Bachelor's Thesis

Measurement of Mobile Network Coverage in Transport Vehicles

Final Thesis 9.92 MB Appendix 2.21 MB

Author of thesis: Samuel Sedmák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Kufa, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Ladislav Polák, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis analyzes 4G and 5G mobile network coverage and quality, focusing on impaired signal propagation inside transport vehicles. After defining theoretical parameters and comparing measurement hardware in a shielded anechoic chamber and urban environments, the focus shifts to mapping railway corridors in the Czech Republic. The thesis evaluates penetration loss, comparing older train carriages with modern units featuring metallized windows. Finally, it experimentally verifies how the physical placement of measurement equipment inside a vehicle affects GNSS accuracy and radio parameters RSRP and SINR.

Keywords:

mobile networks, 5G, 4G LTE, coverage measurement, Radio Layer (RF), Quality of Service (QoS), RSRP, SINR, penetration loss, Faraday cage, anechoic chamber, railway corridors, GNSS accuracy

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student prezentuje svou bakalářskou práci. Dr. Dřínovský se ptá na handover a způsob reprezentace handoveru studentem. Student odpovídá a vede s Dr. Dřínovským diskusi. Následně se komise vrací k otázkám oponenta. Student prezentuje své odpovědi na všechny čtyři otázky. Dr. Dřínovského a prof. Šotnera detailněji zajímá způsob měření SNR svázaný s otázkou oponenta č. 1. Student odpovídá vcelku nejistě, a to i na doplňující otázky. Prof. Šotnera zajímá, zda student kalibroval svou měřicí aparaturu (mobilní aplikaci). Student odpovídá, že ne. Prof. Šotner poukazuje i na způsob zpracování dat (jedno měření či více měření zpracovaných statisticky). Student vysvětluje postupy provedené při mapování síly signálu. Dr. Dřínovský upozorňuje na velmi malé hodnoty SNR a vede o tom se studentem diskusi.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Electronics and Communication Technologies (BPC-ECT)

Composition of Committee

prof. Ing. Roman Šotner, Ph.D. (předseda)
Ing. Jan Kufa, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Josef Vychodil, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Dřínovský, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Franek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Kufa, Ph.D.

Bakalářská práce Samuela Sedmáka se zabývá tématem měření a analýzy pokrytí mobilních sítí ve specifickém prostředí železniční a hromadné dopravy. V úvodní části student popisuje jednotlivé generace mobilních sítí a definuje klíčové parametry nezbytné pro objektivní měření. Z technického hlediska oceňuji realizaci experimentální části v bezodrazové komoře, kde autor provedl srovnání citlivosti pěti různých typů hardwarových modulů a komerčních smartphonů za pomoci vysílače založeného na platformě srsRAN. Tento krok poskytl referenční hodnoty pro následná měření v terénu.

Následná praktická část práce se věnuje rozsáhlému měření a vyhodnocení dat v dopravních prostředcích. Student systematicky analyzoval útlum konstrukce tramvaje, porovnal útlum dvou různých typů vlakových souprav na stejné trati a zkoumal vliv handoveru i lokalizaci vysílačů při jízdě opačným směrem. Pozornost věnoval také vlivu umístění měřicího přístroje v automobilu na sílu signálu a přesnost lokalizace GNSS. V rámci měřící kampaně student provedl rozsáhlé měření železničních koridorů v Čechách pro tři mobilní operátory. Celkově zmapoval přibližně 800 km železničních tratí a 850 km silničních úseků.

Získaná data autor posléze zpracoval do podoby interaktivních map, přičemž se zaměřil i na vliv frekvenčního pásma na průchodnost signálu stíněním. Pro vizualizaci a post-processing úspěšně využil prostředí MATLAB a jeho Mapping Toolbox. Veškerá zdrojová data jsou dostupná v GitHub repozitáři.

Formální nedostatky jsou však v této práci o něco výraznější a snižují celkový dojem z výzkumu. Z odborného hlediska je hlavním problémem logická neprovázanost některých kapitol, přičemž textová úprava přesně neodpovídá fakultní šabloně. V textu se navíc objevují drobné stylistické nedůslednosti a hovorové obraty, které do akademického stylu nepatří. Vizuální stránka práce je rovněž oslabena formátem grafických výstupů. Obrázky jsou vloženy pouze v bitmapové formě, což zhoršuje jejich čitelnost. Minimálně u CDF grafů a boxplotů z prostředí MATLAB bylo pro zachování vysoké kvality nezbytné využít vektorový formát.

Vzhledem k rozsahu dosažených praktických výsledků, velikosti měřicí kampaně a funkčnosti navrženého programového řešení práce splňuje náležitosti kladené na bakalářskou práci. Práci proto doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení stupněm C (76 bodů). Points proposed by supervisor: 76

Grade proposed by supervisor: C

Bakalárska práca sa zaoberá meraním pokrytia mobilných sietí v rôznych dopravných prostrediach (napr. električka, železničný vlak) pomocou rôznych hardvérových prostriedkov. Pre rozsiahlejšie meracie kampane boli nakoniec vybrané smartfóny značky POCO využívajúce monitorovaciu aplikáciu G-NetTrack Pro.

Študent podľa zadania najprv podáva prehľad o mobilných technológiách používaných v Českej republike. V kapitole 1.1.2 sa uvádza, že siete 3G sú na ústupe. Pravdou je však, že 3G siete v Českej republike boli už dávno vypnuté. V tejto časti práce sú stručne popísané aj objektívne parametre slúžiace na vyhodnotenie pokrytia a kvality siete. V kapitole 1.2.1 chýba popis parametra RSSI. V ďalšej časti práce sú charakterizované použité hardvérové prostriedky nielen z pohľadu technických parametrov, ale aj na základe referenčných (v tienenej komore) a reálnych meraní. Táto časť by si zaslúžila podrobnejší popis oboch typov meraní (napr. vytvorenie a vysielanie vlastného 4G signálu). Fotografie testovaných hardvérových prostriedkov v práci chýbajú. Tretia kapitola popisuje metodiku merania navrhnutú pre rozsiahle meracie kampane mobilných sietí v prostredí dopravných prostriedkov. Kapitola 3.2.1 by mala podrobnejšie upresniť rozsah hodnôt objektívnych parametrov pre signály v 4G a 5G sieťach. Výsledky meraní v električke sú uvedené a diskutované vo štvrtej kapitole. Výsledky a ich diskusia sú na priemernej úrovni, no chýbajú podrobnosti (napr. na ktorej električke, kedy a za akých okolností boli merania vykonané). V Obr. 7 chýba informácia, že najprv je potrebné konvertovať dataset do CSV, pretože daná aplikácia uloží dataset do textového formátu "txt". Piata a šiesta kapitola popisujú merania a získané dáta z meraní na vybraných železničných koridoroch ČR. Dosiahnuté výsledky sú popísané a analyzované na všeobecnej úrovni.

Bakalárska práca má nadpriemerný rozsah 60 strán. Formálna a grafická stránka práce je na priemernej úrovni. V texte sa vyskytuje trochu väčší počet terminologických a gramatických preklepov (napr. Matlab vs. MATLAB; „obiektivnosť“; a pod.), ktoré zbytočne znižujú kvalitu práce — viac je možné nájsť na stranách 12, 13 a 38–40. Zvolený formát textu, predovšetkým v prvej polovici práce, naznačuje nadpriemerné využitie nástrojov umelej inteligencie. Práca s dostupnou literatúrou je na nižšej úrovni. Študent by mohol pracovať s väčším počtom časopiseckých či konferenčných článkov.

Zadanie práce bolo splnené, bakalársku prácu odporúčam na obhajobu, avšak vzhľadom na uvedené nedostatky navrhujem hodnotenie C / 75. Topics for thesis defence:
  1. 1) Tabuľka 7 – meranie v tienenej komore – u zariadenia „Telefón 2“ vždy vyšla hodnota 13 dB pre parameter SNR (SINR). Pre ostatné telefóny bola táto hodnota vždy okolo 30 dB. Čím je spôsobený taký veľký rozdiel?
  2. 2) Kapitola 3.3.3 – výsledný útlm z hodnôt RSRP_Out a RSRP_In je vypočítaný ako absolútna hodnota. Prečo?
  3. 3) Upresnite, že z uvedených výsledkov (platí obecne), ktoré patria pre 4G a 5G siete?
  4. 4) Pre vizualizáciu dát bola využitá aj interaktívna mapa. Na tento účel bol využitý balík MATLABovských funkcií. Tie sú však pomerne viazané na MATLAB a pri veľkom množstve dát a staršom PC nefungujú ideálne (čas na renderovanie obrázku). Prečo nebola využitá možnosť exportovať dáta do HTML a zobraziť ich pomocou OpenStreetMap?
Points proposed by reviewer: 75

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová