diplomová práce

Komplexní analýza mobilních signálů v 4G/5G sítích

Text práce 29.86 MB Příloha 585 B

Autor práce: Ing. Jakub Pachel

Ak. rok: 2025/2026

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

Oponent: Ing. Marek Šimka, Ph.D.

Abstrakt:

Práce se zabývá měřením a vyhodnocením kvality pokrytí mobilních sítí čtvrté a páté generace (4G a 5G) pomocí chytrých mobilních telefonů. Naměřená data byla získána pomocí mobilní aplikace G-NetTrack během měření realizovaných v různých prostředích, zejména při jízdě vlakem, automobilem, tramvají a při chůzi. Naměřené hodnoty byly následně zpracovány v prostředí Python s využitím statistických metod, geografické vizualizace, interpolačních metod a vybraných modelů strojového učení. Analyzovány jsou parametry referenční úrovně přijímaného signálu (RSRP), poměru signálu k šumu (SNR) a síťové odezvy (PING), včetně sledování využívaných technologií a frekvenčních pásem v závislosti na poloze. Práce se taktéž věnuje možnosti odhadu polohy základnových stanic z parametru časového předstihu a predikce prostorového rozložení parametru RSRP pomocí interpolačních metod a modelů strojového učení. Výsledky práce ověřují možnosti využití běžně dostupných zařízení pro detailní analýzu a hodnocení kvality mobilních sítí.

Klíčová slova:

čtvrtá generace mobilních komunikací (4G), pátá generace mobilních komunikací (5G), mapování, mobilní sítě, strojové učení, interpolace, G-NetTrack

Termín obhajoby

09.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentuje výsledky a postupy řešení závěrečné práce. Následně odpovídá na dotazy vedoucího a oponenta práce a na dotazy členů zkušební komise.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Elektronika a komunikační technologie (MPC-EKT)

Složení komise

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ladislav Polák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Patrik Kamencay, Ph.D. (člen)

Diplomová práca sa zaoberá analýzou dát získaných z meraní pokrytia rôznych prostredí signálom mobilných sietí 4G/5G pomocou mobilných telefónov a príslušnej aplikácii. Práca je rozdelená do piatich kapitol. Prvá kapitola podáva krátky a všeobecný prehľad o mobilných sieťach 4G a 5G, v ktorom nechýba ani vizuálny prehľad rozdelenia RF pásiem pre jednotlivých mobilných operátorov v Českej republike. Popis rôznych možností merania mobilných signálov 4G/5G, ako aj stručný opis tzv. indoor a outdoor prostredí a ich vplyv na meranie mobilného (rádiového) signálu, sú uvedené v druhej kapitole. Metódy, zahŕňajúce aj rôzne modely strojového učenia na spracovanie dát z dlhodobého merania pokrytia územia mobilným signálom, napríklad s cieľom vytvoriť mapu pokrytia pre skúmanú oblasť, sú stručne diskutované v tretej kapitole. Štvrtá a najrozsiahlejšia kapitola prezentuje postup vytvorenia tzv. frameworku pre spracovanie a analýzu dát z dlhodobých meraní pomocou mobilných telefónov. Študent pracoval nielen s vlastnými datasetmi, ale aj s datasetom, ktorý mu poskytol vedúci práce. Táto kapitola obsahuje aj prehľadnú analýzu datasetov a diskusiu výsledkov. Závery odvedenej práce sú zhrnuté v poslednej, piatej kapitole.

Rozsah diplomovej práce je nadštandardný a presahuje 70 strán. Práca je napísaná pomocou typografického systému LaTeX, jej formálna a grafická úroveň je vynikajúca. V texte práce sa vyskytuje minimum gramatických či terminologických preklepov, ktoré však nijako výrazne neznižujú kvalitu odvedenej práce. Pri prevzatých obrázkoch sú všade uvedené použité zdroje. Práca s literatúrou je na dobrej úrovni. Pán Bc. Pachel pracoval samostatne a možnosti konzultácií využíval podľa potreby. Výsledky meraní sú prehľadne spracované a za pozornosť stojí ich prezentovanie aj formou interaktívnych máp. Výsledky, ktoré boli predikované pomocou rôznych modelov strojového učenia, sú spracované štandardným spôsobom, no pre formulovanie všeobecnejších záverov by bolo potrebné uskutočniť viacero meracích kampaní. Všetky zdrojové súbory a datasety sú dostupné v repozitári na GitHube.

Zadanie práce bolo splnené, diplomovú prácu odporúčam na obhajobu a navrhujem bodové hodnotenie A / 92. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 92

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Marek Šimka, Ph.D.

Pan Jakub Pachel předložil diplomovou práci z celkového pohledu na velmi dobré úrovni. Zadání práce je průměrně náročné, avšak bylo splněné v plném rozsahu a v některých částech i nad rámec. Typografická a formální úroveň práce je výborná bez četných chyb. Prostor zůstává v rozsahu a výběru odborných zdrojů. Nicméně uvedené materiály jsou korektně citovány.
Pro různé scénáře došlo k naměření základních parametrů signálu. Následně byl koncept zpracování dat adekvátně navržen a realizován v jazyce Python. Analýza výstupů měřených alternativně mobilními telefony by zasloužila komplexnější přístup. Očekával bych ověření relevantnosti a porovnání dosažených výsledků alespoň pro některé scénáře třeba s dostupnými daty pokrytí od ČTÚ (Český Telekomunikační Úřad). Kromě toho práce nabízí predikci lokality BTS z parametru TA, která byla realizována pro pár scénářů a poskytuje zajímavé praktické výsledky. Zde se dalo vytěžit více ve zpracování výsledků. Například pro přehledné vyhodnocení v různých scénářích se nabízí vyjádření procentuální chyby predikce vůči vzdálenosti apod.
V rámci analýzy oceňuji vytvořené html mapy měřených dat, které považuji za významný přínos práce i díky tomu, že jsou dostupné online podobně jako výsledky na GitHub repozitáři. S ohledem na předcházející komentáře doporučuji práci k obhajobě a celkově dle mého názoru pan Jakub Pachel prokázal schopnost pracovat na vysoké odborné a technické úrovni. Otázky k obhajobě:
  1. 1. Vysvětlete prosím význam vyjádření z Podkapitoly 2.1: "RSSI se udává v jednotce dBm, přičemž čím vyšší hodnota je, tím je přijatý signál kvalitnější." Znamená vyšší hodnota RSSI za všech okolností vyšší kvalitu mobilního signálu?
  2. 2. Kvalita signálu dle RSRP a RSRQ bývá hodnocena dle stejných úrovní pro LTE i pro 5G nebo se liší?
  3. 3. Dle jaké prahové hodnoty byly vybírány "nejrelevantnějších části heatmapy" v Kapitole 4.3?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 88

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová