Publicação
From network to Spectrum : a software defined networking (SDN) based decision making system for H-CRAN
| Resumo: | As redes de acesso a rádio heterogêneas baseadas em conceito de nuvem (H-CRAN) incorporam conceitos de redes heterogêneas (HetNet) e redes de acesso de rádio em nuvem (C-RAN) para serem utilizadas nas redes de celulares da próxima geração. H-CRAN explora a heterogeneidade das macro e pequenas células das HetNets, permitindo que as redes de celulares alcancem uma maior eficiência espectral. Já, os conceitos de C-RAN envolvendo unidades de banda base e cabeças de rádio remotas permitem que a H-CRAN insira um ponto de processamento centralizado nas redes de celulares, reduzindo os gastos de capital e operacionais. Embora H-CRAN traga várias oportunidades para as redes de celulares, sua adoção não é livre de desafios. Entre os diferentes desafios existentes, destacamos os mais relevantes, (a) alta interferência intercelular; (b) restrições de latência críticas no processamento de sinal sem fio de longa distância; e (c) má alocação de recursos de processamento. Para enfrentar esses desafios, propomos um sistema de decisão baseado em software-determinado por rede (SDN) capaz de ser modificado para criar decisões que possam diminuir a interferência, atender às restrições de atraso e mitigar a subutilização de processamento para o funcionamento a longo prazo de uma H-CRAN. Ao adicionar conceitos de SDN e uma API orientada a recursos (ROA) simplificada, é possível centralizar logicamente o controle de H-CRAN considerando um conjunto de equipamentos distribuídos fisicamente. A metodologia empregada para mostrar a viabilidade da abordagem proposta baseia-se no desenvolvimento de um protótipo que suporte uma ampla gama de algoritmos de decisão. Este protótipo foi avaliado em três estudos de caso realizados em um ambiente simulado com base na especificação 3GPP para simuladores. No primeiro estudo de caso, avaliamos a sobrecarga de rede implícita ao adicionar um sistema de decisão baseado em SDN para H-CRAN. Posteriormente, um algoritmo de decisão é executado para explorar o compartilhamento de recursos, decidindo quais elementos de uma H-CRAN podem ser utilizados por duas operadoras de forma intercambiável para reduzir a interferência e aumentar a eficiência espectral. O terceiro estudo de caso mostra que a distância entre nuvem e cabeças de rádio remotas deve ser considerada nas decisões de alocação de processamento. Ao avaliar cada um dos estudos de caso, fica evidente a necessidade de um sistema de decisão baseado em SDN em H-CRAN para atacar os desafios inerentes dessas redes. |
|---|---|
| Autores principais: | Marotta, Marcelo Antonio |
| Assunto: | Redes : Computadores Gerencia : Redes : Computadores Computação em nuvem Heterogeneous cloud radio access networks Softwaredefined networking Decision making system |
| Ano: | 2019 |
| País: | Brasil |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | IBICT |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Oasisbr |
| Resumo: | As redes de acesso a rádio heterogêneas baseadas em conceito de nuvem (H-CRAN) incorporam conceitos de redes heterogêneas (HetNet) e redes de acesso de rádio em nuvem (C-RAN) para serem utilizadas nas redes de celulares da próxima geração. H-CRAN explora a heterogeneidade das macro e pequenas células das HetNets, permitindo que as redes de celulares alcancem uma maior eficiência espectral. Já, os conceitos de C-RAN envolvendo unidades de banda base e cabeças de rádio remotas permitem que a H-CRAN insira um ponto de processamento centralizado nas redes de celulares, reduzindo os gastos de capital e operacionais. Embora H-CRAN traga várias oportunidades para as redes de celulares, sua adoção não é livre de desafios. Entre os diferentes desafios existentes, destacamos os mais relevantes, (a) alta interferência intercelular; (b) restrições de latência críticas no processamento de sinal sem fio de longa distância; e (c) má alocação de recursos de processamento. Para enfrentar esses desafios, propomos um sistema de decisão baseado em software-determinado por rede (SDN) capaz de ser modificado para criar decisões que possam diminuir a interferência, atender às restrições de atraso e mitigar a subutilização de processamento para o funcionamento a longo prazo de uma H-CRAN. Ao adicionar conceitos de SDN e uma API orientada a recursos (ROA) simplificada, é possível centralizar logicamente o controle de H-CRAN considerando um conjunto de equipamentos distribuídos fisicamente. A metodologia empregada para mostrar a viabilidade da abordagem proposta baseia-se no desenvolvimento de um protótipo que suporte uma ampla gama de algoritmos de decisão. Este protótipo foi avaliado em três estudos de caso realizados em um ambiente simulado com base na especificação 3GPP para simuladores. No primeiro estudo de caso, avaliamos a sobrecarga de rede implícita ao adicionar um sistema de decisão baseado em SDN para H-CRAN. Posteriormente, um algoritmo de decisão é executado para explorar o compartilhamento de recursos, decidindo quais elementos de uma H-CRAN podem ser utilizados por duas operadoras de forma intercambiável para reduzir a interferência e aumentar a eficiência espectral. O terceiro estudo de caso mostra que a distância entre nuvem e cabeças de rádio remotas deve ser considerada nas decisões de alocação de processamento. Ao avaliar cada um dos estudos de caso, fica evidente a necessidade de um sistema de decisão baseado em SDN em H-CRAN para atacar os desafios inerentes dessas redes. |
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