Controle de mobilidade inteligente orientado por CloudNetwork Slicing em infraestruturas 5G - Silva, Felipe Sampaio Dantas da (2023)
No contexto da 5ª geração de redes móveis (Fifth Generation – 5G), o fatiamento de recursos de rede (Network Slicing – NS) tem sido amplamente adotado por sua capacidade de habilitar a infraestrutura para a implantação de serviços de forma personalizada e elástica. O NS é promovido por meio de um conjunto de componentes de recursos de rede que pode ser estendido mediante estratégias de virtualização e softwarização. Recentemente, a abordagem de slicing de nuvem e rede (Cloud-Network Slicing – CNS) foi introduzida como uma alternativa para atender às demandas das verticais da indústria, que oferecem seus serviços por vários domínios administrativos e tecnológicos distribuídos ao longo de infraestruturas de nuvem e rede. Nesse cenário caracterizado pela inevitabilidade do handover entre as diferentes células existentes na rede de acesso de rádio (Radio Access Network – RAN), é primordial que o sistema de gerenciamento da infraestrutura seja estendido com capacidades aprimoradas para manter a experiência dos usuários durante eventos de mobilidade. Em sistemas definidos por CNS, os mecanismos de decisão requerem total conhecimento das instâncias CNS ativas, seus requisitos computacionais e de rede, entidades consumidoras de serviços, entre outros aspectos. Um levantamento recente da literatura revelou trabalhos que promovem o gerenciamento da mobilidade em sistemas definidos por NS, mas a inexistência de mecanismos cientes e dirigidos por CNS. Ademais, os mecanismos existentes gerenciam a mobilidade de entidades associadas aos NSs considerando modelos clássicos que se baseiam em potência de sinal, por exemplo. A pesquisa desenvolvida nesta tese de doutorado preenche essa lacuna ao pavimentar sistemas 5G definidos por CNS a partir de uma abordagem com capacidades de controle e gerenciamento de mobilidade de forma automatizada e proativa. As principais contribuições deste trabalho englobam: (1) ampla revisão e discussão sobre mecanismos de decisão de handover orientados para a qualidade e compatíveis com os requisitos críticos impostos pelas verticais 5G em sistemas definidos por CNS; (2) abordagem de gerenciamento e controle de mobilidade dirigido por CNS de forma automatizada e proativa, capaz de manter usuários móveis de instâncias CNS sempre bem conectados e servidos, respeitando as definições fim-a-fim e o alto nível de isolamento requerido; (3) controle de mobilidade dirigido por conformidade de recursos da CNS e requisitos de qualidade dos usuários; (4) predição e decisão de mobilidade inteligentes para habilitar usuários móveis com conectividade contínua e transparente durante a seleção do melhor ponto de acesso para os serviços da CNS; (5) avaliação da solução proposta em ambiente emulado e composto por tecnologias habilitadoras de sistemas 5G. A performance da solução proposta foi comparada com os principais trabalhos do estado da arte e demonstrou melhor capacidade em realizar decisões de mobilidade orientada aos requisitos críticos da CNS em termos de cumprimento de acordos de nível de serviço (Service Level Agreement – SLA) e preservação da qualidade de experiência (Quality of Experience – QoE) dos usuários.