PlaceRAN - Uma solução de posicionamento das funções de rádio de acesso móveis virtualizadas de quinta geração

• Autor(a) principal: Morais, Fernando Zanferrari
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos)
• Texto Completo: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9782
• topic: ACCNPQ::Ciências Exatas e da Terra::Ciência da Computação; Redes móveis de quinta geração; NG-RAN; Arquitetura NFV; Posicionamento de funções virtualizadas; Orquestração; Crosshaul; Fifth-generation of mobile networks; NFV architecture; Placement of virtualized functions; Orchestration

Para alcançar as transformações digitais visionadas e impulsionadas pela demanda de serviços da sociedade, os avanços das redes móveis de quinta geração, especificados pelas organizações padronizadores em conjunto com a indústria, são amplamente disruptivos quando comparado com as redes precedentes. Para atender a escala demandada, a nova geração de redes de rádio de acesso (NG-RAN) é orientada a dois conceitos: (i) desacoplamento e desagregação das funções de rádio em até três unidades e (ii) imersão nos conceitos de software, principalmente, virtualização: resultando assim, na arquitetura vNG-RAN. Neste contexto, o problema do posicionamento das funções de rádio em três unidades sob as redes de transporte e as estratégias de alocação de recursos computacionais dessas funções é definido como um problema NP-hard. Além disso, a tomada decisão entre a desagregação da RAN, o encaminhamento na rede de transporte e as estratégias de alocação de recursos computacionais é um grande desafio de pesquisa e com grande interesse da indústria. Sendo assim, a presente dissertação apresenta o PlaceRAN, uma solução de otimização de posicionamento com foco em planejamento de redes, aliada a um orquestrador para o desenvolvimento da vNG-RAN (RAN virtualizada). Primeiramente, a solução de otimização de posicionamento possui três estágios com os objetivos: (i) maximizar a agregação das funções de rádio e minimizar a utilização de recursos computacionais, (ii) minimizar o número de Disaggregated RAN Combination (DRC), (iii) priorizar os DRCs de acordo com a estratégia de posicionamento escolhida. Para o orquestrador, o mesmo é alinhado com a arquitetura Network Function Virtualization (NFV) e tem como objetivo: (i) prover a alocação das funções de rádio virtualizadas com base na orientação da solução de otimização e (ii) ter ciência da topologia da rede e recursos computacionais. A avaliação foi realizada com redes e parâmetros reais para a solução de otimização e para o orquestrador, um experimento baseado em uma dessas redes reais foi emulada. Os resultados apresentam que as soluções de posicionamento alcançam até 80% de agregação das unidades de rádio virtualizadas (vRU, vDU e vCU) em menos de 20% dos recursos computacionais com redução no número de DRCs orientada pela estratégia de posicionamento. Assim como, o orquestrador apresenta funcionalidade total na alocação demandada pela solução de otimização sob plataforma de orquestração de contêiner de produção. Obtendo assim, total viabilidade de desenvolvimento da vNGRAN. Finalmente, a solução PlaceRAN contribui para o âmbito científico para o avanço da virtualização e desagregação da arquitetura NG-RAN, assim como é alinhada com as principais iniciativas da indústria.