PORVIR-5G: programabilidade, orquestração e virtualização em redes 5G

• Processo: 20/05182-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Sistemas de Computação
• Acordo de Cooperação: MCTI/MC
• Pesquisador responsável: José Marcos Silva Nogueira
• Beneficiário: José Marcos Silva Nogueira
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Exatas (ICEx). Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Ministério da Educação (Brasil). Belo Horizonte , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Christian Rodolfo Esteve Rothenberg ; Cristiano Bonato Both ; Daniel Fernandes Macedo ; Magnos Martinello
• Pesquisadores associados: Juliano Araujo Wickboldt ; Lucio Rene Prade ; Moisés Renato Nunes Ribeiro ; Paulo Henrique Lopes Rettore ; Raquel Frizera Vassallo ; Ricardo Carminati de Mello ; Rodolfo da Silva Villaca ; Rodrigo Laiola Guimarães ; Vinicius Fernandes Soares Mota
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/20079-5 - N-DEPLOYMENT: Proposta de Implantação de Infraestrutura fixa V2I para fins de atendimentos a Diversas Modalidades de Serviços de Rede Veiculares, BP.IC; 24/20791-7 - Implantação de Uma Rede 5G no laboratório Winet/Icex/UFMG, BP.IC; 24/15172-6 - Comunicação URLLC em drones para aplicações críticas e apoio técnico de infraestrutura do projeto, BP.TT; + mais bolsas vinculadas 23/16817-8 - Experimentos, coleta e análise de resultados em redes de acesso via rádio 5G com enfoque em garantias de Qualidade de Experiência (QoE), BP.IC; 23/13234-1 - Aperfeiçoamento da Rede 5G no laboratório de Telecom da UNISINOS, BP.IC; 23/11089-4 - Implementação de planos de dados programáveis em dispositivos de hardware - caso de uso de gerenciamento de slices com o PolKA, BP.TT; 23/11477-4 - Análise de métricas para avaliação de dados sintéticos de monitoramento de rede, BP.IC; 23/11831-2 - Caracterização e Predição de Evasão de Clientes em Empresas Provedoras de Acesso à Internet, BP.IC; 23/11389-8 - Implantação de Uma Rede 5G no laboratório Winet/Icex/UFMG, BP.IC; 23/08923-2 - Experimentos, coleta e análise de resultados em núcleos de redes 5G com enfoque em garantias de Qualidade de Experiência (QoE), BP.IC; 23/05894-1 - Orquestração multi-fluxo de redes 5G, BP.TT; 23/06190-8 - Programabilidade e Telemetria In-Band Adaptativa Usando Aprendizado por Reforço Profundo em Redes 5G, BP.TT; 23/04517-0 - Validação, avaliação, coleta e análise de resultados em redes fatiadas e virtualizadas utilizando tecnologias LPWAN, BP.IC; 22/13821-1 - Avaliação da arquitetura de suporte a Slice-as-a-Service, BP.TT; 22/08143-4 - Avaliação de modelo de comunicação para otimização de IoT em 5G através da programabilidade de rede, BP.PD; 22/07102-2 - Experimentos, coleta e análise de resultados em orquestração de redes com enfoque em garantias de Qualidade de Experiência (QoE) em 5G, BP.IC; 22/01537-7 - Seguimento de robô terrestre móvel por um robô aéreo tipo drone, BP.IC; 21/15205-3 - Um estudo sobre orquestração de redes com enfoque em garantias de Qualidade de Experiência (QoE) em 5G, BP.IC; 21/12368-9 - Investigação da auto-configuração e sua programabilidade em dispositivos de rede, BP.IC; 21/09678-6 - Investigar formas de garantia de dependabilidade em nuvens privadas, BP.IC; 21/08113-5 - Investigar e propor um modelo de comunicação massiva máquina-a-máquina programável para IoT em LPWAN, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Internet Orquestração Redes de computadores Virtualização das funções da rede (NFV) Programabilidade de rede
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Internet | Orquestração | Programabilidade em redes | Redes de Computadores | redes 5G | Virtualização de Funções de Rede | Redes de Computadores e Internet

Resumo

O esperado crescimento massivo do tráfego na internet para as futuras redes de comunicação celular com tecnologia 5G requer mudanças nas redes dos operadores. Essas redes deverão ser alteradas drasticamente, de forma a se tornarem mais abertas, escaláveis e elásticas, proporcionando assim novos tipos de comunicação. O projeto PORVIR-5G pretende enfrentar desafios científicos e tecnológicos das futuras redes de comunicação celular com tecnologia 5G. Para isso, vai desenvolver técnicas, métodos, algoritmos e modelos, bem como tratar casos de uso e demonstrar uma rede de comunicação com seu fronthaul e seu backhaul programáveis, integrando redes sem fio com soluções de redes ópticas, redes comutadas por pacote e computação em nuvem. Neste projeto, pretende-se explorar a arquitetura de fatiamento fim-a-fim da rede por meio da virtualização de redes, para otimizar a alocação de recursos nos domínios ópticos e de pacotes, bem como os recursos de computação e armazenamento. As tecnologias-chave do projeto PORVIR-5G são: (i) fatiamento de redes ópticas, sem fio e de pacotes, controladas por (ii) interfaces de programação profunda (do inglês deep programmability), por meio das quais os dispositivos são configurados a partir de funções de rede para prover o desempenho necessário para as futuras aplicações de Internet, o que permite uma (iii) orquestração fim-a-fim e multicamadas, considerando a qualidade de experiência das aplicações em execução na rede. O projeto irá validar e demonstrar as propostas de programabilidade e virtualização em três demonstrações, cada uma delas suportando as demandas-chave de desempenho de redes 5G: (i) uma demonstração de internet das coisas focalizando na comunicação massiva entre dispositivos (massive machine-type communication); (ii) uma demonstração de cidades inteligentes que demanda fluxos confiáveis de baixa latência; e (iii) uma demonstração de transmissão de vídeo em alta vazão que demonstra redes de banda larga de próxima geração. (AU)

Publicações científicas

(35)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MAFIOLETTI, DIEGO ROSSI; MARTINELLO, MAGNOS; RIBEIRO, MOISES R. N.; RUFFINI, MARCO; SLYNE, FRANK; IEEE; CHARALAMBIDES, M; PAPADIMITRIOU, P; CERRONI, W; KANHERE, S; et al. To Embed or Not to Embed SHA in Programmable Network Interface Cards. 2022 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT (CNSM 2022): INTELLIGENT MANAGEMENT OF DISRUPTIVE NETWORK TECHNOLOGIES AND SERVICES, v. N/A, p. 7-pg., 2022-01-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

NAVARRO DO AMARAL, THIAGO A.; ROSA, RAPHAEL, V; CRUZ MOURA, DAVID F.; ROTHENBERG, CHRISTIAN ESTEVE. Run-Time Adaptive In-Kernel BPF/XDP Solution for 5G UPF. ELECTRONICS, v. 11, n. 7, p. 19-pg., 2022-04-01. (18/23101-0, 20/05182-3)

MIRANDA, GILSON, JR.; MUNICIO, ESTEBAN; MARQUEZ-BARJA, JOHANN M.; MACEDO, DANIEL FERNANDES; ZHANI, MF; LIMAM, N; BORYLO, P; BOUBENDIR, A; DOSSANTOS, CRP. Machine Learning-based End-to-End QoE Monitoring Using Active Network Probing. 25TH CONFERENCE ON INNOVATION IN CLOUDS, INTERNET AND NETWORKS (ICIN 2022), v. N/A, p. 8-pg., 2022-01-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

DE BRITO GONCALVES, JOAO PAULO; SPELTA, GABRIEL; VILLACA, RODOLFO DA SILVA; GOMES, ROBERTA LIMA; IEEE COMP SOC. IoT Data Storage on a Blockchain Using Smart Contracts and IPFS. 2022 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON BLOCKCHAIN (BLOCKCHAIN 2022), v. N/A, p. 4-pg., 2022-01-01. (20/05182-3)

SILVEIRA, LUCAS B. D.; DE RESENDE, HENRIQUE C.; BOTH, CRISTIANO B.; MARQUEZ-BARJA, JOHANN M.; SILVESTRE, BRUNO; CARDOSO, KLEBER, V. Tutorial on communication between access networks and the 5G core. Computer Networks, v. 216, p. 15-pg., 2022-10-24. (20/05182-3, 18/23097-3, 20/05127-2)

MIRANDA, GILSON, JR.; MACEDO, DANIEL FERNANDES; MARQUEZ-BARJA, JOHANN M.. Estimating Video on Demand QoE From Network QoS Through ICMP Probes. IEEE TRANSACTIONS ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, v. 19, n. 2, p. 13-pg., 2022-06-01. (20/05182-3, 18/23097-3)

NAVARRO DO AMARAL, THIAGO A.; ROSA, RAPHAEL, V; MOURA, DAVID F. CRUZ; ROTHENBERG, CHRISTIAN E.; CHEMOUIL, P; ULEMA, M; CLAYMAN, S; SAYIT, M; CETINKAYA, C; SECCI, S. An In-Kernel Solution Based on XDP for 5G UPF: Design, Prototype and Performance Evaluation. PROCEEDINGS OF THE 2021 17TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT (CNSM 2021): SMART MANAGEMENT FOR FUTURE NETWORKS AND SERVICES, v. N/A, p. 7-pg., 2021-01-01. (20/05182-3, 18/23101-0)

DE BRITO GONCALVES, JOAO PAULO; VILLACA, RODOLFO DA SILVA; IEEE COMP SOC. A Blockchained Incentive Architecture for Federated Learning. 2022 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON BLOCKCHAIN (BLOCKCHAIN 2022), v. N/A, p. 6-pg., 2022-01-01. (20/05182-3)

MARTINEZ, VICTOR M. G.; DO NASCIMENTO, DAVID A.; CAMPELO, DIVANILSON R.; MELLO, RICARDO C.; RIBEIRO, MOISES R. N.; IEEE. On Latency Bounds for ROS Messaging in Cloud-Enabled Mobile Robots. 2022 IEEE 8TH WORLD FORUM ON INTERNET OF THINGS, WF-IOT, v. N/A, p. 6-pg., 2022-01-01. (20/05182-3, 18/23097-3)

BORGES, EVERSON SCHERRER; BONELLA, VITOR BERGER; DOS SANTOS, ABRADO JESUS; MENEGUETI, GABRIEL TETZNER; DOMINICINI, CRISTINA KLIPPEL; MARTINELLO, MAGNOS; BERNARDOS, CJ; MARTINI, B; ROJAS, E; VERDI, FL; et al. In-situ Proof-of-Transit for Path-Aware Programmable Networks. 2023 IEEE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NETWORK SOFTWARIZATION, NETSOFT, v. N/A, p. 8-pg., 2023-01-01. (20/05182-3, 20/05174-0)

MIRANDA, GILSON, JR.; HAXHIBEQIRI, JETMIR; MACEDO, DANIEL F.; MARQUEZ-BARJA, JOHANN M.. Soft-W-TSN: Extending Time-Sensitive Networking Capabilities to Wi-Fi using Virtualized Elements. 2023 IEEE CONFERENCE ON NETWORK FUNCTION VIRTUALIZATION AND SOFTWARE DEFINED NETWORKS, NFV-SDN, v. N/A, p. 4-pg., 2023-01-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

MIRANDA, GILSON, JR.; HAXHIBEQIRI, JETMIR; HOEBEKE, JEROEN; MOERMAN, INGRID; MACEDO, DANIEL F.; MARQUEZ-BARJA, JOHANN M.. Flexible Wired/Wi-Fi TSN Networking through SDN and Soft Traffic Control. 2023 IEEE CONFERENCE ON NETWORK FUNCTION VIRTUALIZATION AND SOFTWARE DEFINED NETWORKS, NFV-SDN, v. N/A, p. 2-pg., 2023-01-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

BORGES, EVERSON SCHERRER; MARTINELLO, MAGNOS; BONELLA, VITOR B.; DOS SANTOS, ABRAAO J.; GOMES, ROBERTA L.; DOMINICINI, CRISTINA K.; GUIMARAES, RAFAEL SILVA; MENEGUETI, GABRIEL T.; BARCELLOS, MARINHO; RUFFINI, MARCO. PoT-PolKA: Let the Edge Control the Proof-of-Transit in Path-Aware Networks. IEEE TRANSACTIONS ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, v. 21, n. 4, p. 11-pg., 2024-08-01. (20/05174-0, 20/05182-3)

BRUNO, GUSTAVO ZANATTA; DE ALMEIDA, GABRIEL MATHEUS F.; SATHISH, ADITYA; DASILVA, ALOIZIO PEREIRA; DASILVA, LUIZ A.; HUFF, ALEXANDRE; CARDOSO, KLEBER VIEIRA; BOTH, CRISTIANO BONATO. Evaluating the Deployment of a Disaggregated Open RAN Controller on a Distributed Cloud Infrastructure. IEEE TRANSACTIONS ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, v. 21, n. 4, p. 13-pg., 2024-08-01. (20/05127-2, 20/05182-3)

GUIMARAES, RAFAEL S.; DOMINICINI, CRISTINA; MARTINEZ, VICTOR M. G.; XAVIER, BRUNO M.; MAFIOLETTI, DIEGO R.; LOCATELI, ANA C.; VILLACA, RODOLFO; MARTINELLO, MAGNOS; RIBEIRO, MOISES R. N.. M-PolKA: Multipath Polynomial Key-Based Source Routing for Reliable Communications. IEEE TRANSACTIONS ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, v. 19, n. 3, p. 13-pg., 2022-09-01. (20/05182-3, 20/05174-0, 18/23097-3)

FRANCO, GABRIEL; CROVELLA, MARK; COMARELA, GIOVANNI. Dependence and Model Selection in LLP: The Problem of Variants. PROCEEDINGS OF THE 29TH ACM SIGKDD CONFERENCE ON KNOWLEDGE DISCOVERY AND DATA MINING, KDD 2023, v. N/A, p. 12-pg., 2023-01-01. (20/05182-3)

SARMENTO, EDUARDO MONTAGNER DE MORAES; RIBEIRO, IRAN FREITAS; MARCIANO, PABLO RAFAEL NEVES; NERIS, YRUI GIOVAN; ROCHA, HELDER ROBERTO DE OLIVEIRA; MOTA, VINICIUS FERNANDES SOARES; VILLACA, RODOLFO DA SILVA. Forecasting energy power consumption using federated learning in edge computing devices Eduardo de Moraes Sarmento Iran Freitas Ribeiro. INTERNET OF THINGS, v. 25, p. 16-pg., 2024-01-02. (20/05182-3)

RIBEIRO, IRAN F.; COMARELA, GIOVANNI; ROCHA, ANTONIO A. A.; MOTA, VINICIUS F. S.. Towards a Framework to Evaluate Generative Time Series Models for Mobility Data Features. JOURNAL OF INTERNET SERVICES AND APPLICATIONS, v. 15, n. 1, p. 15-pg., 2024-01-01. (23/00148-0, 20/05182-3)

MACHADO, ALYSSON A. P.; FIOROTTI, RODRIGO; VILLACA, RODOLFO DA S.; ROCHA, HELDER R. O.. Profit distribution through blockchain solution from battery energy storage system in a virtual power plant using intelligence techniques. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 98, p. 18-pg., 2024-08-02. (20/05182-3)

MOURA, HENRIQUE D.; OLIVEIRA, JUNIA MAISA; SOARES, DANIEL; MACEDO, DANIEL F.; VIEIRA, MARCOS A. M.. Improved Video QoE in Wireless Networks using Deep Reinforcement Learning. 2023 19TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, CNSM, v. N/A, p. 7-pg., 2023-01-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

SOARES, DANIEL; CARVALHO, MARCOS; MACEDO, DANIEL F.. Enhancing Cloud Gaming QoE Estimation by Stacking Learning. Journal of Network and Systems Management, v. 32, n. 3, p. 22-pg., 2024-07-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

MIRANDA, GILSON JR JR; MUNICIO, ESTEBAN; MARQUEZ-BARJA, JOHANN M.; MACEDO, DANIEL FERNANDES; ZHANI, MF; LIMAM, N; BORYLO, P; BOUBENDIR, A; DOSSANTOS, CRP. Real-Time QoE Estimation for DASH Video Using Active Network Probing. 25TH CONFERENCE ON INNOVATION IN CLOUDS, INTERNET AND NETWORKS (ICIN 2022), v. N/A, p. 3-pg., 2022-01-01. (20/05182-3, 18/23097-3)

HELAL, ALAN A.; VILLACA, RODOLFO S.; SANTOS, CELSO A. S.; COLISTETE, ROBERTO. An integrated solution of software and hardware for environmental monitoring. INTERNET OF THINGS, v. 19, p. 14-pg., 2022-08-01. (20/05182-3)

XAVIER, BRUNO MISSI; SILVA GUIMARAES, RAFAEL; COMARELA, GIOVANNI; MARTINELLO, MAGNOS. MAP4: A Pragmatic Framework for In-Network Machine Learning Traffic Classification. IEEE TRANSACTIONS ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, v. 19, n. 4, p. 13-pg., 2022-12-01. (20/05182-3, 20/05174-0, 18/23097-3)

MIRANDA, GILSON, JR.; SLAMNIK-KRIJESTORAC, NINA; MARQUEZ-BARJA, JOHANN M.; MACEDO, DANIEL F.. Towards Industrial/Multimedia TSN Network Slice Management: A Bottom-Up Approach. 2024 JOINT EUROPEAN CONFERENCE ON NETWORKS AND COMMUNICATIONS & 6G SUMMIT, EUCNC/6G SUMMIT 2024, v. N/A, p. 6-pg., 2024-01-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

ARNHOLD, FELIPE; ANBAZHAGAN, SIVASANKARI S.; PRADE, LUCIO R.; NOGUEIRA, JOSE MARCOS; KLAUTAU, ALDEBARO; BOTH, CRISTIANO BONATO. Network Slicing Support by Fronthaul Interface in Disaggregated Radio Access Networks: A Survey. IEEE TRANSACTIONS ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, v. 21, n. 4, p. 21-pg., 2024-08-01. (20/05127-2, 20/05182-3)

RIBEIRO, IRAN F.; CALMON, VITOR F.; SILVA, THIAGO H.; SANTOS, CELSO A. S.; MOTA, VINICIUS; IEEE. Evaluating Weather Influence on User Participation in a Crowd-sensing Application. 2023 INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTING, NETWORKING AND COMMUNICATIONS, ICNC, v. N/A, p. 6-pg., 2023-01-01. (20/05182-3, 18/23011-1)

MIRANDA, GILSON, JR.; HAXHIBEQIRI, JETMIR; HOEBEKE, JEROEN; MOERMAN, INGRID; MACEDO, DANIEL F.; MARQUEZ-BARJA, JOHANN M.. A Flexible In-band Network Telemetry Framework for Heterogeneous Private Networks. 2024 IEEE 20TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON FACTORY COMMUNICATION SYSTEMS, WFCS, v. N/A, p. 8-pg., 2024-01-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

MARTINEZ, VICTOR M. G.; RIBEIRO, MOISES R. N.; MOTA, VINICIUS F. S.. Wi-Fi faces the new wireless ecosystem: a critical review. ANNALS OF TELECOMMUNICATIONS, v. 79, n. 5-6, p. 17-pg., 2023-11-09. (18/23097-3, 20/05182-3)

ZIBETTI, GUILHERME ROTTH; WICKBOLDT, JULIANO ARAUJO; DE FREITAS, EDISON PIGNATON. Context-aware environment monitoring to support LPWAN-based battlefield applications. COMPUTER COMMUNICATIONS, v. 189, p. 10-pg., 2022-03-19. (20/05182-3)

DE BRITO GONCALVES, JOAO PAULO; ALOCHIO, GUSTAVO; VILLACA, RODOLFO DA SILVA; GOMES, ROBERTA LIMA; IEEE COMP SOC. Data Integrity Verification in Network Slicing using Oracles and Smart Contracts. 2022 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON BLOCKCHAIN (BLOCKCHAIN 2022), v. N/A, p. 6-pg., 2022-01-01. (20/05182-3)

CARVALHO, MARCOS; SOARES, DANIEL; MACEDO, DANIEL F.. A Human-in-the-Loop Based ML Framework to Estimate User's QoE on Cloud Gaming Using Active Learning. 2024 JOINT EUROPEAN CONFERENCE ON NETWORKS AND COMMUNICATIONS & 6G SUMMIT, EUCNC/6G SUMMIT 2024, v. N/A, p. 6-pg., 2024-01-01. (18/23097-3, 20/05182-3)

MORAIS, FERNANDO ZANFERRARI; BRUNO, GUSTAVO ZANATTA; RENNER, JULIO; DE ALMEIDA, GABRIEL MATHEUS F.; CONTRERAS, LUIS M.; RIGHI, RODRIGO DA ROSA; CARDOSO, KLEBER VIEIRA; BONATO BOTH, CRISTIANO BONATO. OPlaceRAN-A Placement Orchestrator for Virtualized Next-Generation of Radio Access Network. IEEE TRANSACTIONS ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, v. 20, n. 3, p. 15-pg., 2023-09-01. (20/05127-2, 20/05182-3)

XAVIER, BRUNO MISSI; DZAFERAGIC, MERIM; COLLINS, DIARMUID; COMARELA, GIOVANNI; MARTINELLO, MAGNOS; RUFFINI, MARCO. Machine Learning-based Early Attack Detection Using Open RAN Intelligent Controller. ICC 2023-IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS, v. N/A, p. 6-pg., 2023-01-01. (20/05174-0, 20/05182-3)

DA SILVA, MIKAELLA F.; SANTOS, BRUNO P.; RETTORE, PAULO H. L.; MOTA, VINICIUS F. S.. A Privacy-Preserving Contact Tracing System based on a Publish-Subscribe Model. JOURNAL OF INTERNET SERVICES AND APPLICATIONS, v. 15, n. 1, p. 14-pg., 2024-01-01. (23/00148-0, 20/05182-3)