Creating a private 5G test network for research and education

Abstract

Matkapuhelinverkkojen käyttö on kasvanut äärimmäisen nopeasti vuosituhannen vaihteen jälkeen. Etenkin sen viimeisin kansainvälisesti käyttöön otettu sukupolvi eli 5G on saavuttanut laajan käyttäjäkuntansa ennennäkemättömällä vauhdilla. Siitä huolimatta alalla vallitsee yhteisymmärrys siitä, että 5G:n potentiaalia ei ole vielä täysin saavutettu. Tämän potentiaalin saavuttaminen tulee vaatimaan lisää tutkimustyötä sekä uusia ammattilaisia, jotka ovat kiinnostuneita kyseisestä teknologiasta.

Tämä opinnäytetyö pyrkii edistämään matkapuhelinverkkojen kehitystä tarjoamalla Turun ammattikorkeakoululle testiverkon, jota käyttää tutkimukseen sekä käytännönläheiseen opetukseen. Opinnäytetyön tavoitteisiin päästiin tutustumalla ensin aiempaan aiheesta tehtyyn tutkimustyöhön ja muuhun materiaaliin. Aiempien tutkimusten perusteella hahmoteltiin alan yleiset käytännöt, joita sovellettiin testialustan suunnittelussa. Testiverkon suunnittelussa hyödynnettiin myös organisaation Nokia Airscale laitteistokantaa, josta testiverkon komponentit koostuvat.

Opinnäytetyössä tehtiin yksityinen 5G-testiverkko, joka vastaa kokoonpanoltaan muita 5G-verkkoja, jollaisia on käytetty esimerkiksi Turun ammattikorkeakoulun tiloissa. Testiverkko jäi organisaation käyttöön, ja sitä tullaan hyödyntämään tulevissa tutkimuksissa ja opetuksessa.

The usage of mobile networks has risen dramatically after the turn of the millennium. This is especially true for the fifth generation of the technology (5G) which is at the time of writing the latest version to see mass adoption. However, it is largely agreed upon that there is still more to achieve with 5G. Fulfilling all the potential will require more research and the next generations of professionals to be interested in this technology. This thesis aims to contribute to both of these goals. For this thesis, a private 5G test network was created for Turku University of Applied Sciences to be used for further studies and education purposes.

To achieve the aims of this thesis, previous research and other available material were studied first. Through this analysis, common threads and best practices were identified which were then applied to the design of the test network. The design utilised the excellent access to Nokia Airscale hardware that Turku University of Applied Sciences has for modern and reliable components.

The finding of this thesis is that the Turku University of Applied Sciences has a private standalone test network for 5G. It can be used for research or hands-on teaching of 5G technology. The design of the test network mirrors the 5G networks that have been in use on campus with the intent that skill transfer between the test environment and enterprise networks will happen efficiently.