebno je uzeti u obzir razne parametre (Tablica 9) koji utječu na

kvalitetu usluge s obzirom na veliko opterećenje u mreži. Neki od najvažnijih

parametara su [63]:

Tablica 9. Parametri signala u LTE sustavu

Parametar Opis parametra

Propusnost (engl.

throughput)

Koliko podatka se može prenijeti u određenom vremenskom okviru.

RSRP (engl. Reference

Signal Receive Power)

Srednja snaga referentnih signala silazne

veze na cijeloj širini kanala.

RSRQ (engl. Reference

Signal Receive Quality) Kvaliteta referentnog primljenog signala.

SINR (engl. Signal to

Interference and Noise Ratio)

Snaga signala u odnosu na interferenciju i

šum koji nastaju u sustavu.

RB (engl. Resource Block) Broj korištenih resursnih blokova.


42

Frame usage Broj korištenih okvira.

Broj nosilaca Broj istovremeno korištenih nosioca.

Modulacija Određuje broj bitova koji se prenose po simbolu.

RSRP predstavlja metriku za mjerenje jačine signala specifične ćelije te se

koristi za rangiranje LTE ćelija prema ovoj vrijednosti. Koristi se kao ulazni

parametar za postupak prebacivanja ćelije ili za reselekciju. Za specifičnu

ćeliju, RSRP predstavlja prosječnu snagu resursnog elementa koji prenosi

resursni signal te ćelije na specifičnoj širini prijenosnog kanala [30]. Slično kao

RSRP, RSRQ također služi za rangiranje ćelija, no u slučaju RSRQ-a ćelije se

rangiraju prema kvaliteti signala.

SINR parametar mjeri korisnički uređaj za svaki resursni blok. Ova se

vrijednost dostavlja baznoj stanici te se na temelju nje odabire prikladna

modulacijska tehnika za prijenos podataka tog resursnog bloka. Dakle, SINR

određuje MCS, a samim time i propusnost resursnog bloka te broj resursnih

blokova koje eNodeB alocira za korisnika [64]. Rasponi ovih parametra

određuju kvalitetu signala (Tablica 10) [63].

Tablica 10. Rasponi parametara signala u LTE sustavu [63]

RSRP (dBm) RSRQ (dB) SINR (dB)

Odličan ≥ -80 ≥ -10 ≥ 20

Dobar -80 do -90 -10 do -15 13 do 20

Sredina ćelije -90 do -100 -15 do -20 0 do 13

Rub ćelije ≤ -100 < -20 ≤ 0

Nema signala -140 - -

U sklopu ovog rada napravljena su mjerenja zahvaljujući kojim je moguće

definirati vezu između gore spomenutih parametara. Analizirana je povezanost

parametra: RSRP i propusnost (Slika 23), SINR i propusnost (Slika 25) te

modulacija i propusnost (Slika 26). Pokazano je da ne postoji poveznica

između parametra RSRP i propusnosti. Naime, kako su mjerenja rađena u


43

urbanoj sredini gdje je razina signala u velikoj većini slučajeva izvrsna

(vrijednosti su <-90 dBm), ne može se dokazati povezanost ova dva

parametra. Ukoliko se uzme u obzir broj korištenih antena (2x2 ili 4x4 MIMO)

rezultati ostaju jednaki.

Slika 23. Odnos RSRP-a i propusnosti u mreži

S druge strane, vidljiva je povezanost parametra SINR i propusnosti. Što je

veća kvaliteta signala, to je veća propusnost u mreži. Na SINR parametar

utječe interferencija koja uzrokuje njegovu degradaciju. Interferencija nastaje

između susjednih ćelija ili unutar same ćelije (Slika 24). S obzirom da su

mjerenja rađena u urbanoj sredini gdje se nalazi veliki broj makro i malih ćelija,

mogućnost interferencija je vrlo velika. Također, kako se UE udaljava od bazne

stanice tako raste degradacija SINR parametra pod utjecajem dva faktora:

• udaljavanjem od bazne stanice smanjuje se razina signala (veći su

gubitci na putanji između uređaja i bazne stanice) te

• udaljavanjem od bazne stanice koja poslužuje UE, približavamo se

sektoru druge stanice te je izražena interferencija između ćelija [65].


44

Slika 24. Interferencija unutar i između ćelija [66]

Kako bi se smanjila interferencija, mrežni operatori koriste adaptivni

beamforming i MIMO tehniku. Zahvaljujući njima je moguće osigurati veću

spektralnu učinkovitost i veće brzine prijenosa. Kako se povećava broj

korištenih antena, tako se poboljšavaju i performance mreže.

Slika 25. Odnos SINR-a i propusnosti u mreži

Razmatran je i odnos modulacije i propusnosti. Viša modulacija predstavlja

slanje više bitova po simbolu što rezultira većom propusnošću. Ukoliko se

koristi primjerice sustav 4x4 za modulacijsku shemu 16QAM ili 64QAM,

propusnost se poveća za 49%. Ukoliko se poveća i broj nosilaca, propusnost

se u ovom slučaju udvostruči.


45

Slika 26. Odnos modulacije i propusnosti

Za uzlaznu vezu bitna su još dva parametra: Power Tx i RACH Access

Delay. Power Tx se u ovom kontekstu odnosi na trajanje baterije korisničkog

uređaja. Kako prijenosi podataka na uzlaznoj vezi najviše utječu na ukupnu

potrošnju energije, trajanje baterije važan je faktor koji utječe na iskustvenu

kvalitetu korisnika. Visoke prijenosne brzine u LTE-u se postižu zahvaljujući

višim redovima modulacije i tehnologiji MIMO, ali one istovremeno utječu i na

količinu prenesenih podataka. Veći prijenos ili prijem podataka dovodi do veće

potrošnje energije što zauzvrat brzo prazni bateriju uređaja [67]. 3GPP

specifikacija definira snagu odašiljanja korisničkog uređaja za LTE uzlaznu

vezu kao [68]: 𝑃𝑇𝑥 = 𝑚𝑖𝑛{𝑃𝑚𝑎𝑥 , 10𝑙𝑜𝑔10𝑀 + 𝑃𝑜 + αPL+∆𝑚𝑐𝑠 + 𝑓(𝑖)} gdje je

• Pmax maksimalna dostupna snaga odašiljanja za UE (neovisno o veličini

ćelije, 3GPP je definirao limit od Pmax=23dBm)

• M je broj fizičkih resursnih blokova (PRB)

• Po je primljena snaga na eNodeB-u

• α je faktor kompenzacije prostiranja

• PL je prostiranje između UE i eNodeB

• ∆𝑚𝑐𝑠 i f(i) parametri koji definiraju modulaciju i shemu kodiranja


46

Snaga odašiljanja malih ćelija se razlikuje u odnosu na makro ćelije jer je kod

malih ćelija udaljenost između UE i eNodeB puno manja. Prema istraživanju

[69] Pmax za male ćelije iznosi 18 dBm. Povećavanje snage odašiljanja

poboljšava snagu primljenog signala, a samim time i parametar SIR (engl.

Signal to Interference Ratio). Međutim, u slučaju malih ćelija, prijenos s većom

snagom može rezultirati degradacijom primljenog SIR-a zbog značajnog

porasta interferencije [70]. S druge strane, odabir niže vrijednosti Pmax može

smanjiti interferenciju, ali ujedno može i utjecati na performance SIR-a. Naime,

ako se odabere preniska vrijednost za Pmax, jačina primljenog signala može ići

ispod praga prijemnika [69]. Nadalje, velike važnosti je i elektromagnetsko

(EM) polje kojem je izložen korisnik. Ono se sastoji od odašiljanja od strane

bazne stanice (silazna veza) te od odašiljanja korisničkog uređaja (uzlazna

veza). Što je snaga odašiljanja veća, elektromagnetsko polje je jače.

RACH Access Delay predstavlja vrijeme unutar kojeg UE inicira proceduru

slučajnog pristupa pa sve dok ona ne završi. RACH (engl. Random Access

Channel) predstavlja kanal za slučajni pristup koji se koristi u uzlaznoj vezi za

ostvarivanje vremenske sinkronizacije te za slanje informacija pomoću kojih

se mogu dobiti odobrenja za slanje podataka [71]. RACH zapravo predstavlja

prvu poruku koju izmijene uređaj i bazna stanica. Konfiguracija postupka

slučajnog pristupa ima veliki utjecaj na iskustvenu kvalitetu korisnika i ukupnu

performancu mreže. Naime, ona utječe na kašnjenje uspostave poziva,

kašnjenje prekapčanja, stopu uspješnih poziva i uspješnih prekapčanja [72].

Proces slučajnog pristupa omogućuje da više korisničkih uređaja može

istovremeno pristupiti baznoj stanici koristeći različite kodova preambule. Cilj

je minimizirati RACH Access Delay, tj. minimizirati kašnjenje u uspostavi

konekcije između UE i eNodeB.

Analiza mjerenja mrežnih performanci 4G mreže u komercijalnoj pokretnoj mreži

47

3. Analiza mjerenja mrežnih performanci 4G mreže u komercijalnoj pokretnoj mreži

U ovom poglavlju analizirat će se prikupljena mjerenja na nekoliko lokacija

za vrijeme događaja koji se održao u prosincu 2019. godine (Advent) u

Zagrebu. Mjerenja su izvršena na šest različitih područja te su uključivala

mrežne podatke za dva hrvatska mobilna mrežna operatora. Prilikom

prikupljanja podataka, izmjereni su radijski parametri poput: RSRP, SINR, tip

modulacije i propusnosti.

Analizom mjerenja želi se ustanoviti kakvo je stanje u mreži za vrijeme

događaja koji okupljaju veliki broj korisnika te istražiti postoji li razlika između

mrežnih operatora tj. između koncepata koji svaki od njih primjenjuje u mreži.

Jedan mrežni operator koristi pokrivanje makro ćelijama, a drugi primjenjuje

koncept malih ćelija (engl. small cell) tj. koristi bežične pristupne točke male

snage i kratkog dometa. Cilj mjerenja i analize je ustanoviti kakva je

povezanost radijskih uvjeta i mrežnih performanci.

3.1. Opis mjerenja i način prikupljanja podataka

Podaci su se prikupili na području centra grada Zagreba i uključivali su

obilazak 6 lokacija (Slika 28) gdje se u prosincu okuplja najveći broj posjetitelja.

Na slici su raznim bojama prikazane točne putanje kretanja prilikom mjerenja

te svaka točka predstavlja trenutak kada su prikupljeni podaci. Mjerenja su

izvršena u večernjim satima, a interval jednog mjerenja obuhvaćao je obilazak

cijele lokacije (u prosjeku 10-15 minuta). Proces prikupljanja podataka

sastojao se od kretanja po specifičnoj lokaciji i mjerenja na mobilnim uređajima

Samsung Galaxy S8 koji su imali instaliranu Android aplikaciju Nemo Handy

Pro [73] (Slika 27). Ona omogućava mjerenje podataka bežičnog mrežnog

sučelja te QoS i QoE mobilnih aplikacija. Uz Nemo Handy Pro mogu se mjeriti

i pratiti razne mreže poput: GSM, HSPA, LTE, LTE-A te WiFi. U svrhu ovog

mjerenja analizirala se LTE mreža pri čemu se u većini mjerenja koristila

verzija LTE-Advanced.


48

Slika 27. Aplikacija Nemo Handy Pro – primjer mjerenja

Slika 28. Lokacije mjerenih područja


49

3.2. Analiza rezultata

Rezultati su analizirani zasebno za svaku lokaciju te su međusobno

uspoređene performance dvaju mrežnih operatora (MO1 i MO2). Silazna i

uzlazna veza razmatrane su zasebno. Za uzlaznu vezu analizirani su:

propusnost, RSRP, SINR, PCI, MCS, širina prijenosnog pojasa, broj korištenih

RB-ova, broj antena i broj nosilaca. U silaznoj vezi analizirana je propusnost,

modulacija, Power Tx, RACH. Pregledom svih rezultata pokazano je da je

agregacija nosioca uvijek bila aktivna.

3.2.1. Trg bana Josipa Jelačića

Kao što je prije spomenuto, prijenosna brzina silazne veze ovisi o nekoliko

faktora. Razina i kvaliteta signala te pripadajuća modulacija jedni su od važnijih

faktora. Razina/jakost signala izmjereni su parametrom RSRP. Pomoću njega

se mogu usporediti različite ćelije koje koriste istu frekvenciju nosioca i na

temelju toga pokrenuti postupak prebacivanja ćelije (engl. handover) ako je to

potrebno. Kvaliteta signala predstavljena je kroz parametar SINR, a

modulacija kroz parametar MCS (engl. Modulation and Coding Scheme).

Ukoliko je SINR vrijednost visoka primjenjuje se viša modulacijska tehnika

(npr. 64QAM) te će se moći prenijeti više bitova po simbolu. Ovo će rezultirati

većom propusnosti. Kako se SINR smanjuje primjenjuje se adaptivna

modulacija, prenosi se manje bitova te se smanjuje propusnost mreže.

Parametri RSRP i SINR za pojedinog mrežnog operatora prikazani su u

nastavku (Slika 29, Slika 30, Slika 31, Slika 32). Rezultati su prikazani za sve

korištene LTE frekvencijske pojaseve.


50

Slika 29. RSRP parametar za MO1 na lokaciji Trg bana Josipa

Jelačića

Slika 30. RSRP parametar za MO2 na lokaciji Trg bana Josipa

Jelačića

Kao što se može vidjeti na slikama, RSRP za MO2 je niži u skoro svim

frekvencijskim pojasevima u odnosu na MO1 gdje je većinom razina signala

odlična i vrlo rijetko niža od -80 dBm. Za MO2 je vidljivo da, kako se povećava

frekvencija pojasa, tako se snižava razina signala. Kod MO2 prosječna RSRP


51

vrijednost za L800 iznosi -73,26 dBm, a za L1800 -77.51 dBm. Za MO1 u

frekvencijskom pojasu L800 srednja vrijednost RSRP-a je -75,08 dBm, a za

L800 ona iznosi -75,78 dBm.

Kvaliteta signala pokazuje slične rezultate (Slika 31, Slika 32). MO2 ima

znatno niže SINR vrijednosti za sve frekvencijske pojaseve, što se na slikama

vidi kroz veću prisutnost svijetlo zelene boje. Kvaliteta signala se snižava

povećanjem frekvencije. Za najčešće korištene frekvencijske pojaseve L800 i

L1800, prosječne vrijednost SINR-a za MO1 iznose 10,88 dB i 6,39 dB, dok

za MO2 iznose 4,08 dB i 3,17 dB .

Slika 31. SINR parametar za MO1 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića


54

Ukupna širina preko svih korištenih kanala definira maksimalnu (teoretsku)

moguću brzinu na silaznoj vezi. Ona također definira ukupan broj resursnih

blokova tj. ukupan broj nosilaca (Slika 35).

Slika 35. Ukupni broj nosilaca/kanala za MO1 (lijevo) i MO2 (desno)

na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića

Kao što se može vidjeti sa slike, MO1 u skoro 90% slučajeva koristi dva kanala

(npr. L800 i L1800). MO2 također u većini slučajeva (96%) koristi dva nosioca.

Iako MO2 ima veći broj raspoloživih nosioca, na ovoj lokaciji nije istaknut njihov

značaj. No, ukupna prijenosna širina ne ovisi samo o broju istovremeno

dostupnih nosioca, već ovisi i o širini pojedinog kanala. Širina prijenosnog

pojasa izravno utječe i na broj podnosilaca odnosno na broj resursnih blokova

koji se koriste. Povećanjem broja podnosilaca raste i prijenosna brzina. Za

MO1 koristi se više resursnih blokova nego za MO2 (Tablica 12.).

Na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića MO1 i MO2 u većini slučajeva koriste dvije

antene na baznoj stanici što znači da koriste MIMO 2X2.

Tablica 12. Broj RB-ova i korištenih antena na lokaciji Trg bana Josipa

Jelačića

MO1 MO2

Srednja vrijednost maksimalnog broja RB-

ova 298 163

Broj korištenih antena 2 ili 4 2 ili 4


55

Svaka LTE ćelija sadrži i parametar PCI (engl. Physical Cell ID) pomoću

kojeg se identificiraju bazne stanice eNodeB (Slika 36, Slika 37). Planiranje

PCI-a je od velike važnosti za mrežu jer njegovo ispravno dodjeljivanje može

utjecati na efikasno upravljanje resursima i QoS sustava. Za MO1 i MO2

planirani PCI je prikazan različitim bojama za pojedine frekvencije. Primjerice,

za MO1 i frekvenciju L1800 ili 2100, središte lokacije Trg bana Josipa Jelačića

pokriveno je s dvije male ćelije, a rubovi s još dodatne dvije. Položaji baznih

stanica ucrtani su na karti na temelju HAKOM interaktivne karte radijskih

postaja. Ovisno o visini postavljanja radijske postaje, mogu se definirati

(pretpostavljene) male ćelije (simbol trokut) i makro ćelije (simbol krug). MO2

za pokrivanje iste lokacije u većini slučajeva koristi pokrivanje jednom makro

ćelijom.

Slika 36. PCI parametar za MO1 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića


56

Slika 37. PCI parametar za MO2 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića

Nakon pregleda parametra koji utječu na propusnost, u nastavku se nalaze

i izmjerene vrijednosti propusnosti silazne i uzlazne veze (Slika 38). Vidljivo je

da su vrijednosti propusnosti za MO1 veće u odnosu na MO2. Prosječne

vrijednosti za MO1 iznose: oko 62 Mbit/s za silaznu i oko 25 Mbit/s za uzlaznu

vezu. Za MO2 prosječne vrijednosti propusnosti su niže i iznose oko 17 Mbit/s

za silaznu i oko 15 Mbit/s za uzlaznu vezu.

Slika 38. Propusnost silazne i uzlazne veze za MO1 (lijevo) i MO2

(desno) na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića

Modulacijska shema vezana je uz propusnost te je njihov odnos za uzlaznu

vezu za MO1 prikazan u nastavku (Slika 39). Što je viša modulacija, veća je i

propusnost. Također, ukoliko se koristi veći broj nosilaca ili veći broj antena,


57

propusnost značajno raste. Primjerice, za sustav MIMO 4X4 propusnost za

modulaciju 64QAM se povećava za 80%. Isti zaključci mogu se izvesti i za

MO2.

Slika 39. Odnos propusnosti i modulacije za MO1 na lokaciji Trg bana

Josipa Jelačića

Za uzlaznu vezu su još dodatno analizirani Power Tx i RACH Access Delay.

Prosječna vrijednost snage odašiljanja Power Tx za MO1 iznosi -5,06 dBm, a

za MO2 je -13,23 dBm. Za oba mrežna operatora vidljiva je jednaka

povezanost parametra Power Tx i RSRP (Slika 40). Što je parametar RSRP

viši, odnosno što se korisnik nalazi bliže baznoj stanici, snaga odašiljanja je

niža.

Slika 40. Odnos parametra RSRP i Power Tx na lokaciji Trg bana

Josipa Jelačića


58

Prosječna vrijednost RACH Access Delay parametra je za MO1 bila niža u

odnosu na MO2. Kašnjenje prilikom uspostave konekcije između bazne

stanice i korisničkog uređaja je za MO1 iznosilo 18,55 ms, a za MO2 33,67

ms.

3.2.2. Europski trg

Rezultati analize na lokaciji Europski trg slični su u odnosu na lokaciju Trg

bana Josipa Jelačića. Najprije su analizirani parametri silazne veze. SINR i

RSRP jedni su od važnijih parametara koji utječu na prijenosnu brzinu te je

njihova analiza prikazana u nastavku (Slika 41, Slika 42, Slika 43, Slika 44).

Rezultati su prikazani za sve korištene LTE frekvencijske pojaseve.

Slika 41. RSRP parametar za MO1 na lokaciji Europski trg


59

Slika 42. RSRP parametar za MO2 na lokaciji Europski trg

Parametar RSRP za MO2 je niži u svim frekvencijskim pojasevima u odnosu

na MO1 gdje je većinom razina signala odlična i vrlo rijetko niža od -80 dBm.

Za MO2 je vidljivo da, kako se povećava frekvencija pojasa, tako se snižava

razina signala. Prosječna RSRP vrijednost za L800 iznosi -77,63 dBm, a za

L1800 ona je znatno lošija (-84,24 dBm) te dolazi do razine gubljenja signala.

Za MO1 u frekvencijskom pojasu L800 srednja vrijednost RSRP-a je -67,91

dBm, a za L800 ona iznosi -69,82 dBm.

SINR parametar pokazuje slične rezultate kao RSRP. MO2 ima znatno niže

SINR vrijednosti za sve frekvencijske pojaseve (veća prisutnost svijetlo zelene

boje). Kvaliteta signala se snižava povećanjem frekvencije. Za najčešće


60

korišteni frekvencijski pojas L1800 prosječna vrijednost za MO1 iznosi 12,62

dB, dok za MO2 ona iznosi 5,85 dB.

Slika 43. SINR parametar za MO1 na lokaciji Europski trg

Slika 44. SINR parametar za MO2 na lokaciji Europski trg


62

veći broj raspoloživih nosioca. Broj raspoloživih nosioca povezan je s brojem

resursnih blokova koji je za MO1 veći u odnosu na MO2. (Tablica 13).

Na lokaciji Europski trg MO1 uvijek koristi dvije antene na baznoj stanici što

znači da se koristi MIMO 2X2. Za MO2 broj antena varira između jedne, dvije

i četiri antene. U većini slučajeva se ipak koriste dvije antene.

Tablica 13. Broj RB-ova i korištenih antena na lokaciji Europski trg

MO1 MO2


ova 275 232

Broj korištenih antena 2 1, 2, 4

Parametar PCI identificirao je ćelije bazne stanice na lokaciji (Slika 47, Slika

48). Svaka boja na karti predstavlja jedan PCI. Vidljivo je da je Europski trg za

MO1 pokriven s dvije male ćelije – dva sektora, a za MO2 se u većini slučajeva

za središte lokacije koristi pokrivanje jednom makro ćelijom.

Slika 47. PCI parametar za MO1 na lokaciji Europski trg


63

Slika 48. PCI parametar za MO2 na lokaciji Europski trg

Razina i kvaliteta signala, broj nosilaca i antena te modulacija odredili su

konačne vrijednosti propusnosti za silaznu i uzlaznu vezu (Slika 49). Slično

kao i na prethodnoj lokaciji, vrijednosti propusnosti za MO1 su veće u odnosu

na MO2. Prosječne vrijednosti za MO1 iznose: oko 150 Mbit/s za silaznu i oko

45 Mbit/s za uzlaznu vezu. Za MO2 prosječne vrijednosti iznose oko 85 Mbit/s

za silaznu i oko 29 Mbit/s za uzlaznu vezu.


64


(desno) na lokaciji Europski trg

Za uzlaznu vezu još su analizirani parametri Power Tx, RACH Access Delay

i prosječna modulacija (Tablica 14). Prosječna korištena modulacija za oba

operatora je jednaka (64QAM). Snaga odašiljanja je za MO1 niža, što je

posljedica bolje razine signala. Parametar RACH Access Delay ima također

niže vrijednosti za MO1.

Tablica 14. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Europski trg

najčešće korištena modulacija

Power Tx RACH Access Delay

MO1 64QAM -13,39 dBm 13,15 ms

MO2 64QAM -4,15 dBm 15,75 ms

3.2.3. Fuliranje

Na lokaciji Fuliranje razina i kvaliteta signala na DL su bili bolji kod operatora

MO1 (Tablica 15, Tablica 16). Za sve frekvencijske pojaseve, MO1 ima veće

postotke za pokrivenost razinom signala većom od -96 dBm. Kvaliteta signala

je također za sve frekvencijske pojaseve u većem postotku viša od 5dB za

MO1. Istovremeno su oba operatora najčešće koristila visoke redove

modulacije (16QAM i više).

Tablica 15. Parametri RSRP i SINR za MO1 na lokaciji Fuliranje

MO1 L800 L1800 L2100

RSRP (> -96dBm) 99% 96% 92%

SINR (> 5dB) 65% 66% 84%


65

Najčešće korištena modulacija

64QAM ili 256QAM

16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

Tablica 16. Parametri RSRP i SINR za MO2 na lokaciji Fuliranje

MO2 L800 L1800 L1800 L2100 L2600

RSRP (> -96dBm)

97% 57% 63% 69% 14%

SINR(> 5dB)

33% 38% 32% 55% 4%


16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

64QAM ili 256QAM

16QAM ili 64QAM

MO2 je na ovoj lokaciji koristio više nosioca, više antena te je njegova srednja

vrijednost maksimalnog broja resursnih blokova također veća u odnosu na

MO1 (Tablica 17). Dakle MO2 je uvijek koristio MIMO 4X4, a MO1 je u većini

slučajeva koristio MIMO 2x2.

Tablica 17. Broj RB-ova, korištenih antena i nosioca na lokaciji Fuliranje

MO1 MO2


ova 244 262

Broj korištenih antena 2,4 4

Najčešće korištenih nosioca

3 (u 55% mjerenja) 4 (u 75% mjerenja)

Sukladno izmjerenim vrijednostima, u nastavku je prikazana i prosječna

propusnost na ovoj lokaciji (Slika 50). I u ovom slučaju, vrijednosti propusnosti

za MO1 su puno veće u odnosu na MO2. Prosječne vrijednosti za MO1 iznose:

oko 134 Mbit/s za silaznu i oko 36 Mbit/s za uzlaznu vezu. Za MO2 prosječne

vrijednosti iznose oko 65 Mbit/s za silaznu i oko 24 Mbit/s za uzlaznu vezu.


66


(desno) na lokaciji Fuliranje


52). Svaka boja na karti predstavlja jedan PCI. MO1 središte lokacije Fuliranje

pokriva s dvije makro ćelije. Sjeveroistočna strana lokacije pokrivena je s

malom ćelijom koja se prostire od lokacije Zrinjevac. MO2 većinu lokacije

prekriva s jednom makro ćelijom.

Slika 51. PCI parametar za MO1 na lokaciji Fuliranje


67

Slika 52. PCI parametar za MO2 na lokaciji Fuliranje

Rezultati analiziranih parametara silazne veze nalaze se u nastavku

(Tablica 18). Prosječna korištena modulacija za oba operatora je jednaka

(64QAM). Za MO1 je snaga odašiljanja viša u odnosu na MO2 te je kašnjenje

RACH Access Delay manje.

Tablica 18. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Fuliranje



MO1 64QAM 2,05 dBm 12,86 ms

MO2 64QAM -0,93 dBm 15,26 ms

3.2.4. Ledeni park (Trg kralja Tomislava)

Rezultati analize parametara silazne veze na lokaciji Ledeni park prikazani

su u nastavku. Slično kao i na ostalim lokacijama, parametri razine i kvalitete

signala na DL su bili bolji kod operatora MO1 (Tablica 19, Tablica 20). Za sve

frekvencijske pojaseve, MO1 ima uvijek razinu signala veću od -96 dBm. MO2

ima također izvrsne razine signala na svim pojasevima osim L2600. Kvaliteta

signala za MO1 je također za sve frekvencijske pojaseve u većem postotku

viša od 5 dB. Istovremeno su oba operatora koristila istu modulacijsku shemu

16QAM ili 64QAM.


68

Tablica 19. Parametri RSRP i SINR za MO1 na lokaciji Ledeni park

MO1 L800 L1800 L2100

RSRP (> -96dBm) 100% 100% 100%

SINR (> 5dB) 64% 93% 98%


16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

Tablica 20. Parametri RSRP i SINR za MO2 na lokaciji Ledeni park

MO2 L800 L1800 L1800 L2100 L2600

RSRP (> -96dBm)

100% 99% 100% 98% 33%

SINR(> 5dB)

67% 72% 61% 19% -


16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

- -

MO2 je na ovoj lokaciji koristio više nosioca i više antena (Tablica 21). Dakle

MO2 je u većini mjerenja koristio MIMO 4X4, a MO1 je koristio MIMO 2x2.

Tablica 21. Broj korištenih antena i nosioca na lokaciji Ledeni park

MO1 MO2

Broj korištenih antena 2 2, 4



Propusnost za lokaciju Ledeni park je prikazana u nastavku te je ona kao i

na ostalim lokacija viša za MO1 (Slika 53). Prosječne vrijednosti za MO1

iznose: oko 130 Mbit/s za silaznu i oko 47 Mbit/s za uzlaznu vezu. Za MO2

prosječne vrijednosti iznose oko 85 Mbit/s za silaznu i oko 24 Mbit/s za uzlaznu

vezu.


69


(desno) na lokaciji Ledeni park


55). Svaka boja na karti predstavlja jedan PCI. MO1 lokaciju Ledeni park

prekiva s dvije male ćelije, a MO2 s jednom makro ćelijom,

Slika 54. PCI parametar za MO1 na lokaciji Ledeni park


70

Slika 55. PCI parametar za MO2 na lokaciji Ledeni park



(64QAM). Za MO1 je snaga odašiljanja viša u odnosu na MO2 te je kašnjenje

RACH Access Delay manje.

Tablica 22. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Ledeni park



MO1 64QAM -7,46 dBm 12,75 ms

MO2 64QAM -3,75 dBm 19,42 ms

3.2.5. Park Zrinjevac

U parku Zrinjevac je razina signala za MO1 bila veća u odnosu na MO2, ali

je kvaliteta signala bila bolja kod MO2 (Tablica 23, Tablica 24) za sve

frekvencijske pojaseve. Sukladno tome je MO2 u većini slučajeva koristi viši

red modulacije (16QAM ili 64QAM).

Tablica 23. Parametri RSRP i SINR za MO1 na lokaciji Zrinjevac

MO1 L800 L1800 L2100

RSRP (> -96dBm) 100% 99% 100%

SINR (> 5dB) 25% 3% 4%


71


QPSK ili 16QAM

16QAM ili 64QAM

QPSK ili 16QAM

Tablica 24. Parametri RSRP i SINR za MO2 na lokaciji Zrinjevac

MO2 L800 L1800 L1800 L2100 L2600

RSRP (> -96dBm)

99% 37% 68% 50% 5%

SINR(> 5dB)

61% 31% 25% 36% -


16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

- -

Broj korištenih antena i nosioca se na ovoj lokaciji ne razlikuje previše.

Najčešće se koriste četiri antene (MIMO 4x4) te četiri nosioca (Tablica 25).

Tablica 25. Broj korištenih antena i nosioca na lokaciji Zrinjevac

MO1 MO2

Broj korištenih antena 4 2, 4



Vrijednosti propusnosti na ovoj lokaciji su prikazane u nastavku za MO1 i

MO2 (Slika 56). Propusnost za MO1 je veća na uzlaznoj i silaznoj vezi.

Prosječne vrijednosti za MO1 iznose: oko 108 Mbit/s za silaznu i oko 41 Mbit/s

za uzlaznu vezu. Za MO2 prosječne vrijednosti iznose oko 83 Mbit/s za silaznu

i oko 28 Mbit/s za uzlaznu vezu.


72


(desno) na lokaciji Zrinjevac


58). Svaka boja na karti predstavlja jedan PCI. MO1 lokaciju Zrinjevac pokriva

jednom malom ćelijom, a MO2 s dvije makro ćelije.

Slika 57. PCI parametar za MO1 na lokaciji Zrinjevac


73

Slika 58. PCI parametar za MO2 na lokaciji Zrinjevac


(Tablica 26). Kod MO1 je veća snaga odašiljanja. Oba mrežna operatora u

većini mjerenja koriste modulaciju 64QAM.

Tablica 26. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Zrinjevac


Power Tx

MO1 64QAM 4,58 dBm

MO2 64QAM 2,76 dBm

3.2.6. Strossmayerovo šetalište

Na lokaciji Strossmayerovo šetalište razina i kvaliteta signala na DL su bili

bolji za operatora MO1 (Tablica 27, Tablica 28). Za sve frekvencijske

pojaseve, MO1 ima veće postotke za pokrivenost razinom signala većom od -

96 dBm. Kvaliteta signala je također za sve frekvencijske pojaseve osim L800

u većem postotku viša od 5 dBm za MO1. Istovremeno su oba operatora

najčešće koristila više redove modulacije (16QAM i 64QAM).

Tablica 27. Parametri RSRP i SINR za MO1 na lokaciji Strossmayerovo

šetalište

MO1 L800 L1800 L2100


74

RSRP (> -96dBm) 100% 99% 96%

SINR (> 5dB) 31% 85% 94%


16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM


šetalište

MO2 L800 L1800 L1800 L2100 L2600

RSRP (> -96dBm)

99% 89% 88% 80% 43%

SINR(> 5dB)

41% 45% 49% 25% -


16QAM ili 64QAM

16QAM ili 64QAM

QPSK - -

MO2 je na ovoj lokaciji koristio više nosioca (četiri), više antena (najčešće

četiri) te je njegova srednja vrijednost maksimalnog broja resursnih blokova

također veća u odnosu na MO1 (Tablica 29). MO1 je u većini slučajeva koristio

dva nosioca i MIMO 2x2.

Tablica 29. Broj RB-ova, korištenih antena i nosioca na lokaciji

Strossmayerovo šetalište

MO1 MO2


ova 236 248

Broj korištenih antena 2,4 1,4



Sukladno izmjerenim vrijednostima, u nastavku je prikazana i prosječna

propusnost na ovoj lokaciji (Slika 59). Kao i na ostalim spomenutim lokacijama,

vrijednosti propusnosti za MO1 su puno veće u odnosu na MO2. Prosječne

vrijednosti za MO1 iznose: oko 144 Mbit/s za silaznu i oko 43 Mbit/s za uzlaznu

vezu. Za MO2 prosječne vrijednosti iznose oko 71 Mbit/s za silaznu i oko 21

Mbit/s za uzlaznu vezu.


75


(desno) na lokaciji Strossmayerovo šetalište


61). Svaka boja na karti predstavlja jedan PCI. MO1 lokaciju Strossmayerovo

šetalište pokriva s šest ćelija (jedna makro i pet malih ćelija). MO2 pokriva ovu

lokaciju s jednom makro ćelijom.

Slika 60. PCI parametar za MO1 na lokaciji Strossmayerovo šetalište


76

Slika 61. PCI parametar za MO2 na lokaciji Strossmayerovo šetalište



(64QAM). Za MO1 je snaga odašiljanja puno niža u odnosu na MO2 te je

kašnjenje RACH Access Delay manje.

Tablica 30. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Strossmayerovo

šetalište



MO1 64QAM -10,18 dBm 13,35 ms

MO2 64QAM 0,04 dBm 16,49 ms

3.3. Rasprava

Mobilni operatori kontinuirano prate uvjete u mreži i kvalitete signala kako

bi korisnicima osigurali učinkovito korištenje spektra, maksimalni kapacitet i

postizanje visoke propusnosti pružajući pri tome visoku iskustvenu kvalitetu.

Pokazalo se da postoji nekoliko ključnih faktora za osiguravanje dobrih uvjeta

u mreži:

1. Modulacijska shema,

2. Širina propusnog pojasa te

3. Broj korištenih antena.


77

U ovom istraživanju analizirana su mjerenja sa šest lokacija u gradu

Zagrebu te su uspoređene performance mobilnih mrežnih operatora od kojih

jedan u mreži primjenjuje pokrivanje makro ćelijama, a drugi koristi koncept

malih ćelija. Pokrivanje makro ćelijama je na većini lokacija rezultiralo nižom

razinom i lošijom kvalitetom signala. Niža razina signala nije utjecala na

ukupnu performancu jer se sve lokacije na kojima su rađena mjerenja nalaze

u urbanoj sredini gdje je razina signala jako dobra i u većini slučajeva iznad -

95dBm. S druge strane SINR je značajno utjecao na ukupnu propusnost. Zbog

manje udaljenosti između bazne stanice i korisničkog uređaja, male ćelije

pokazale su bolju kvalitetu signala. Jedina iznimka je lokacija Zrinjevac gdje

su SINR vrijednosti za MO1 niže u odnosu na MO2.

Kvaliteta signala SINR povezana je s modulacijom (Slika 62). Analizom svih

lokacija se pokazalo da se u većini slučajeva za viši SINR javlja viši stupanj

modulacije. Niži stupnjevi modulacije posljedica su interferencije ili šuma koji

se može javiti u mreži. Kako su više modulacije poput 64QAM manje tolerantne

na šum i interferenciju, one se koriste samo u slučajevima kada je kvaliteta

signala visoka tj. kada se korisnički uređaj ne nalazi na rubu ćelije. Problem

interferencije može se smanjiti korištenjem MIMO sustava i beamforminga.

MO1 je na skoro svim lokacijama koristio MIMO 2x2, dok je MO2 koristio MIMO

4x4. Na tragu povećanja korištenih antena je i novi koncept masivni MIMO

kojeg zagovara nadolazeća 5G mreža. Zahvaljujući veliko broj korištenih

antena na prijamnoj i odašiljačkoj strani, ukupna propusnost može se značajno

povećati. Korištenje masivnog MIMO sustava, visokih stupnjeva modulacije

(npr. 128QAM ili 256QAM) i malih ćelija put je ka ostvarenju gigabitnih brzina

za krajnje korisnike [55].


78

Slika 62. Odnos modulacije i parametra SINR

Nadalje, performance mrežnih operatora ovise i o ukupnoj prijenosnoj širini

koja definira maksimalnu prijenosnu brzinu. Iako MO2 ima više dostupnih

nosioca, njihova prijenosna širina je u većini slučajeva manja u odnosu na

širine nosioca kod MO1 pa je ukupna prijenosna širina kod oba operatora

jednaka (75 MHz). Dakle, maksimalna prijenosna brzina ovisi o broju nosilaca,

ali i o njihovoj prijenosnoj širini. Sukladno tome je na svim lokacijama pokazano

da veći broj korištenih nosilaca rezultira većim brojem korištenih resursnih

blokova. Na ukupan broj resursnih blokova utjecala je agregacija nosilaca te

su stoga njihove vrijednosti više nego što to definira Tablica 2.

Korišteni frekvencijski spektar je za mrežne operatore ograničen resurs. U

tom smislu korištenje malih ćelija omogućava da se isti spektar iskoristi više

puta i to na način da svaka ćelija pokriva relativno mali radijus. Ovime se

povećava kapacitet i spektralna učinkovitost sustava. Ukoliko se tome nadoda

i veća kvaliteta signala kod malih ćelija, propusnost se značajno povećava. Za

istu širinu frekvencijskog pojasa od 20 MHz i MIMO 2X2, MO1 i MO2 u pojasu

L800 imali su različite propusnosti. U nastavku je prikazan njihov omjer

propusnosti za lokaciju Europski trg (Slika 63). MO1 ima bolju kvalitetu signala

(koristi pokrivanje malim ćelijama), a samim time ima i veću propusnost u

odnosu na MO2. Propusnost kod MO1 je više nego dva puta veća u odnosu

na MO2.


79

Slika 63. Ovisnost propusnosti o parametru SINR

Prosječna propusnost za silaznu i uzlaznu vezu na svim lokacijama je veća

kod MO1 (Tablica 31). Dakle, može se zaključiti da se primjenom koncepta

malih ćelija ukupna prosječna propusnost na silaznoj vezi može povećati za

23-74%, a na uzlaznoj vezi 32-51% (ovisno o lokaciji). Slični rezultati pokazani

su u istraživanju [55], gdje je korištenje malih ćelija rezultiralo povećanjem

performance i prijenosne brzine za 91,67%.

Tablica 31. Povećanje propusnosti kod MO1 na svim lokacijama

Lok1 Lok2 Lok3 Lok4 Lok5 Lok6

Povećanje propusnosti MO1 u odnosu na MO2 na DL (%)

73 43 52 35 23 51

Povećanje propusnosti MO1 u odnosu na MO2 na UL (%)

40 33 33 49 32 51

Važan aspekt predstavlja i snaga odašiljanja. Rezultati mjerenja pokazali su

da je snaga odašiljanja UE-a kod MO1 na tri od ukupno šest lokacija puno

manja u odnosu na MO2. To je posljedica korištenja malih ćelija kod MO1 gdje

one odašilju manjom snagom (bazna stanica se nalazi bliže korisničkom

uređaju). Na ostalim lokacijama je u većini slučajeva razlika između RSRP

razina kod MO1 i MO2 niska, što je rezultiralo manjim razlikama u snazi

odašiljanja. Kada se uzmu u obzir veliki događaji i EM zračenje, postavlja se

pitanje je li bolje malu ćeliju postaviti na manju visinu i time ostvariti veće EM

polje male ćelije, ali istovremeno manje EM polje kojem smo izloženi od strane

drugih uređaja u blizini ili na veću visinu gdje će EM polje bazne stanice biti

niže, ali EM polje od strane drugih UE više. Ovo područje se još uvijek istražuje


80

te je trenutno pokazano da male ćelije emitiraju manje elektromagnetskog

zračenja u odnosu na makro ćelije. U slučaju implementacije malih stanica u

Hrvatskoj, postoje dodatna ograničenja što se tiče dozvoljenih razina

elektromagnetskog zračenja [74] (Slika 64 - usklađena granica gustoće

snage). Primjerice, ukoliko je udaljenost antene i korisnika 5,6m maksimalna

snaga može iznositi 5W. Isti iznos snage u ostalim državama koje nemaju

ograničenja može se javiti na puno manjoj udaljenosti tj. na 0,6m. Na ovaj

način je broj postavljenih baznih stanica u Hrvatskoj ograničen na specifičnom

području, a samim time su ograničene i performance u mreži.

Slika 64. Ovisnost udaljenosti korisnika i bazne stanice u odnosu na

odašiljačku snagu bazne stanice [75]

Uzevši u obzir sve navedene podatke, može se zaključiti da je korištenje

malih stanica rezultiralo većom razinom i kvalitetom signala, nižim snagama

odašiljanja kod korisničkog uređaja i znatno višim prijenosnim brzinama. Slični

rezultati pokazani su i u istraživanju [76] gdje je korištenje malih ćelija povećalo

EM polje bazne stanice (silazna veza), a smanjilo EM polje na uzlaznoj vezi

(korisnički uređaj) za 5 do 17 puta. Na taj način je ujedno istaknut

proporcionalni odnos EM zračenja i parametra RSRP na silaznoj vezi te EM

zračenja i parametra Power Tx na uzlaznoj vezi.

Emulacija izmjerenih mrežnih performanci u laboratorijskom okruženju

81

4. Emulacija izmjerenih mrežnih performanci u laboratorijskom okruženju

Nakon što su analizirane performance mreže četvrte generacije u

komercijalnoj pokretnoj mreži na mjestima gdje se okuplja veći broj korisnika,

implementirana je njihova emulacija u laboratorijskom okruženju. Cilj je testirati

utjecaj mrežnih uvjeta na performance aplikacijske razine koje utječu na

iskustvenu kvalitetu specifične usluge.

4.1. Utjecaj mrežnih uvjeta na performance aplikacijske razine

Kako bi se zadovoljili visoki zahtjevi višemedijskih i stvarno-vremenskih

usluga, klase usluga koje su se koristile u 3G-u morale su se nadograditi.

Naime, u 3G tehnologiji postojale su četiri klase usluga koje su se uvođenjem

LTE tehnologije nadogradile na devet QoS profila/identifikatora (engl. QoS

Class Identifiers, QCI) koji imaju jasno definirane ciljane performance [77].

Primjerice, govorna komunikacija ima veći prioritet od videa ili kašnjenje video

prijenosa uživo ne smije biti veće od 150 ms. U kontekstu mobilnih mreža, QoS

opisuje sposobnost mreže da pruži uslugu s osiguranom razinom usluge tj.

sposobnost mreže da ispuni specifikacije razine usluge (engl. Service Level

Specification, SLS). Ove specifikacije su definirane između korisnika i

mrežnog operatera (pružatelja usluge) ugovorom o razini usluge (engl. Service

Level Agreement, SLA). S druge strane QoE se odnosi na subjektivnu

percepciju kvalitete od strane krajnjeg korisnika.

Svaka aplikacija ima različite zahtjeve za upravljanjem prometom kojeg

generira. S druge strane, telekomunikacijska mreža mora moći prenijeti taj

generirani promet sukladno navedenim zahtjevima. Oni se izražavaju raznim

parametrima kvalitete usluge, a neki od najvažnijih su: propusnost, gubitak

paketa, kašnjenje i kolebanje kašnjenja (engl. jitter). Ovi parametri direktno

utječu na parametre kvalitete na aplikacijskoj razini (npr. vrijeme učitavanja,

zastajkivanje videa, vrijeme uspostave poziva, itd) i time na korisnikov QoE.

Korisnikova iskustvena kvaliteta ovisi o radijskim uvjetima u radijskoj pristupnoj


82

mreži. Radijski resursi dijele se između svih aktivnih korisnika u ćeliji te je

svakom korisniku dodijeljen dio ukupne širine propusnog pojasa. On ovisi o

mrežnim faktorima kao što su SINR, RTT, slabljenje signala i količina

istovremenog prometa. Istovremeno, korisnikov QoE ovisi i o tipu uređaja,

audio i video kodeku, tipu sadržaja koji se prenosi i sličnim faktorima [79].

QoE se može izražavati pomoću kvalitativnih parametara KQI (engl. Key

Quality Indicators), a QoS pomoću kvantitativnih parametara KPI. Primjer KQI

parametra je video rezolucija, vrijeme učitavanja web stranice i video stalling,

dok KPI parametri mogu biti primjerice kašnjenje, gubitak paketa ili kolebanje

kašnjenja [80]. Povezanost između QoE i QoS može se prikazati na primjeru

video prijenosa (Tablica 32). Tablica 32 prikazuje odnos komponenti KQI i KPI

te se njihova ovisnost u tablici prikazuje znakom „x“. Primjerice, audio/video

kvaliteta ovisi o propusnosti, kašnjenju, kolebanju kašnjenja, postotku

izgubljenih paketa, uspješnoj mobilnosti prilikom prebacivanja te iskoristivosti

mrežnog kapaciteta.

Tablica 32. Odnos KQI i KPI komponenti na primjeru video prijenosa [80]

KQI

KPI

E-UTRAN EPC

Pris

tupa

čnos

t

Mog

ućno

sti

zadr

žava

nja

(engl.

Pro

pusnost

Kašn

jenj

e

Kole

banje

ka

šnje

nja

Gubitak

paketa

Dostu

pnost

ćelije

Mobiln

ost

Pris

tupa

čnos

t

Mobiln

ost

Iskoristivost

Vrijeme spajanja (uspostava sesije) x x x

Dostupnost (sesija aktivna)

x x

Video/audio kvaliteta (sesija aktivna)

x x x x x

Vrijeme odziva (sesija aktivna) x x x x

Iz svega navedenog jasno je vidljiva međuovisnost kvalitete usluge i

iskustvene kvalitete. Cilj svake mreže i usluge je postizanje maksimalne

iskustvene kvalitete, a kvaliteta usluge jedan je od faktora koji omogućava


83

postizanje tog cilja što efikasnije. Upravo iz tog razloga kod planiranja i

optimizacije mreže, mrežni operatori ne uzimaju u obzir samo postavljene

tehničke zahtjeve, već i korisnikovo opažanje kvalitete usluge. Iskustvena

kvaliteta korisnika je mrežnom operatoru izravna povratna informacija o tome

koje je stvarno stanje u mreži.

Važno je također napomenuti da izvrstan mrežni QoS ne mora uvijek

rezultirati boljim QoE-om. Primjerice, izvrsna propusnost na jednom dijelu

mreže neće pomoći korisniku na drugom kraju mreže gdje je slaba

pokrivenost. Dakle, zahvaljujući QoS mehanizmima može se smanjiti

prosječno kašnjenje ili varijacija kašnjenja, no bitna je i krajnja iskustvena

kvaliteta korisnika. Za osiguravanje iste bitno je osigurati potrebnu razinu QoS-

a [81].

S obzirom na svakodnevno povećanje mrežnog prometa, a samim time i

korisničkih zahtjeva za aplikacijama i uslugama, zadovoljavanje kvalitete

usluge postaje izazov za mrežne operatore. Ovo dovodi do razvoja 5G mreže

koja bi zahvaljujući boljim performancama trebala dovesti QoS i QoE na puno

višu razinu.

4.2. Testiranje i analiza odabranih višemedijskih usluga

U svrhu testiranja performance višemedijskih usluga u emuliranom

mrežnom okruženju odabrana je usluga prijenosa video sadržaja uživo putem

mobilne aplikacije Twitch [91]. Twitch je platforma koja omogućuje dijeljenje i

prikazivanje video sadržaja prvobitno u svijetu videoigara, ali i u drugim

područjima (umjetnost, glazba, prijenosi s velikih događanja i sl.).

Pomoću prikupljenih i analiziranih podataka iz prethodnih poglavlja

konfigurirano je testno okruženje (Slika 65). Ono se sastojalo od računala

(Računalo 1) na kojem je pokrenut operacijski sustav FreeBSD te program

IMUNES [82] pomoću kojeg se manipulira propusnost mrežne poveznice. Na

mobilnom uređaju Samsung Galaxy 8 pokrenuta je aplikacija Twitch pomoću

koje se uživo prenosio video sadržaj u rezoluciji 1280x720. Na drugom


84

računalu (Računalo 2), na kojem je pokrenut operacijski sustav Windows 10,

se putem web preglednika Google Chrome gledalo strujanje video prijenosa

uživo koje se prenosilo s mobilnog uređaja. Računalo 2 je bilo spojeno na

Internet prosječne mrežne brzine 160 Mbit/s na silaznoj vezi i 870 Mbit/s na

uzlaznoj vezi, što predstavlja izvrsne mrežne uvjete. Na tom računalu su se

putem skripte prikupljali parametri aplikacijske razine (rezolucija, FPS, brzina

prijenosa).

Slika 65. Arhitektura testirane okoline

U programu IMUNES koristila se jednostavna topologija mreže koja se

sastojala od jednog računala s dvije mrežne kartice (Slika 66).

Slika 66. Topologija mreže koja se koristila

Pomoću skripte za manipulaciju propusnosti (Slika 67) regulirana je vrijednost

propusnosti mrežnog prometa (u programu IMUNES to je parametar

Bandwidth koji se odnosi na uzlaznu i silaznu vezu). Ona je poprimala

vrijednosti izmjerene propusnosti uzlazne veze za MO1 i MO2. Nove


85

vrijednosti propusnosti postavljale su se svake milisekunde. Za MO1 prosječna

vrijednost propusnosti iznosila je 25 Mbit/s, a za MO2 15 Mbit/s.

Slika 67. Skripta za manipulaciju propusnosti

Parametri aplikacijske razine prikupljeni su na Računalu 2 putem web

preglednika Google Chrome i skripte koja dohvaća statističke podatke video

zapisa (Slika 68). Skripta je automatizirana i prikuplja podatke svake sekunde.

Računalo 2 se koristilo jer se putem mobilnog uređaja nisu mogli prikupiti

parametri aplikacijske razine. S obzirom na izvrsne mrežne uvjete u kojima se

ono nalazilo, može se pretpostaviti da su izmjereni podaci aplikacijske razine

ekvivalentni podacima koji bi se prikupili na strani mobilnog uređaja koji

prenosi video sadržaj uživo.

Slika 68. Skripta za prikupljanje parametara aplikacijske razine

Testiranje se sastojalo od sljedećih koraka:

1. Pokretanje skripte za manipulaciju propusnosti na Računalu 1,

2. Pokretanje prijenosa uživo putem aplikacije Twitch na mobilnom

uređaju,

3. Prikupljanje parametara aplikacijske razine na Računalu 2 koje

obuhvaća:


86

a. Pregledavanje strujanja video prijenosa uživo (s mobilnog

uređaja) putem web stranice Twitch.tv u web pregledniku Google

Chrome,

b. Omogućavanje opcije „Show Video Stats“ na stranici Twitch.tv te

c. Pokretanje JavaScript skripte za prikupljanje parametara

aplikacijske razine u Alatu za razvojne programere web

preglednika Google Chrome.

4. Analiza prikupljenih podataka.

Od prikupljenih podataka aplikacijske razine analiziran je parametar brzine

prijenosa (engl. bitrate) za oba mrežna operatora MO1 i MO2 (Slika 69). Važno

je napomenuti da se tijekom mjerenja pokretanje skripti i video prijenosa uživo

pokušalo realizirati u što kraćem vremenskom razmaku kako bi u rezultatima

odstupanje na vremenskoj osi bilo što kraće. Iz tog razloga je moguće

minimalno odstupanje i pomak rezultata lijevo ili desno po vremenskoj osi x.

Slika 69. Odnos propusnosti i brzine prijenosa izmjerenih u

laboratorijskom okruženju

Iz prikazanih rezultata vidljivo je da pad propusnosti nije značajno utjecao na

brzinu prijenosa. Naime, brzina prijenosa je u početku linearno rasla te se

nakon toga ustalila oko specifične vrijednosti neovisno o propusnosti. Za oba

mrežna operatora ta vrijednost je iznosila oko 2600 kbit/s. Također, može se

zaključiti da se u ovakvim mrežnim uvjetima video prijenos uživo može odvijati

bez većih smetnji i prekida te da je prosječna propusnost (u uzlaznom smjeru)

od minimalno 15 Mbit/s dovoljna za dobru iskustvenu kvalitetu korisnika koji


87

prenosi video prijenos uživo. Ovi zaključci vrijede za video prijenos uživo uz

rezoluciju 1280x720 te FPS (engl. frames per second) između 24 i 28. Važno

je napomenuti da se u laboratorijskom okruženju koristila simulacija jednog

video prijenosa uživo (od strane jednog korisnika). U slučaju većeg broja

paralelnih prijenosa, može se pretpostaviti smanjenje brzine prijenosa s

obzirom na povećano opterećenje mreže.

Utjecaj 5G mreže na mrežne performance i kvalitetu naprednih umreženih usluga na

događanjima s velikim brojem okupljenih korisnik

88

5. Utjecaj 5G mreže na mrežne performance i kvalitetu naprednih umreženih usluga na događanjima s velikim brojem okupljenih korisnik

Trenutna 4G mreža uvelike je poboljšala performance mreže u odnosu na

svoje prethodnike. No isto tako 4G mreža nije uvijek dovoljna kako bi se

osigurali potrebni mrežni zahtjevi i pripadna iskustvena kvaliteta korisnika. Kao

što je prikazano u prethodnim poglavljima, veliki izazov predstavljaju događaji

koji okupljaju veliki broj korisnika, gdje glavno usko grlo predstavljaju

ograničeni radijski resursi. Prema [83], predviđa se povećanje podatkovnog

prometa u mobilnim mrežama po godišnjem rastu od 40% do 2023. godine što

predstavlja osam puta veći podatkovni promet na pojedinom web sjedištu u

odnosu na trenutne količine prometa. Sukladno predviđanjima jasno je vidljivo

kako se mobilne mreže moraju dodatno razvijati i proširivati kako bi zadovoljile

veće zahtjeve u mreži. Na tom tragu se već od 2013. godine počelo razmišljati

o razvoju nove tehnologije, nove 5G mreže [84].

Pojavom nove generacije mobilnih mreža, prijenosna brzina podataka se

minimalno udvostručuje. Tako su pred novu 5G tehnologiju postavljeni sljedeći

zahtjevi [85]:

• 1 ~ 10 Gbit/s brzina prijenosa podataka (oko deset puta veće u

odnosu na 150 Mbit/s u LTE mreži),

• vrijeme odziva od 1 ms (oko 10 puta manje u odnosu na 10 ms u LTE

mreži),

• visoka propusnost (omogućavanje povezivanja većeg broja uređaja

velike propusnosti na duže vremensko razdoblje i na specifičnom

području),

• velik broj povezanih uređaja (povezivanje tisuće uređaja

istovremeno),

• dostupnost od 99.999%,

• 100% pokrivenost „u svako vrijeme – na svakom mjestu“,



89

• redukcija korištenja energije za skoro 90% (razvoj zelene

tehnologije) te

• visoka izdržljivost baterije.

Kako bi se zadovoljili gore navedeni zahtjevi potrebno je redizajnirati

arhitekturu mobilnih mreža i uvesti nove tehnologije koje će zadovoljiti nove

mrežne zahtjeve. U 5G mreži predstavljene su sljedeće potencijalne

tehnologije [86]:

1. Masivni MIMO (engl. Massive MIMO) – korištenje velikog broja

odašiljačkih i prijemnih antena istovremeno (npr. 128 antena),

2. Upravljanje smetnjama (engl. Interference Management),

3. Dijeljenje spektra (engl. Spectrum Sharing),

4. Guste mreže (engl. Ultra Dense Networks) – velik broj gusto

raspoređenih malih ćelija,

5. Više pristupna radijska tehnologija (engl. Multi Radio Access

Technology Association) – podrška za više različitih radijskih

tehnologija,

6. Tehnologija koja na istom kanalu istovremeno šalje i prima signal

(engl. Full Duplex Radios),

7. Milimetarski radio valovi (engl. A Millimeter Wave Solution For 5G

Cellular Network) – korištenje radio valova visokih frekvencija koji su

pogodni za slanje velikih količina podataka te

8. Komunikacija u oblaku (engl. Cloud Tehnologies for Flexible 5G

Radio Access Networks).

Iz perspektive velikih događaja, ove nove tehnologije omogućit će puno

veće prijenosne brzine, veću pokrivenost i više istovremeno aktivnih korisnika,

a samim time i bolju iskustvenu kvalitetu. Primjerice, u istraživanju [87]

izmjerene su sljedeće propusne brzine na festivalu s nekoliko tisuća

posjetitelja:

• Za 4G mrežu je propusnost bila oko 100 Mbit/s,

• Za 5G mrežu je propusnost bila viša od 250 Mbit/s (najviši postignuti

maksimum iznosio je 590 Mbit/s).



90

Nadalje, pretpostavlja se da će 5G moći podržati milijun uređaja na jednom

km2 gdje 4G podržava oko 2000 spojenih uređaja [88]. 5G će također

korisnicima omogućiti nove usluge u kombinaciji s proširenom i virtualnom

stvarnošću. Važna komponenta 5G tehnologije je i dijeljenje mreže (engl.

network slicing) na logičke cjeline zadužene za specifične usluge. Na taj način

se primjerice mrežni resursi unutar stadiona mogu podijeliti na diskretne kriške

(engl. slice) kako bi se potrebe velikog broja aplikacija s različitim brzinama

prijenosa podataka, kašnjenjem i zahtjevima za kvalitetom usluge zadovoljile

na učinkovit način. Jedna diskretna kriška može se koristiti za video prijenos

uživo na velike televizore tijekom utakmice, dok se druga s manjim

performancama može koristiti za periodičko slanje kratkih informacija s IoT

(engl. Internet of Things) senzora [89].

Uz sve navedene prednosti, pred 5G mrežu postavljeni su i brojni izazovi.

Iako je 5G mreža osmišljena za stvaranje potpuno povezanog svijeta, od

pametnih vozila, pametne proizvodnje, poljoprivrede, unaprjeđenja u medicini

i sl., tehnologije za realizaciju njezinih zahtjeva još se istražuju. Izazov

predstavlja interferencija velikoj broja ćelija, istovremeno slanje i primanje

signala preko istog kanala, sigurnost i brojne druge komponente. Upravo iz tog

razloga 5G mreža je još uvijek u svom razvoju te se njezina potpuna

implementacija očekuje u narednim godinama. Primjerice, proizvođač mrežne

opreme Cisco pretpostavlja da će do 2023. godine 10% svih mobilnih

konekcija biti podržano s 5G mrežom [90].

Zaključak

91

6. Zaključak

4G mreža unaprijedila je radijsko sučelje u odnosu na prethodne tehnologije

i omogućila veliki napredak u vidu bržeg procesiranja i slanja podataka te bolje

učinkovitosti i skalabilnosti mreže. Zahvaljujući složenijim MIMO

konfiguracijama, modulacijama višeg reda, novim načinima prijenosa i

povećanim širinama prijenosnog pojasa, LTE (4G) zračno sučelje omogućilo

je korisnicima visoke performance sustava i teoretske brzine prijenosa do

1Gbit/s na silaznoj vezi i 500 Mbit/s na uzlaznoj vezi.

Kako se u posljednjih nekoliko godina broj korištenih uređaja u mreži

značajno povećao, mobilni mrežni promet je porastao sukladno tome. Ove

promjene su od mobilnih operatora zahtijevale dodatni angažman u vidu bolje

iskoristivosti korištenih tehnologija i optimizaciji mrežnog sučelja. Događaji na

kojima se okuplja veliki broj korisnika su mjesta koja istovremeno imaju velika

mrežna opterećenja, ali i visoka očekivanja korisnika za zadovoljavajućom

kvalitetom usluge i iskustvenom kvalitetom.

Analizom komercijalne mreže četvrte generacije na događajima koji

okupljaju veliki broj korisnika uočena je prednost korištenja malih ćelija u

odnosu na trenutno najzastupljenije makro ćelije. Poboljšanja su vidljiva

prvenstveno u porastu kvalitete i razine signala te ukupne propusnosti.

Korištenje malih ćelija na tragu je nadolazeće pete generacije mobilnih mreža

koja bi prema svojim trenutnim karakteristikama trebala dodatno poboljšati

performance te eliminirati značajne gubitke paketa i prekide konekcija.

Sukladno tome, iskustvena kvaliteta, koja trenutno ovisi o broju korisnika u

mreži, sadržaju koji se prenosi te korištenoj tehnologiji od strane mrežnog

operatera, značajno će se povećati.

________________

Literatura

92

7. Literatura

[1] Cisco Mobile Visual Networking Index (VNI) Forecast Projects 7-Fold

Increase in Global Mobile Data Traffic from 2016-2021, Cisco Newsroom,

(2019, veljača). Poveznica: https://newsroom.cisco.com/press-release-

content?articleId=1819296; pristupljeno 10. lipnja 2020.

[2] Balapuwaduge, I. A. M., Li, F. Y. Cellular Networks: An Evolution from 1G

to 4G. U: Shen, X., Lin, X., Zhang, K. Encyclopedia of Wireless Networks.

Cham: Springer, 2018.

[3] Gershon, R. A., Media, Telecommunications, and Business Strategy. 2.

izdanje. Abingdon Routledge, 2020.

[4] The 3rd Generation Partnership Project (3GPP), (2020). Poveznica:

https://www.3gpp.org/; pristupljeno 15. travnja 2020.

[5] Long term evolution (LTE), (2020). Poveznica:

https://www.etsi.org/technologies/mobile/4g; pristupljeno: 18. travnja 2020.

[6] European Telecommunications Standards Institute - ETSI TR 125 913

V9.0.0 (2010-02), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS);

LTE; Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (E-

UTRAN) (3GPP TR 25.913 version 9.0.0 Release 9). Technical Report.

(2010), str. 1-19.

https://www.etsi.org/deliver/etsi_tr/125900_125999/125913/09.00.00_60/tr_1

25913v090000p.pdf

[7] Pereira, V., Sousa, T., Mendes, P., Monteiro, E. Evaluation of Mobile

Communications: From Voice Calls to Ubiquitous Multimedia Group

Communications. Proceedings of the 2nd International Working Conference

on Performance Modelling and Evaluation of Heterogeneous Networks, HET-

NETs'04, Ilkley, Ujedinjeno Kraljevstvo, (2004), str. 1-12.

[8] Acharya, S., Petrin, G., ITU World Radiocommunication Seminar highlights

future communication technologies: Focus on international regulations for

spectrum management and satellite orbits, (2010, prosinac). Poveznica:

Literatura

93

http://www.itu.int/net/pressoffice/press_releases/2010/48.aspx#.Xpnuq8gzbb

0; pristupljeno 20. travnja 2020.

[9] Fakultet elektrotehnike i računarstva, Ekonomski fakultet (Sveučilište u

Zagrebu); Elektrotehnički fakultet (Sveučilište J.J. Strossmayera u Osijeku);

Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje (Sveučilište u Splitu),

Pogled u budućnost - Mreže i usluge nove generacije, regulatorni aspekti

mreža sljedeće generacije te uporaba digitalne dividende. Projekt suradnje s

Hrvatskom agencijom za poštu i elektroničke komunikacije, Zagreb, 2010.

[10] Simić M., Evolucija radio sistema 2, Katedra za telekomunikacije

Elektrotehničkog fakulteta Beograd. Poveznica:

http://telekomunikacije.etf.bg.ac.rs/predmeti/ms1kr/Evolucija_2.pdf;

pristupljeno 18. travnja 2020.

[11] Sauter, M. From GSM to LTE-advanced: An introduction to mobile

networks and mobile broadband. 2. izdanje. Chichester, Ujedinjeno

Kraljevstvo: Wiley, 2014.

[12] Šišul G., Odabrana poglavlja elektroničkih komunikacija - fizički sloj,

Fakultet elektrotehnike i računarstva (Sveučilište u Zagrebu), predavanja iz

predmeta: Elektroničke komunikacije.

[13] Teković A., WAN sustav: LTE, LTE Advanced, Visoko učilište Algebra

(Sveučilište u Zagrebu), predavanja iz predmeta: Bežične računalne mreže.

[14] Šuštić, D., Sve što trebate znati o bežičnom standardu WI-FI 6

(802.11AX), (2020., veljača). Poveznica: https://www.bug.hr/tehnologije/sve-

sto-trebate-znati-o-bezicnom-standardu-wi-fi-6-80211ax-13851; pristupljeno

20. travnja 2020.

[15] Frenzel , L., Fundamentals of Communications Access Technologies:

FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA, AND SDMA, (2013, siječanj). Poveznica:

https://www.electronicdesign.com/technologies/communications/article/21802

209/fundamentals-of-communications-access-technologies-fdma-tdma-

cdma-ofdma-and-sdma; pristupljeno 25. travnja 2020.

Literatura

94

[16] Dahlman, E., Parkvall, S., Sköld, J. 4G: LTE/LTE-Advanced for Mobile

Broadband. 2. izdanje. Oxford: Elsevier, 2014.

[17] Modlic, B., Grgić, S., Kos, T., Grgić, M., Šišul, G., Cvitković, M. Analiza

učinaka digitalnog odašiljanja televizije na spektar frekvencija u VHF i UHF

pojasu. Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2009.

[18] Blajić, T. LTE – nova tehnologija za mobilni širokopojasni pristup, Revija,

1 (2010), str. 62-84.

[19] Teković A. Bežićne računalne mreže : priručnik, Zagreb, Algebra, (2010)

[20] LTE Quality of Experience Modulation and MIMO, Viavi Solutions Inc.,

(2015). Poveznica: https://www.viavisolutions.com/fr-fr/literature/lte-quality-

experience-modulation-and-mimo-white-paper-en.pdf; pristupljeno 7. lipnja

2020.

[21] Modlic, B., Grgić, S., Kos, T., Grgić, M., Šišul, G. Radijske tehnologije za

širokopojasni nepokretni pristup i mjerenja. Sveučilište u Zagrebu, Fakultet

elektrotehnike i računarstva, 2008.

[22] Duverne, R., Concepts of 3GPP LTE RF Parametric Tests, (2009).

Poveznica: Agilent Technologies https://slideplayer.com/slide/5742778/;

pristupljeno 6. svibnja 2020.

[23] Akyildiz, I., Gutierrez-Estevez, D., & Reyes, E. The evolution to 4G cellular

systems: LTE-Advanced, Physical Communication, 3 (4) (2010), str. 217-244.

[24] Lee, J., Han, J., & Zhang, J. MIMO Technologies in 3GPP LTE and LTE-

Advanced, EURASIP Journal On Wireless Communications And Networking,

2009, 1 (2009), str.1-10.

[25] Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS)

radio transmission and reception, 3rd Generation Partnership Project, (2017,

travanj). Poveznica:

https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.as

px?specificationId=2412; pristupljeno 3. lipnja 2020.

Literatura

95

[26] Penttinen, Jyrki. The LTE/SAE Deployment Handbook. 1. izdanje,

Chichester, Ujedinjeno Kraljevstvo: John Wiley & Sons Ltd., 2011.

[27] Flat Network Topology, Etutorials.Org. Poveznica:

http://etutorials.org/Networking/Lan+switching+first-

step/Chapter+10.+LAN+Switched+Network+Design/Flat+Network+Topology

?view=flat/; pristupljeno 18. travnja 2020.

[28] Holma, H., Toskala, A. LTE for UMTS - OFDMA and SC-FDMA Based

Radio Access. 1. izdanje, Chippenham, Ujedinjeno Kraljevstvo: John Wiley &

Sons Ltd., 2009.

[29] The LTE Network Architecture—A Comprehensive Tutorial, Alcatel

Lucent, (2009). Poveznica:

http://www.cse.unt.edu/~rdantu/FALL_2013_WIRELESS_NETWORKS/LTE_

Alcatel_White_Paper.pdf; pristupljeno 19. travnja 2020.

[30] Sesia, S., Toufik, I., Baker, M. LTE, The UMTS Long Term Evolution: From

Theory to Practice. 1. izdanje, Chichester, Ujedinjeno Kraljevstvo: John Wiley

& Sons Ltd., 2011

[31] Firmin, F., NAS, 3GPP MCC. Poveznica:

https://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/96-nas; pristupljeno:

20. travnja 2020.

[32] Baza radiofrekvencijskog spektra za javne pokretne komunikacijske

mreže, Hrvatska regulatorna agencija za mrežne djelatnosti (HAKOM).

Poveznica: https://www.hakom.hr/default.aspx?id=192; pristupljeno: 20.

travnja 2020.

[33] LTE Frequency Bands and Spectrum Allocations, CableFree. Poveznica:

https://www.cablefree.net/wirelesstechnology/4glte/lte-frequency-bands-

spectrum-allocations/; pristupljeno: 13. svibnja 2020.

[34] B7 (2600 MHz), Halberd Bastion Pty Ltd., (2019). Poveznica:

https://halberdbastion.com/technology/cellular/4g-lte/lte-frequency-bands/b7-

2600-mhz; pristupljeno: 14.svibnja 2020.

Literatura

96

[35] The Benefits of Technology Neutral Spectrum Licences, GSMA, (2019).

Poveznica: https://www.gsma.com/spectrum/wp-

content/uploads/2019/06/Benefits-of-Technology-Neutral-Spectrum-

Licences.pdf; pristupljeno: 14. svibnja 2020.

[36] Baza radiofrekvencijskog spektra za javne pokretne komunikacijske

mreže (GSM/UMTS/LTE), Hrvatska regulatorna agencija za mrežne

djelatnosti (HAKOM). Poveznica:

https://www.hakom.hr/UserDocsImages/2019/radio_komunikacije/Baza_radio

frekvencijskog%20spektra_20190423.pdf; pristupljeno: 12. svibnja 2020.

[37] Karta pokrivenosti, Hrvatski Telekom. Poveznica:

https://www.hrvatskitelekom.hr/karte-pokrivenosti; pristupljeno: 14. svibnja

2020.

[38] Karta Pokrivenosti, A1 Hrvatska. Poveznica: https://www.a1.hr/karta-

pokrivenosti; pristupljeno: 14. svibnja 2020.

[39] Tele2 mreža, Tele2.Hr. Poveznica:

https://www.tele2.hr/kartapokrivenosti/; pristupljeno: 14. svibnja 2020.

[40] MEO Sudoeste: music and technology together in 2018, Altice Portugal

(2018, kolovoz). Poveznica: https://www.telecom.pt/en-

us/media/noticias/pages/2018/agosto/meo-sudoeste-musica-e-tecnologia-

juntas.aspx; pristupljeno: 9. travnja 2020.

[41] Temesvári, Z.M. i Maros, D. Data Transfer Rates and Data Traffic Trends

on Mobile Networks, Interdisciplinary Description of Complex Systems, 17 (1-

A) (2019), str. 26-39.

[42] Duffield, N. How dedicated Wi-Fi is transforming the music festival

experience, (2015, kolovoz). Poveznica:

https://www.itproportal.com/2015/08/16/how-dedicated-wi-fi-transforming-

music-festival-experience/; pristupljeno: 20. svibnja 2020.

[43] Ericsson Mobility report 2019, (2019, lipanj). Poveznica:

https://www.ericsson.com/49da93/assets/local/mobility-

Literatura

97

report/documents/2020/june2020-ericsson-mobility-report.pdf; pristupano: 15.

travnja 2020.

[44] Surzynskyi A., Khuda, A., What is a good upload speed for streaming?,

(2019, kolovoz). Poveznica: https://restream.io/blog/what-is-a-good-upload-

speed-for-streaming/; pristupljeno 17. travnja 2020.

[45] Nokia Solutions and Networks (NSN), High Capacity Mobile Broadband

for Mass Events. White paper, Espoo, Finska, 2013.

[46] Clement, J., Global mobile data traffic 2017-2022, (2020, veljača).

Poveznica: https://www.statista.com/statistics/271405/global-mobile-data-

traffic-forecast/; pristupljeno 17. travnja 2020.

[47] Cisco, Cisco Annual Internet Report 2018-2023. White paper, Kalifornija,

Sjedinjene Američke Države, 2020.

[48] Erel, M., Arslan, Z., Yusuf Ozcevik, Y., Canberk, B. Software-defined

wireless network (SDWN) - A new paradigm for next generationnetwork

managemet, U: Modeling and Simulation of Computer Networks and Systems.

Amsterdam: Elsevier, 2015.

[49] Shafiq, M. Z., Ji, L., Liu, A. X., Pang, J., Venkataraman, S., Wang, J.

Characterizing and Optimizing Cellular Network Performance During Crowded

Events. IEEE/ACM Transactions on Networking, 24, 3 (2016), str. 1308-1321.

[50] SquireTech Solutions, Why 3G, 4G, and LTE Cellular Networks Fail

During Disasters and Crowded Events. Poveznica:

https://squiretechsolutions.com/why-3g-4g-and-lte-cellular-networks-fail-

during-disasters-and-crowded-events/; pristupljeno 10. travnja 2020.

[51] 5G consumer potential: Busting the myths around the value of 5G for

consumers, Ericsson Consumer & IndustryLab. Poveznica:

https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/consumerlab/reports/5g-

consumer-potential; pristupljeno 10. svibnja 2020.

[52] Realistic LTE Performance: From Peak Rate to Subscriber Experience,

Motorola, (2009). Poveznica:

Literatura

98

https://www.apwpt.org/downloads/realistic_lte_experience_wp_motorola_aug

2009.pdf, pristupljeno 25. svibnja 2020.

[53] Dealing with Density: The Move to Small-Cell Architectures, Ruckus

Wireless, Inc, (2013, srpanj). Poveznica:

https://www.commscope.com/globalassets/digizuite/1523-1353-wp-dealing-

with-density.pdf?utm_source=ruckus&utm_medium=redirect; pristupljeno 5.

lipnja 2020.

[54] Mutafungwa G., Favaro J., Parker S., How Europe can accelerate network

densification for the 5G Era, Global5G.org, (2019, srpanj). Poveznica:

https://global5g.org/sites/default/files/BookletA4_5gCells.pdf; pristupljeno 4.

lipnja 2020.

[55] Alsharif, M.H., Nordin, R., Shakir, M.M. et al. Small Cells Integration with

the Macro-Cell Under LTE Cellular Networks and Potential Extension for 5G,

J. Electr. Eng. Technol, 14 (2019), str. 2455–2465

[56] Quality of services; concepts, models, objectives, dependability planning;

Terms and definitions related to the quality of telecommunication services,

ITU-T Recommendation E/800, (2018, rujan). Poveznica:

https://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-E.800-198811-

S!!PDF-E&type=items; pristupljeno 6. lipnja 2020.

[57] Bader, A., Ghazzai, H., Kadri, A., Alouini, M. Front-end intelligence for

large-scale application-oriented internet-of-things, IEEE Access, 4 (2016), str.

3257-3272.

[58] Lloret, J., Parra, L., Taha, M., Tomás, J. An architecture and protocol for

smart continuous eHealth monitoring using 5G, Computer Networks, 129, 2

(2017), str. 340-351.

[59] Tomić, I. A., Davidović, M. S., Bjeković, S. M. On the downlink capacity of

LTE cell. Proceedings of the 23rd Telecommunications Forum Telfor

(TELFOR), Belgrade, (2015), str. 181-185.

[60] Shannon–Hartley theorem, Wikipedia, the free encyclopedia, (2020,

lipanj). Poveznica:

Literatura

99

https://en.wikipedia.org/wiki/Shannon%E2%80%93Hartley_theorem;

pristupljeno 14. svibnja 2020.

[61] Sauter, M. 3G, 4G and Beyond-Bringing Networks, Devices and the Web

Together. 2. izdanje. Chichester: John Wiley & Sons Ltd., (2013).

[62] LTE Quality of Experience Modulation and MIMO, Viavi Solutions Inc.,

(2015). Poveznica: https://www.viavisolutions.com/fr-fr/literature/lte-quality-

experience-modulation-and-mimo-white-paper-en.pdf; pristupljeno 7. lipnja

2020.

[63] LTE Metrics including RSRP, RSRQ and SINR, Cable Free. Poveznica:

https://www.cablefree.net/wirelesstechnology/4glte/lte-rsrq-sinr/; pristupljeno

15. svibnja 2020.

[64] Holma, H., Toskala, A. LTE for UMTS: Evolution to LTE-Advanced,

Chichester. 2. izdanje. West Sussex, Ujedinjeno Kraljevstvo: John Wiley &

Sons Ltd., 2011.

[65] Azevedo de Almeida, D.X. Inter-Cell Interference Impact on LTE

Performance in Urban Scenarios. Diplomski rad. Tecnico Lisboa, 2013.

[66] Paolini M., Interference Management in LTE network and devices, Senza

Fili Consulting, (2012). Poveznica: https://www.sequans.com/wp-

content/uploads/2013/07/SenzaFili_InterferenceInLTE.pdf; pristupljeno 30.

svibnja 2020.

[67] Gupta, M. , Koc, A. T., Vannithamby, R. Analyzing mobile applications and

power consumption on smartphone over LTE network. Proceedings of the

2011 International Conference on Energy Aware Computing, Istanbul, (2011),

str. 1-4.

[68] Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Layer

Procedures, 3rd Generation Partnership Project, (2015, siječanj). Poveznica:


px?specificationId=2427; pristupljeno 1. svibnja 2020.

Literatura

100

[69] Haider, A., Hwang, S. Maximum Transmit Power for UE in an LTE Small

Cell Uplink, Electronics, 8 (2019), str. 796.

[70] Haider, A.; Seong-Hee, L.; Seung-Hoon, H.; Kim, D.I.; Jee, H.N. Uplink

open loop power control for LTE HetNet. In Proceedings of the URSI Asia-

Pacific Radio Science Conference (URSI AP-RASC), Seoul, Korea, 21–25

August 2016; pp. 83–85.

[71] Amirijoo, M. , Gunnarsson, F., Andrén F. 3GPP LTE Random Access

Channel Self-Optimization, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 63, 6

(2014), str. 2784-2793.

[72] Vikram K., RACH Optimization, LTE 4G/5G SON (Self Organizing

Networks), (2018, listopad). Poveznica: https://lte-

son.blogspot.com/2018/10/rach-optimization.html; pristupljeno 7. lipnja 2020.

[73] Nemo Handy Handheld Measurement Solution, Keysight Technologies.

Poveznica: https://www.keysight.com/en/pd-2767485/nemo-

handy?cc=HR&lc=eng; pristupljeno 10. svibnja 2020.

[74] Stam R., Comparison of international policies on electromagnetic fields,

National Institute for Public Health and the Environment, RIVM, (2018,

siječanj). Poveznica: https://www.rivm.nl/sites/default/files/2018-

11/Comparison%20of%20international%20policies%20on%20electromagneti

c%20fields%202018.pdf; pristupljeno 14. lipnja 2020.

[75] The impact of RF-EMF exposure limits stricter than the ICNIRP or IEEE

guidelines on 4G and 5G mobile network deployment, ITU-T Recommendation

ITU-T K Suppl. 14, (2018, svibanj). Poveznica: https://ehtrust.org/wp-

content/uploads/ITU-Report-EMF-Limits-on-5G.pdf; pristupljeno 14.lipnja

2020.

[76] Mazloum, T., Aerts, S., Joseph, W. et al. RF-EMF exposure induced by

mobile phones operating in LTE small cells in two different urban cities, Ann.

Telecommun. 74 (2019), str. 35–42.

[77] Policy and charging control architecture, 3rd Generation Partnership

Project, (2016, kolovoz). Poveznica:

Literatura

101


px?specificationId=810; pristupljeno 12. lipnja 2020

[78] Quality of Service (QoS) and Policy Management in Mobile Data

Networks, IXIA Enabling a Converged World, (2011, srpanj). Poveznica:

https://www.celemetrix.com.au/assets/images/Ixia%20QoS.pdf; pristupljeno

12. lipnja 2020.

[79] De Vriendt, J., De Vleeschauwer, D., Robinson, D.C. QoE model for video

delivered over an LTE network using HTTP adaptive streaming, Bell Labs

Technical Journal, 18, 4 (2014), str. 45-62.

[80] Vaser, M., Forconi, S. QoS KPI and QoE KQI Relationship for LTE VIdeo

Streaming and VoLTE Services. Proceedings of the 9th International

Conference on Next Generation Mobile Applications, Services and

Technologies, Cambridge, (2015), str. 318-323.

[81] Soldani, D., Li, M., Cuny, R. QoS and QoE Management in UMTS Cellular

Systems. 2. izdanje. Chichester: John Wiley and Sons, 2006.

[82] Integrated Multiprotocol Network Emulator/Simulator, IMUNES.

Poveznica: http://imunes.net/; pristupljeno 11. lipnja 2020.

[83] 5G unlocks a world of opportunities, Huawei Technologies, (2017).

Poveznica: http://www.huawei.com/en/industry-insights/outlook/mbb-

2020/trends-insights/5g-unlocks-a-world-of-opportunities; pristupljeno 12.

lipnja 2020.

[84] Development of the 5G infrastructure PPP in Horizon 2020, 5G PPP,

(2014). Poveznica: https://5g-ppp.eu/history/; pristupljeno 12. lipnja 2020.

[85] Agiwal, M., Roy, A., Saxena, N. Next Generation 5G Wireless Networks:

A Comprehensive Survey, IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18, 3

(2016), str. 1617-1655.

[86] Gupta, A., Jha, J.K. Survey of 5G Network: Architecture and Emerging

Technologies, IEEE Access, 3 (2015), str. 1206 – 1232.

Literatura

102

[87] Wood B., The First 5G-Enabled Festival, CCS Insight, (2019, srpanj).

Poveznica: https://www.ccsinsight.com/blog/the-first-5g-enabled-festival/;

pristupljeno 12. lipnja 2020.

[88] 5G - Connection Density — Massive IoT and So Much More, IDG

Communications, Inc., (2017). Poveznica:

https://www.cio.com/article/3235971/5g-connection-density-massive-iot-and-

so-much-more.html; pristupljeno 12. lipnja 2020.

[89] Harris S., Game on: How 5G can transform the fan experience, Orange

Business Services, (2019, prosinac). Poveznica: https://www.orange-

business.com/en/blogs/how-5g-can-transform-fan-experience; pristupljeno 8.

lipnja 2020

[90] New Cisco Annual Internet Report Forecasts 5G to Support More Than

10% of Global Mobile Connections by 2023, Cisco Newsroom, (2020, veljača).

Poveznica: https://newsroom.cisco.com/press-release-

content?type=webcontent&articleId=2055169; pristupljeno 5.lipnja 2020.

[91] Twitch, Poveznica: https://www.twitch.tv/, pristupljeno 3.lipnja 2020.

Sažetak

103

Sažetak

U sklopu ovog rada analizirane su performance trenutno najzastupljenije

mobilne mreže (4G) na primjeru događaja koji okupljaju veliki broj korisnika.

Predstavljena je arhitektura 4G mreže koja je u odnosu na prethodno korištene

tehnologije, korisnicima omogućila povećani kapacitet, visoke prijenosne

brzine te veći broj istovremeno posluženih uređaja.

Sukladno naglo rastućoj potrebi za kvalitetnim povezivanjem velikog broja

uređaja, mrežni operatori suočeni se s velikim izazovima. Analizirani su različiti

pristupi koje oni primjenjuju u mreži (makro i male ćelije) te su prikazani njihovi

utjecaji na iskustvenu kvalitetu korisnika. Napravljena je detaljna analiza

podataka prikupljenih u komercijalnoj pokretnoj mreži za dva mrežna

operatora na području grada Zagreba. Cilj rada je utvrditi međuovisnost

korištene tehnologije, parametara koji utječu na performance sustava i

korisničkog iskustva.

Ključne riječi: četvrta generacija (4G), male i makro ćelije, iskustvena

kvaliteta, mrežne performance

Summary

104

Summary

In the scope of this thesis, the performance of the currently most

represented mobile network (4G) was analyzed in the context of events

characterized by a large number of end users simultaneously present in a

given geographic region. A 4G network was presented. Comparing to

previously used technologies, it is a network that provided users with increased

capacity, high transmission speeds and larger number of simultaneously

served devices.

In line with the rapidly growing need for connecting a large number of

devices, network operators are facing major challenges. The different

approaches they apply in the network (macro and small cells) have been

analyzed and their effects on the Quality of Experience of end users have been

discussed. A detailed analysis of data collected in the commercial mobile

network has been made for two network operators in the Zagreb. The aim of

this thesis is to determine the relationship between used technologies,

parameters that affect system performance, and user experience.

Key words: fourth generation mobile networks (4G), small and macro cells,

Quality of Experience, system performance

Popis slika

105

Popis slika

Slika 1. OFDM signal u vremensko-frekvencijskoj domeni [12] ...................... 7

Slika 2. Usporedba OFDMA i CDMA (slika preuzeta iz [14]) .......................... 8

Slika 3. Princip rada OFDMA tehnike [11] .................................................... 10

Slika 4. OFDMA bez cikličkog prefiksa [16] .................................................. 11

Slika 5. OFDMA s cikličkim prefiksom [16] ................................................... 11

Slika 6. Usporedba OFDMA i SC-FDMA (slika preuzeta iz [17]) .................. 13

Slika 7. Adaptivna modulacija (slika preuzeta iz [13]) .................................. 14

Slika 8. Spektralna učinkovitost MIMO sustava u odnosu na SISO - idealizirana

situacija (slika preuzeta iz [21]) .................................................................... 15

Slika 9. LTE MIMO transmisije ..................................................................... 16

Slika 10. Arhitektura EPS mreže .................................................................. 18

Slika 11. E-UTRAN arhitektura (slika preuzeta iz [29]) ................................. 19

Slika 12. Slikoviti prikaz podjele frekvencijskih pojaseva po operatorima u

Hrvatskoj za javnu pokretnu mrežu .............................................................. 25

Slika 13. Karte pokrivenosti za mrežne operatore u Hrvatskoj [37] [38] [39] 26

Slika 14. Raspodjela mobilnog mrežnog prometa po aplikacijama [43] ....... 28

Slika 15. Postotak prekida u mreži za mobilne korisnike u napućenim

područjima [51]............................................................................................. 31

Slika 16. Utjecaj radijusa bazne stanice na modulaciju [55] ......................... 34

Slika 17. Mrežni promet na velikim događajima [41] .................................... 36

Slika 18. Performance bazne stanice u odnosu na broj UL konekcija [57] ... 36

Slika 19. Gubitak paketa u mreži.................................................................. 37

Slika 20. Mrežna propusnost [58] ................................................................. 37

Slika 21. Izazovi u radijskom okruženju [52] ................................................ 38

Slika 22. Primjer brzine prijenosa ovisno o sektoru [52] ............................... 40

Slika 23. Odnos RSRP-a i propusnosti u mreži ............................................ 43

Slika 24. Interferencija unutar i između ćelija [66] ........................................ 44

Slika 25. Odnos SINR-a i propusnosti u mreži ............................................. 44

Slika 26. Odnos modulacije i propusnosti .................................................... 45

Slika 27. Aplikacija Nemo Handy Pro – primjer mjerenja ............................. 48

Slika 28. Lokacije mjerenih područja ............................................................ 48

Popis slika

106

Slika 29. RSRP parametar za MO1 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića .... 50

Slika 30. RSRP parametar za MO2 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića .... 50

Slika 31. SINR parametar za MO1 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića ...... 51

Slika 32. SINR parametar za MO2 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića ...... 52

Slika 33. Modulacijske tehnike za MO1 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića

..................................................................................................................... 52

Slika 34. Modulacijske tehnike za MO2 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića

..................................................................................................................... 53

Slika 35. Ukupni broj nosilaca/kanala za MO1 (lijevo) i MO2 (desno) na lokaciji

Trg bana Josipa Jelačića ............................................................................. 54

Slika 36. PCI parametar za MO1 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića ........ 55

Slika 37. PCI parametar za MO2 na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića ........ 56

Slika 38. Propusnost silazne i uzlazne veze za MO1 (lijevo) i MO2 (desno) na

lokaciji Trg bana Josipa Jelačića .................................................................. 56

Slika 39. Odnos propusnosti i modulacije za MO1 na lokaciji Trg bana Josipa

Jelačića ........................................................................................................ 57

Slika 40. Odnos parametra RSRP i Power Tx na lokaciji Trg bana Josipa

Jelačića ........................................................................................................ 57

Slika 41. RSRP parametar za MO1 na lokaciji Europski trg ......................... 58

Slika 42. RSRP parametar za MO2 na lokaciji Europski trg ......................... 59

Slika 43. SINR parametar za MO1 na lokaciji Europski trg .......................... 60

Slika 44. SINR parametar za MO2 na lokaciji Europski trg .......................... 60

Slika 45. Modulacijske tehnike za MO1 na lokaciji Europski trg ................... 61

Slika 46. Modulacijske tehnike za MO2 na lokaciji Europski trg ................... 61

Slika 47. PCI parametar za MO1 na lokaciji Europski trg ............................. 62

Slika 48. PCI parametar za MO2 na lokaciji Europski trg ............................. 63


lokaciji Europski trg ...................................................................................... 64


lokaciji Fuliranje............................................................................................ 66

Slika 51. PCI parametar za MO1 na lokaciji Fuliranje .................................. 66

Slika 52. PCI parametar za MO2 na lokaciji Fuliranje .................................. 67

Popis slika

107


lokaciji Ledeni park ....................................................................................... 69

Slika 54. PCI parametar za MO1 na lokaciji Ledeni park ............................. 69

Slika 55. PCI parametar za MO2 na lokaciji Ledeni park ............................. 70


lokaciji Zrinjevac ........................................................................................... 72

Slika 57. PCI parametar za MO1 na lokaciji Zrinjevac ................................. 72

Slika 58. PCI parametar za MO2 na lokaciji Zrinjevac ................................. 73


lokaciji Strossmayerovo šetalište ................................................................. 75

Slika 60. PCI parametar za MO1 na lokaciji Strossmayerovo šetalište ........ 75

Slika 61. PCI parametar za MO2 na lokaciji Strossmayerovo šetalište ........ 76

Slika 62. Odnos modulacije i parametra SINR ............................................. 78

Slika 63. Ovisnost propusnosti o parametru SINR ....................................... 79

Slika 64. Ovisnost udaljenosti korisnika i bazne stanice u odnosu na

odašiljačku snagu bazne stanice [75] ........................................................... 80

Slika 65. Arhitektura testirane okoline .......................................................... 84

Slika 66. Topologija mreže koja se koristila ................................................. 84

Slika 67. Skripta za manipulaciju propusnosti .............................................. 85

Slika 68. Skripta za prikupljanje parametara aplikacijske razine .................. 85

Slika 69. Odnos propusnosti i brzine prijenosa izmjerenih u laboratorijskom

okruženju ..................................................................................................... 86

Popis tablica

108

Popis tablica

Tablica 1. Usporedba tehnologije LTE i LTE Advanced [9] ............................ 4

Tablica 2. Broj resursnih blokova u ovisnosti o BW [13] ................................. 9

Tablica 3. Dodijeljeni frekvencijski pojasevi u Hrvatskoj [32] ........................ 23

Tablica 4. Spektralna učinkovitost mreže [35] .............................................. 24

Tablica 5. Podjela frekvencijskih pojaseva po operatorima u Hrvatskoj za javnu

pokretnu mrežu [36] ..................................................................................... 25

Tablica 6. Pragovi ključnih pokazatelja performanci [56] .............................. 35

Tablica 7. Potencijalne brzine LTE sustava [61]........................................... 39

Tablica 8. Promjene u radijskom okruženju ovisno o uvjetima u mreži [62] . 41

Tablica 9. Parametri signala u LTE sustavu ................................................. 41

Tablica 10. Rasponi parametara signala u LTE sustavu [63] ....................... 42

Tablica 11. Širine propusnog pojasa za MO1 i MO2 na lokaciji Trg bana Josipa

Jelačića ........................................................................................................ 53

Tablica 12. Broj RB-ova i korištenih antena na lokaciji Trg bana Josipa Jelačića

..................................................................................................................... 54

Tablica 13. Broj RB-ova i korištenih antena na lokaciji Europski trg............. 62

Tablica 14. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Europski trg ......... 64

Tablica 15. Parametri RSRP i SINR za MO1 na lokaciji Fuliranje ................ 64

Tablica 16. Parametri RSRP i SINR za MO2 na lokaciji Fuliranje ................ 65

Tablica 17. Broj RB-ova, korištenih antena i nosioca na lokaciji Fuliranje .... 65

Tablica 18. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Fuliranje ............... 67

Tablica 19. Parametri RSRP i SINR za MO1 na lokaciji Ledeni park ........... 68

Tablica 20. Parametri RSRP i SINR za MO2 na lokaciji Ledeni park ........... 68

Tablica 21. Broj korištenih antena i nosioca na lokaciji Ledeni park............. 68

Tablica 22. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Ledeni park .......... 70

Tablica 23. Parametri RSRP i SINR za MO1 na lokaciji Zrinjevac ............... 70

Tablica 24. Parametri RSRP i SINR za MO2 na lokaciji Zrinjevac ............... 71

Tablica 25. Broj korištenih antena i nosioca na lokaciji Zrinjevac ................. 71

Tablica 26. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Zrinjevac .............. 73


šetalište ........................................................................................................ 73

Popis tablica

109


šetalište ........................................................................................................ 74

Tablica 29. Broj RB-ova, korištenih antena i nosioca na lokaciji

Strossmayerovo šetalište ............................................................................. 74

Tablica 30. Izmjereni parametri uzlazne veze na lokaciji Strossmayerovo

šetalište ........................................................................................................ 76

Tablica 31. Povećanje propusnosti kod MO1 na svim lokacijama ................ 79

Tablica 32. Odnos KQI i KPI komponenti na primjeru video prijenosa [80] .. 82

ANALIZA PERFORMANCI MREŽE NA MJESTIMA …

Documents

Transcript of ANALIZA PERFORMANCI MREŽE NA MJESTIMA …