面向工业车间的5G通信系统组网技术研究与设计

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随着现代通信的快速发展,人们越来越重视通信系统技术在不同领域的应用。尤其是现代化工业领域中,拥有优良性能的通信系统能助力工业生产智能化和自动化。然而在目前工业制造车间场景中,大量移动终端的设备同时接入对网络带宽、传输时延和数据融合计算提出了更高的要求,这使得传统无线接入通信组网技术难以支撑如此复杂的通信传播环境。因此,展开针对工业车间环境的无线接入终端用户覆盖性能与数据计算传输组网相结合的研究具有十分重要的意义。本文围绕工业车间(室内)场景的5G通信系统组网技术中无线信号传播覆盖、多终端用户接入性能和整体系统数据计算卸载组网三个方面开展研究,具体工作内容如下:第一,针对工业车间(室内)无线信号传播覆盖计算的问题方面,提出了一个无线信号传播模型校正的流程,在该流程中,利用最小二乘法对实际测量的数据进行了拟合,给出了一个能够表达当前工业车间(室内)数字化室分系统的无线信号校正传播模型。同时,研究并给出了一个新的链路预算模型用以计算工业车间内单小基站部署的覆盖能力。第二,针对多终端用户接入性能分析的问题,建立和研究了一个工业车间(室内)5G分布式基站的模型,推导了下行链路通信过程中的系统覆盖率和传输容量理论表达式,并进行了验证仿真与数据分析。另外,基于不同的基站部署方案的数据仿真分析,计算了基于工业车间接入用户数目的下行通信系统覆盖率和传输容量等关键参数,并给出了一种优化设计方案的建议。第三,针对整体系统数据计算卸载组网性能分析的问题,提出了一种基于工业车间中设备的数据计算与卸载场景的建模方式,并结合时延和MEC(Multi-Access Edge Computing,多接入边缘计算)服务器的计算资源量,定义了一个综合成本效用函数来分析组网性能。同时,研究分析了时延随着MEC计算资源量的变化趋势和不同接入设备终端下的MEC计算资源配置量。最后,在此基础上,提出了一种面向工业车间的MEC通信系统组网部署方案给实际的建设使用做参考。
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