Monitoring of 4G connectivity in industrial use-cases

Abstract

Telenor er den største telekommunikasjons operatøren i Norge, hvor de har bygd et landsdekkende høyhastighet 4G-nettverk i verdensklasse. 4G-nettverket blir brukt til mange forskjellige formål, hvor et av disse formålene er å kunne bruke mobilnettverket til å drifte automatiserte kjøretøy i sammenhengen med industri- elle bruksområder. Med landsdekkende 4G dekning betyr dette nødvendigvis ikke at enheter koblet til 4G-nettverket vil ha en robust og høykvalitet nettverkskon- nektivet. Det oppstår ulike faktorer som kan påvirke kvaliteten på 4G signalet, som kan medføre at enheter ikke oppnår den nettverkskvaliteten de ønsker. Spesielt for automatiserte kjøretøy er det ekstra viktig å ha en kontinuerlig 4G forbindelse for å kunne holde driften i gang i disse industrielle bruksområdene.

Formålet med denne bachelor oppgaven er å analysere hvordan kvaliteten på 4G-nettverket blir påvirket av ulike forhold som kan påvirke radio signalet. Det ble utført ulike tester som målte signal kvaliteten i Telenors 4G nettverk, hvor det i løpet av testene ble forsøkt å etterligne forholdene man finner i industrielle bruk- sområder, mer spesifikt forholdene med automatiserte kjøretøy som blir brukt i forbindelse med et steinbrudd. Resultatene fra testen ble også brukt som et ut- gangspunkt for å kunne drøfte fra en «superparameter». Superparameteren skal fungere som et forvarsel til kjøretøys operatorene om når kvaliteten på 4G tilkob- lingen ikke er god nok for å drifte kjøretøyene. Resultatene viser at parameterene som kan brukes til en superparameter vil tidvis variere for mye i forhold til hver- andre til at én enkel superparameter alltid vil kunne gi et riktig svar på hvordan 4G kvaliteten er. Derfor vil det være bedre å overvåke hver enkel parameter indi- viduelt.

Telenor is the biggest telecommunication operator in Norway, where they have built out a nationwide high-speed 4G network of world-class quality. 4G is used for many different purposes, one of which is operating automated vehicles in the context of industrial use-cases. While nationwide 4G coverage does not necessar- ily guarantee robust and high-quality network connectivity for devices connected to the 4G network, there are many factors that can affect the 4G signal, poten- tially leading to a lack of desired network quality. This is especially critical for automated vehicles, where a continuous high-quality 4G connection is crucial to perform their tasks effectively.

The purpose of this bachelor’s thesis is to analyze how the quality of the 4G connection is affected by different factors that can interfere with the 4G signal. Various tests were performed to measure signal quality in Telenor’s 4G network, aiming to imitate the conditions of automated vehicles in an industrial use-case, specifically in quarry areas. The test results served as a basis for discussing a "superparameter". The superparameter is intended to serve as a warning to the vehicle operators when the quality of the 4G connection is insufficient to operate the automated vehicles. The gathered results show that the parameters used to create the superparameter occasionally vary significantly in relation to each other, making it challenging to establish a single superparameter to determine 4G qual- ity. Therefore, it is more reliable to monitor each parameter that affects 4G quality individually.