Otimização do fronthaul em Redes de Acesso por Rádio em Nuvem 5G por meio de algoritmos genéticos e georreferenciamento

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lima, Paulo Cesar Dias
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124792
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Gustavo Sousa Pavani
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spelling Otimização do fronthaul em Redes de Acesso por Rádio em Nuvem 5G por meio de algoritmos genéticos e georreferenciamentoALGORITMOS GENÉTICOSREDE DE ACESSO POR RÁDIO EM NUVEMREDES 5GREDES ÓPTICASSISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICAOTIMIZAÇÃOGENETIC ALGORITHMSCLOUD RADIO ACCESS NETWORK5G NETWORKSOPTICAL NETWORKSGEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMSOPTIMIZATIONPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA INFORMAÇÃO - UFABCOrientador: Prof. Dr. Gustavo Sousa PavaniDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, Santo André, 2022.Para dar suporte às demandas previstas de densidade, escala, variedade de uso e velocidade no 5G, que é o padrão de tecnologia de quinta geração para redes móveis, novas arquiteturas de rede estão sendo propostas como alternativas de otimização das redes de telefonia celular atuais. Neste contexto, a arquitetura de rede de acesso por rádio em nuvem Cloud Radio Access Networks (C-RAN) surge como alternativa de viabilização da evolução para 5G, na qual a conectividade de rádio para usuários finais é fornecida por meio de unidades remotas de rádio Remote Radio Head (RRH) e a maioria das tarefas de processamento de sinal são executadas em unidades de banda base BaseBand Unit (BBU) na nuvem. Com efeito, ao se separar as BBUs das antenas, há importantes reduções no consumo de energia e de custo. Entretanto, isso implica a criação de uma rede óptica de baixa latência para interconexão de BBU e RRHs, que é chamada de fronthaul. Nesse contexto, este trabalho busca a otimização da distribuição de BBUs e RRHs através do fronthaul e que minimize os custos de capital para implantação. Dada a complexidade do problema, este trabalho propõe o uso de uma técnica de otimização baseada em computação evolutiva através da implementação de algoritmo genético (GA, do inglês Genetic Algorithm). Nesse sentido, são avaliados cenários baseados em dados georreferenciados da implantação da rede 4G atual, considerandose as restrições de: (i) distância, que está relacionada à latência, (ii) número de RRHs por BBU, que é limitado pela rede Wavelength Division Multiplexing (WDM) utilizada no fronthaul, e (iii) proteção do tráfego no fronthaul. Os resultados obtidos indicam a eficácia da abordagem proposta, sendo que é possível visualizá-los através de uma ferramenta Web georreferenciada.To support the anticipated demands of density, scale, variety of use and speed on 5G, which is the fifth generation technology standard for mobile networks, new network architectures are being proposed as optimization alternatives of current cell phone networks. In this context the Cloud Radio Access Networks (C-RAN) architecture emerges as an alternative enabling the evolution to 5G, in which radio connectivity for users outputs is provided through Remote Radio Head (RRH) and most signal processing tasks are performed on Base Band Unit (BBU) in the cloud. Indeed, by separating the BBUs from the antennas, there are important reductions in energy consumption and cost. However, that implies the creation of a low latency optical network for BBU interconnection and RRHs, which is called a fronthaul. In this context, this work seeks to optimize of the distribution of BBUs and RRHs through the fronthaul and that minimizes the costs of capital for deployment. Given the complexity of the problem, this work proposes the use of a technique of evolutionary computation based optimization through Genetic Algorithm (GA) implementation. In this sense, scenarios are evaluated based on georeferenced data from the deployment of the current 4G network, considering the constraints of: (i) distance, which is related to latency, (ii) number of RRHs per BBU, which is limited by the Wavelength Division Multiplexing (WDM) network used in fronthaul, and (iii) traffic protection in fronthaul. The obtained results indicate the effectiveness of the proposed approach, and it is possible to visualize them through of a georeferenced web tool.Pavani, Gustavo SousaKleinschmidt, João HenriquePisani, Paulo HenriqueLima, Paulo Cesar Dias2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf120 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124792http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124792&midiaext=80994Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=124792porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-09-04T11:33:34Zoai:BDTD:124792Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2023-09-04T11:33:34Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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