PlaceRAN - Uma solução de posicionamento das funções de rádio de acesso móveis virtualizadas de quinta geração
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Righi, Rodrigo R. | |
| Coorientador(a) (dc.contributor.advisor-co1) | Both, Cristiano B. | |
| Lattes Coorientador(a) (dc.contributor.advisor-co1Lattes) | http://lattes.cnpq.br/2658002010026792 | pt_BR |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/2332604239081900 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Morais, Fernando Zanferrari | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/0798589683740314 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2021-05-24T17:08:47Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2021-05-24T17:08:47Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2021-03-23 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | To achieve the digital transformations envisioned and driven by the demand for services from society, the advances in the fifth-generation mobile networks, specified by the standardizing organizations jointly with the industry, are largely disruptive compared to the previous networks. To meet the demand scale, the new generation of access radio networks (NG-RAN) is guided by two concepts: (i) radio functions decoupling and disaggregation in up to three units and (ii) immersion in software concepts, mainly virtualization. Thus resulting in the vNG-RAN architecture. In this context, placement of the radio functions in three units under the transport networks and the computational resources is defined as an NP-hard problem. Also, the decision-making between the RAN disaggregation, the routing in the transport network, and the strategies for allocating computational resources is an unprecedented research challenge and with high interest from the industry. Therefore, this dissertation presents the PlaceRAN solution: a placement optimization solution focused on network planning, combined with an orchestrator to develop vNG-RAN, i.e., a virtualized RAN. First, the placement optimization solution has three stages with the objectives: (i) maximize the aggregation of radio functions and minimize the use of computational resources, (ii) minimize the number of Disaggregated RAN Combination (DRC), (iii) prioritize DRCs according to the chosen placement strategy. For the orchestrator, it is aligned with the Network Function Virtualization (NFV) architecture. It aims to: (i) provide the allocation of virtualized radio functions based on the placement optimization solution and (ii) be aware of the network topology and computational resources. The evaluation was conducted with two real networks and parameters for the optimization solution, and for the orchestrator, an experiment based on one of these real networks was emulated. The results show that the placement solutions reach up to 80% aggregation of the virtualized radio units (vRU, vDU, and vCU) in less than 20% of the computational resources, reducing the number of DRCs guided by the placement strategy. Likewise, the orchestrator has total functionality in allocating demand for the optimization solution under the production container orchestration platform. Thus obtaining total viability for the development of vNG-RAN. Finally, the PlaceRAN solution contributes to the scientific field for the advancement of virtualization and disaggregation of the NG-RAN architecture and aligns with the main industry initiatives. | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | 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. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9782 | |
| 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) | Redes móveis de quinta geração | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | NG-RAN | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Arquitetura NFV | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Posicionamento de funções virtualizadas | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Crosshaul | en |
| Assunto (dc.subject) | Orquestração | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Fifth-generation of mobile networks | en |
| Assunto (dc.subject) | NFV architecture | en |
| Assunto (dc.subject) | Placement of virtualized functions | en |
| Assunto (dc.subject) | Orchestration | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Ciências Exatas e da Terra::Ciência da Computação | pt_BR |
| Título (dc.title) | PlaceRAN - Uma solução de posicionamento das funções de rádio de acesso móveis virtualizadas de quinta geração | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Dissertação | pt_BR |
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