Alocação dinâmica de recursos para URLLC em redes 5G NFV-MEC

• Autor(a) principal: Souza, Caio Bruno Bezerra de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório institucional da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) (RI-UFRPE)
• Texto Completo: https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/3951
• topic: Sistemas de comunicação em banda larga; Teoria das filas; Redes móveis

A Quinta Geração de redes móveis (5G) busca suportar uma diversidade de aplicações categorizadas em três tipos: largura de banda móvel melhorada (eMBB, do inglês, enhanced Mobile Broadband), comunicação do tipo máquina massiva (mMTC, do inglês, massive Machine Type Communications) e comunicação com baixa latência e confiabilidade muito alta (URLLC, do inglês, Ultra Reliable Low Latency Communications), em que a última é talvez a mais desafiadora devido as suas restrições de latência fimafim (poucos milissegundos), baixa probabilidade de perda de pacotes e alta disponibilidade da rede, não alcançáveis nas redes móveis atuais. Assim como nas gerações anteriores, grande parte dos esforços de pesquisa tem se concentrado nas redes de acesso por rádio (RAN, do inglês, Radio Access Network), sendo o núcleo 5G frequentemente assumido como sendo similar em operação aos dos datacenters comuns, embora esteja claro que eles podem não conseguir lidar com os requisitos dos serviços URLLC. O suporte as aplicações URLLC em ambientes de computação de borda multiacesso (MEC, do inglês, MultiAccess Edge Computing) utilizando virtualização de funções de rede (NFV, do inglês, Network Functions Virtualization) traz desafios, em que diferentes aspectos devem ser considerados. Este trabalho busca analisar o aprovisionamento de recursos para serviços URLLC em redes 5G baseadas em MECNFV, considerando o tempo de configuração/inicialização da Função de rede Virtual (VNF, do inglês, Virtualized Network Function), a possibilidade de falha durante o atendimento, associados à técnica de préinicialização de recursos, determinando os limites de quão minimamente performático o aprovisionamento de recursos do URLLC deve ser. Para isso, foi proposto nesta monografia um modelo analítico baseado em teoria de fila e validado via simulador desenvolvido em Rede de Petri Colorida e o tempo médio de resposta, a probabilidade de bloqueio e o número médio de recursos ativos são analisados sob diferentes taxas de chegada de serviços, taxas de inicialização (setup) de recursos, capacidade máxima do sistema, quantidade de recursos (contêineres) e número de contêineres préinicializados. A partir disso foi observado que o efeito da taxa de setup menor pode ser mitigado pela préinicialização de contêineres, diminuindo o tempo de espera para atendimento do serviço.