diplomová práce

Simulace družicové komunikace v sítích 5G s využitím nástroje NS-3

Text práce 2.46 MB

Autor práce: Bc. Peter Pánisz

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: Ing. Martin Štůsek, Ph.D.

Oponent: Ing. Radim Dvořák

Abstrakt:

S rastúcim počtom komunikačných zariadení začína byť súčasná infraštruktúra pozemných 5G sietí nedostačujúca pre pokrytie vzdialených lokalít. Cieľom diplomovej práce je vysvetlenie využitia satelitnej komunikácie v sieťach 5G, označovanej ako Non-Terrestrial Network (NTN). Teoretická časť práce sa zameriava na popis technológie 5G s dôrazom na špecifiká a možnosti integrácie satelitných systémov. Praktická časť je venovaná práci so simulačným nástrojom Network Simulator 3 (NS-3). Jedným z cieľov je sprevádzkovanie tohto simulátora spolu s kľúčovými modulmi NS-3-NTN a LENA-NB (prípadne LENA 5G). Na dosiahnutie zadania práce bol simulátor výrazne rozšírený o realistický model náhodného prístupu k médiu a o výpočet obežných dráh satelitov. Tieto úpravy umožnili modelovať dynamický pohyb reálnych konštelácií vrátane prechodov spojenia. Výsledkom práce je funkčný systém pre simuláciu NB-IoT (Narrowband Internet of Things) NTN s reálnymi konšteláciami. Dodatočná demonštrácia možností systému potvrdila, že hustejšie satelitné konštelácie efektívne zmierňujú preťaženie prístupovej siete.

Klíčová slova:

5G, IoT, LENA, LPWAN, Narrowband, NTN, NS-3, satelitná komunikácia, simulácia

Termín obhajoby

09.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1. Jaké konkrétní hodnoty (rovnice/metody) jsou použity pro výpočet SINR pro rozhodovací mechanismus detekce? 2. Pro komunikaci mezi družicemi se v rámci 5G jeví vhodné milimetrové vlny. Co si o tomto myslíte?

Jazyk práce

slovenština

Fakulta

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Ústav

Ústav telekomunikací

Studijní program

Telekomunikační a informační technika (MPC-TIT)

Složení komise

prof. Ing. Miroslav Vozňák, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Sysel, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jiří Vodrážka, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Štůsek, Ph.D. (člen)
Ing. Radim Číž, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Dvořák, Ph.D. (člen)
Ing. Vojtěch Myška, Ph.D. (člen)
Ing. Vojtěch Schiller (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Martin Štůsek, Ph.D.

Diplomová práce studenta Bc. Pánizse Petera se zabývá analýzou a simulací NTN (Non-Terestrial Networks) komunikací v rámci systémů 5G. Teoretická část práce detailně popisuje technologie družicové komunikace, zejména standardu NB-IoT (Narrowband Internet of Things) jež je základem 5G NTN. Praktická část práce se zaměřuje na implementaci těchto technologií do nástroje NS-3 (Network Simulator 3).

Technická úroveň práce je na velmi vysoké úrovni, zejména musím vyzdvihnout studentův podrobný popis objevených limitací a chyb v nástroji NS-3 a jejich následnou opravu. Všechny tyto kroky ukazují studentovu hlubokou znalost dané problematiky.

Student v průběhu celého semestru aktivně komunikoval a projevil velkou míru samostatnosti jak již při řešení objevených chyb v NS-3 tak při implementaci rozšíření simulačního nástroje. Výslednou práci tak musím hodnotit jako velmi nadprůměrnou. Na základě výše uvedeného hodnotím práci A/98 bodů a doporučuji k obhajobě. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 98

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Radim Dvořák

Pan student Bc. Pánisz vypracoval diplomovou práci na nejednoduché téma „Simulace družicové komunikace v sítích 5G s využitím nástroje NS-3“.
V teoretické části práce student řeší obecný popis technologií 5G-IoT s detailem na fyzickou vrstvu pro technologie NB-IoT a Cat-M. Dále se detailně věnuje popisu neterestriálních sítí (NTN) pro 5G. V praktické části je posléze řešena vlastní implementace rozšiřujícího modulu pro simulátor NS3, která umožňuje NTN simulace s reálnými parametry v tomto prostředí.
Ze stylistického a jazykového pohledu je práce v pořádku. Práce obsahuje úměrné množství citací k složitosti tématu (bezmála 70) zejména z odborných zdrojů, kdy jednotlivé části textu jsou řádně citovány. Drobnou výtku bych měl k občasné absenci doplňujících ilustrací, případně přehledových tabulek v místech, kde by to bylo příhodné (např. podkapitoly 4.3.4 a 4.5.6), kdy jsou zde informace popsány pouze textově v odstavcích.
Praktický výstup práce a přínos jsou na výborné úrovni, kdy vytvořené rozšíření a úpravy simulačního nástroje NS3 jsou plně funkční (vlastní zkušenost) a implementace byla validována vůči komunitně uznávaným alternativám pro simulace podobné problematiky (MATLAB 5G Toolbox). Je zcela evidentní, že student se v dané problematice orientuje velice dobře, což dosvědčuje i nalezení a opravení chyby v základním modulu NS3-NTN.
Z výše uvedených důvodů a s ohledem na složitost téma, kterému student musel bezpochyby věnovat nadstandardní úsilí v rámci seznámení se s velkým kvantem odborných technických textů skupiny 3GPP a jiných, hodnotím práci stupněm A (99 bodů) a doporučuji k obhajobě. Otázky k obhajobě:
  1. Jaké konkrétní hodnoty (rovnice/metody) jsou použity pro výpočet SINR pro rozhodovací mechanismus detekce?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 99

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová