Installing, commissioning and testing a private 5G network on LUT Lappeenranta campus
Jokinen, Matti (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024120399056
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024120399056
Tiivistelmä
This thesis describes the process of installing, commissioning and testing a private 5G network on LUT University’s Lappeenranta campus. First, some of the important aspects and features of 5G communications are explained in a literary review.
5G is the newest mobile communication standard so far, which enables many new use cases and improves the functionality of existing ones. Improved throughput and latency allow for enhanced Mobile Broadband (eMBB) and Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC) applications while also allowing for higher device density for massive Machine- Type Communications (mMTC) usage. These are made possible with higher operating frequencies, larger bandwidth, better energy efficiency and many more new features and innovations enabled by 5G technology.
To test the capabilities of 5G technology and research possible new use cases, LUT University commissioned a private 5G network on their Lappeenranta campus. The network includes multiple n77 indoor base stations and outdoor n258 mmWave along with a B40 4G base station as it’s anchor frequency. Once the network was commissioned, tests were conducted to assess the latency, jitter and throughput of the n77 and the 4G base stations. As expected, the 5G base stations significantly outperformed the capabilities of 4G, with throughput speeds of 1 Gbps on each indoor base station. However, during testing, it was discovered that the 4G base station was malfunctioning, so a conclusive comparison could not be made between them. Tässä diplomityössä kuvaillaan yksityisen 5G-verkon asennus, käyttöönotto sekä testaus LUT Yliopiston Lappeenrannan kampukselle. Alussa olevassa kirjallisuuskatsauksessa selitetään 5G-kommunikaation tärkeitä ominaisuuksia.
5G on toistaiseksi uusin mobiilikommunikaatiostandardi, joka mahdollistaa monia uusia sovelluskohteita sekä parantaa entisten toiminnallisuutta. Paranneltu suoritusteho sekä latenssi mahdollistavat kehittyneen mobiililaajakaistan (eMBB) ja erittäin luotettavat matalan viiveen yhteydet (URLLC) sekä mahdollistavat myös suuremman laitemäärän tiheyden massiivista koneiden välistä viestintää (mMTC) varten. Nämä ovat mahdollisia suurempien käyttötaajuuksien, suuremman kaistanleveyden, paremman energiatehokkuuden sekä monen muun uuden ominaisuuden ja innovaation avulla.
Testatakseen 5G:n mahdollisuuksia sekä tutkiakseen uusia sovelluskohteita, LUT Yliopisto hankki Lappeenrannan kampukselleen yksityisen 5G-testiverkon. Verkko sisältää useita n77 sisätukiasemia ja n258 millimetriaaltotukiaseman sekä B40 4G tukiaseman sen ankkuritaajuudeksi. Kun verkko oli käyttöönotettu, n77 sekä 4G tukiasemien latenssi, tiedonsiirtonopeus sekä heilunta testattiin. Kuten odotettiin, 5G tukiasemat ylittivät merkittävästi 4G:n suorituskyvyn, saavutten 1 Gbps nopeuden jokaisella tukiasemalla. Testien aikana havaittiin kuitenkin, että 4G-tukiasema toimi virheellisesti, minkä vuoksi lopullista vertailua niiden välillä ei voitu tehdä.
5G is the newest mobile communication standard so far, which enables many new use cases and improves the functionality of existing ones. Improved throughput and latency allow for enhanced Mobile Broadband (eMBB) and Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC) applications while also allowing for higher device density for massive Machine- Type Communications (mMTC) usage. These are made possible with higher operating frequencies, larger bandwidth, better energy efficiency and many more new features and innovations enabled by 5G technology.
To test the capabilities of 5G technology and research possible new use cases, LUT University commissioned a private 5G network on their Lappeenranta campus. The network includes multiple n77 indoor base stations and outdoor n258 mmWave along with a B40 4G base station as it’s anchor frequency. Once the network was commissioned, tests were conducted to assess the latency, jitter and throughput of the n77 and the 4G base stations. As expected, the 5G base stations significantly outperformed the capabilities of 4G, with throughput speeds of 1 Gbps on each indoor base station. However, during testing, it was discovered that the 4G base station was malfunctioning, so a conclusive comparison could not be made between them.
5G on toistaiseksi uusin mobiilikommunikaatiostandardi, joka mahdollistaa monia uusia sovelluskohteita sekä parantaa entisten toiminnallisuutta. Paranneltu suoritusteho sekä latenssi mahdollistavat kehittyneen mobiililaajakaistan (eMBB) ja erittäin luotettavat matalan viiveen yhteydet (URLLC) sekä mahdollistavat myös suuremman laitemäärän tiheyden massiivista koneiden välistä viestintää (mMTC) varten. Nämä ovat mahdollisia suurempien käyttötaajuuksien, suuremman kaistanleveyden, paremman energiatehokkuuden sekä monen muun uuden ominaisuuden ja innovaation avulla.
Testatakseen 5G:n mahdollisuuksia sekä tutkiakseen uusia sovelluskohteita, LUT Yliopisto hankki Lappeenrannan kampukselleen yksityisen 5G-testiverkon. Verkko sisältää useita n77 sisätukiasemia ja n258 millimetriaaltotukiaseman sekä B40 4G tukiaseman sen ankkuritaajuudeksi. Kun verkko oli käyttöönotettu, n77 sekä 4G tukiasemien latenssi, tiedonsiirtonopeus sekä heilunta testattiin. Kuten odotettiin, 5G tukiasemat ylittivät merkittävästi 4G:n suorituskyvyn, saavutten 1 Gbps nopeuden jokaisella tukiasemalla. Testien aikana havaittiin kuitenkin, että 4G-tukiasema toimi virheellisesti, minkä vuoksi lopullista vertailua niiden välillä ei voitu tehdä.