Viabilizando Funcionalidades TSN no Open RAN em Redes XHaul Convergentes

• Processo: 25/04041-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2029
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
• Pesquisador responsável: Christian Rodolfo Esteve Rothenberg
• Beneficiário: Sérgio Rossi Brito da Silva
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Empresa: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC)
• Vinculado ao auxílio: 21/00199-8 - Redes e serviços inteligentes rumo 2030 (SMARTNESS), AP.PCPE
• Assunto(s): Redes de computadores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: O-Ran | Tsn | Xhauls | Redes de Computadores

Resumo

A arquitetura Open Radio Access Network (O-RAN), definida pela O-RAN Alliance - um consórcio formado por um grupo diversificado de operadoras de redes móveis, fornecedores de infraestrutura e desenvolvedores de software - tem como um de seus principais objetivos o estabelecimento de um novo paradigma de telecomunicações baseado em uma RAN aberta, inteligente, interoperável e virtualizada. Essas características podem impulsionar uma transformação nas comunicações móveis, oferecendo uma arquitetura flexível, escalável e de baixo custo, o que pode ser essencial para viabilizar as redes Beyond 5G (B5G) e 6G. No entanto, a adoção de redes compatíveis com O-RAN pelas operadoras de redes móveis (MNOs) ainda apresenta desafios, como o uso de interfaces abertas que acompanham a desagregação da RAN, levando a infraestruturas onde os nós da RAN são interconectados por redes de transporte compostas não apenas por segmentos dedicados de fibra, mas também por infraestruturas legadas e outras redes diversas. Isso resulta em um cenário complexo e heterogêneo, onde tráfego fixo e móvel convergem, formando o que é comumente chamado de rede XHaul convergente, que integra fronthaul, midhaul e backhaul, juntamente com outras tecnologias de acesso à mídia.Nesse contexto, garantir baixa latência e alta confiabilidade para aplicações emergentes que operam sobre essa rede XHaul convergente interconectando múltiplos nós da RAN é um desafio altamente complexo. Além disso, erros de sincronização podem inviabilizar sua operação. Para lidar com essas questões, recursos de Time-Sensitive Networking (TSN) foram propostos para integração na arquitetura O-RAN, especialmente aqueles definidos pelas normas IEEE 802.1CM, IEEE 802.1Qbu e IEEE 802.1Qbv. No entanto, esses recursos ainda não estão amplamente disponíveis em switches Ethernet, pois sua implementação aumenta os custos de hardware, contrariando um dos princípios fundamentais do O-RAN: a proteção dos investimentos de capital (CAPEX) e a redução do custo total de propriedade (TCO).Este projeto de pesquisa tem como objetivo integrar recursos de TSN à arquitetura O-RAN para enfrentar os desafios essenciais dentro da rede de transporte desagregada e heterogênea do O-RAN. Especificamente, a implementação de recursos de TSN em uma rede de transporte baseada em software é esperada para atingir um nível de determinismo comparável ao das redes TSN em hardware dedicado, sem a necessidade de equipamentos especializados. Além disso, exploramos estratégias eficientes de escalonamento de recursos dentro do XHaul para lidar com essa heterogeneidade, utilizando tecnologias como network slicing. As soluções propostas serão validadas por meio de simulações utilizando simuladores de eventos discretos e avaliações experimentais com dispositivos de rede programáveis, como switches Intel Tofino.