Network planning for the future railway communications
| Autor: | Lin Huang, Peng |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions, Lázaro Villa, José Antonio, Mas Machuca, Carmen, Bermudez Serna, Cristian |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: |
Optical communications
Redes ópticas Sistemes de programació lineal Programació lineal Wireless communication systems Enginyeria de la telecomunicació::Telecomunicació òptica [Àrees temàtiques de la UPC] Integer linear programming Comunicació sense fil Sistemes de Linear programming Optical networks Comunicacions òptiques Programación lineal entera Wireless networks Redes inalámbricas Comunicació sense fil |
| Popis: | Los Sistemas Inteligentes de Transporte están cambiando la forma en que concebimos el futuro de la movilidad. En particular, los ferrocarriles están experimentando un proceso de transformación para modernizar el transporte público y las operaciones ferroviarias. Tecnologías como el 5G, la fibra óptica y la nube han surgido como catalizadores para digitalizar el ferrocarril proporcionando comunicaciones de alta velocidad y baja latencia. Este TFG se centra en la exploración de redes que permitan el control del tren y la transmisión de datos a bordo. El objetivo es planificar la infraestructura de red (dimensionamiento y asignación de recursos) necesaria para las futuras comunicaciones del sistema ferroviario de larga distancia de la Deutsche Bahn en Alemania. En este trabajo, proponemos una arquitectura de red que puede satisfacer los requisitos de rendimiento de las aplicaciones para trenes y pasajeros. Presentamos un método para la colocación de estaciones base 5G a lo largo de las vías del tren para garantizar el rendimiento necesario en el borde de la celda. Por último, presentamos el problema de colocación y asignación de centros de datos. El objetivo es encontrar el número necesario de centros de datos y su ubicación en la red, y asignarlos a cada estación de tren. Realizamos simulaciones en cuatro escenarios diferentes, en los que modificamos parámetros de entrada como la latencia máxima tolerada y el número máximo de centros de datos. Los resultados obtenidos muestran el compromiso entre la latencia alcanzada y el coste de la infraestructura. Els Sistemes Intel·ligents de Transport estan canviant la manera en què concebem el futur de la mobilitat. En particular, els ferrocarrils estan experimentant un procés de transformació per modernitzar el transport públic i les operacions ferroviàries. Tecnologies com el 5G, la fibra òptica i el núvol han sorgit com a catalitzadors per digitalitzar el ferrocarril proporcionant comunicacions d'alta velocitat i baixa latència. Aquest TFG se centra en l'exploració de xarxes que permetin el control dels trens i la transmissió de dades a bord. L'objectiu és planificar la infraestructura de xarxa (dimensionament i assignació de recursos) necessària per a les futures comunicacions del sistema ferroviari de llarga distància de la Deutsche Bahn a Alemanya. En aquest treball, proposem una arquitectura de xarxa que pot satisfer els requisits de rendiment de les aplicacions per a trens i passatgers. Presentem un mètode per a la col·locació d'estacions base 5G al llarg de les vies del tren per garantir el rendiment necessari a la vora de la cel·la. Per últim, presentem el problema de col·locació i assignació de centres de dades. L'objectiu és trobar el nombre necessari de centres de dades i la seva ubicació a la xarxa, i assignar-los a cada estació de tren. Realitzem simulacions en quatre escenaris diferents, on modifiquem paràmetres d'entrada com la latència màxima tolerada i el nombre màxim de centres de dades. Els resultats obtinguts mostren el compromís entre la latència assolida i el cost de la infraestructura. Smart Transportation Systems are changing the way we conceive the future of mobility. In particular, railways are undergoing a transformation process to modernize public transportation and rail operation. Technologies like 5G, optical fiber and the cloud have emerged as catalysts to digitalize the railway by providing high-speed and low-latency communications. This bachelor's thesis focuses on the exploration of networks enabling train control and on-board data communications. The goal is to plan the network infrastructure (dimensioning and resource allocation) needed for the future communications in the train mobility scenario for Deutsche Bahn's long-distance railway system in Germany. In this work, we propose a network architecture that can meet the performance requirements of train and passenger applications. We present an approach for 5G base station placement along the rail tracks to guarantee the necessary throughput at the cell edge. Finally, we introduce the data center placement and assignment problem. The objective is to find the required number of data centers and their location in the network, and to assign them to each train station. We perform simulations in four different scenarios, in which we modify input parameters such as the maximum tolerated latency and the maximum number of data centers. The obtained results show the trade-off between the achieved latency and the infrastructure cost. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|