Adaptive network management in 6G O-RAN: a framework for dynamic user demands
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Both, Cristiano Bonato | |
| Coorientador(a) (dc.contributor.advisor-co1) | Huff, Alexandre | |
| Lattes Coorientador(a) (dc.contributor.advisor-co1Lattes) | http://lattes.cnpq.br/8204869834246714 | pt_BR |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/2658002010026792 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Bruno, Gustavo Zanatta | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/3228815415371752 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2024-12-19T14:00:43Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2024-12-19T14:00:43Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2024-07-01 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | The advent of Sixth Generation (6G) mobile networks heralds a transformative era in wireless communication, demanding unprecedented adaptability and energy efficiency to meet burgeoning dynamic user demands. This thesis introduces an innovative framework for adaptive network management within the Open Radio Access Network (O-RAN) paradigm, focusing on the integration of its dynamic architecture. The framework emphasizes the exploration of integration components to manage and optimize the Radio Access Network (RAN). Central to this framework are the architectural components of O-RAN: the Service Management and Orchestration (SMO), the Near-Real-Time RAN Intelligent Controller (Near-RT RIC), and the Non-Real-Time RAN Intelligent Controller (Non-RT RIC), each playing a crucial role in enhancing network adaptability and operational efficiency. The proposed framework leverages the open and intelligent architecture of O-RAN, deploying various applications such as the rApp Energy Savings to optimize energy consumption and data flow management. It aims to establish a new benchmark for network management in the 6G era by integrating real-time data analytics, intelligent policy implementation, and adaptive energy management strategies. While energy savings is a primary use case for validating our dynamic architecture, it is important to note that the framework’s flexibility allows for the integration of other applications as well. The dynamic clustering mechanism for radio nodes, coupled with the RIC, facilitates efficient resource management by adjusting network configurations based on current and predicted traffic loads, significantly improving resource utilization and energy efficiency. A prototype implementation validates the framework under various network conditions and user demands, demonstrating substantial improvements in resource utilization and energy efficiency compared to traditional static network management approaches. The adaptive framework significantly reduces energy consumption during low-demand periods while maintaining high performance during peak times. The effectiveness of the proposed framework is demonstrated through its dynamic management of network resources, facilitated by specialized rApps and xApps. These applications interface with the SMO, Near-RT RIC, and Non-RT RIC, contributing to substantial improvements in network performance. Key components such as the modified VespaMgr and A1 Mediator within the Near-RT RIC, along with custom SMO elements, ensure seamless communication and integration across the network. This dynamic architecture has shown significant enhancements in resource utilization and energy efficiency. The results indicate efficient data handling and communication through the O1 interface for VES, validating the framework’s capability to adapt to varying network conditions and demands, thereby establishing new benchmarks in 6G network management. | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | O advento das redes móveis de Sexta Geração (6G) anuncia uma era transformadora na comunicação sem fio, exigindo uma adaptabilidade e eficiência energética sem precedentes para atender às crescentes demandas dinâmicas dos usuários. Esta tese apresenta um quadro inovador para a gestão adaptativa de redes dentro do paradigma da Open Radio Access Network (O-RAN), focando na integração de sua arquitetura dinâmica. O quadro enfatiza a exploração de componentes de integração para gerenciar e otimizar a Radio Access Network (RAN). Centrais a este quadro são os componentes arquitetônicos do O-RAN: a Gestão de Serviços e Orquestração (SMO), o Controlador Inteligente de RAN em Tempo Real Próximo (Near-RT RIC) e o Controlador Inteligente de RAN em Tempo Não Real (Non-RT RIC), cada um desempenhando um papel crucial no aprimoramento da adaptabilidade e eficiência operacional da rede. A solução proposta aproveita a arquitetura aberta e inteligente do O-RAN, implantando várias aplicações como o rApp Energy Savings para otimizar o consumo de energia e a gestão do fluxo de dados. Ele visa estabelecer um novo padrão para a gestão de redes na era 6G, integrando análises de dados em tempo real, implementação inteligente de políticas e estratégias adaptativas de gestão de energia. Embora a economia de energia seja um caso de uso principal para validar nossa arquitetura dinâmica, é importante notar que a flexibilidade do quadro permite a integração de outras aplicações também. O mecanismo de agrupamento dinâmico para nós de rádio, juntamente com o RIC, facilita a gestão eficiente de recursos ajustando as configurações da rede com base nas cargas de tráfego atuais e previstas, melhorando significativamente a utilização de recursos e a eficiência energética. Uma implementação protótipo valida o quadro sob várias condições de rede e demandas dos usuários, demonstrando melhorias substanciais na utilização de recursos e na eficiência energética em comparação com abordagens tradicionais de gestão de redes estáticas. O quadro adaptativo reduz significativamente o consumo de energia durante períodos de baixa demanda, mantendo alto desempenho durante os picos. A eficácia do quadro proposto é demonstrada através da gestão dinâmica dos recursos da rede, facilitada por rApps e xApps especializados. Essas aplicações interagem com o SMO, Near-RT RIC e Non-RT RIC, contribuindo para melhorias substanciais no desempenho da rede. Componentes chave como o VespaMgr modificado e o Mediador A1 dentro do Near-RT RIC, juntamente com elementos SMO personalizados, garantem comunicação e integração contínuas em toda a rede. Esta arquitetura dinâmica mostrou melhorias significativas na utilização de recursos e na eficiência energética. Os resultados indicam um manuseio eficiente de dados e comunicação através da interface O1 para VES, validando a capacidade do quadro de se adaptar a condições e demandas variáveis da rede, estabelecendo novos padrões na gestão de redes 6G. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/13420 | |
| Idioma (dc.language) | pt_BR | pt_BR |
| Nome da instituição (dc.publisher) | Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| País da Instituição (dc.publisher.country) | Brasil | pt_BR |
| Departamento (dc.publisher.department) | Escola Politécnica | pt_BR |
| Sigla da Instituição (dc.publisher.initials) | Unisinos | pt_BR |
| Programa (dc.publisher.program) | Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada | pt_BR |
| Direitos de acesso ao documento (dc.rights) | openAccess | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Gerenciamento adaptativo de rede | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Eficiência energética | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | O-RAN | en |
| Assunto (dc.subject) | RIC | en |
| Assunto (dc.subject) | RAN | en |
| Assunto (dc.subject) | SMO | en |
| Assunto (dc.subject) | 6G | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Adaptive network management | en |
| Assunto (dc.subject) | Energy efficiency | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Ciências Exatas e da Terra::Ciência da Computação | pt_BR |
| Título (dc.title) | Adaptive network management in 6G O-RAN: a framework for dynamic user demands | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Tese | pt_BR |
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