A container-based architecture to provide services from SDR devices

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Machado, Ederson Ribas
• Orientador(a): Müller, Ivan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Redes sem fio; Sistemas de comunicação; Rádio definido por software; Containerização
• Palavras-chave em Inglês: Software Defined Radio; Containerization; Virtualization; Automatic Dependent Surveillance Broadcast
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/232753

Rádio Definido por Software (SDR) é um dispositivo de rádio programável que, conectado a um computador ou como uma solução embarcada, pode transmitir e receber informações usando ondas de rádio. A característica de programabilidade do SDR e sua largura de banda de rádio frequência (RF) estendem sua aplicação a diversas áreas que incluem aviação, satélite, radar e dispositivos móveis. O emprego do SDR tem despertado grande interesse na provisão de serviços de rede. Atuando como uma interface sem-fio multiprogramável na borda de redes cabeadas, o SDR é capaz de transmitir, receber e decodificar informações de rádio. Estas informações são usadas para fornecer serviços, como por exemplo uma página de internet contendo um mapa de rastreamento de aeronaves em tempo real, e gráficos de monitoramento de sensores. No entanto, para ser usado para esta finalidade, o SDR deve integrar-se às correntes tecnologias dos ambientes de rede, como NFV, SDN, containerização, e a computação em nuvem. Esta dissertação está focada na integração do SDR com a technologia de containerização. É proposta uma arquitetura para geração de serviços usando contâineres e o SDR como dispositivo de borda. Usando diferentes modelos de SDRs (USRP, LimeSDR e RTL-SDR), a plataforma GNURadio e Docker containers, dois cenários de aplicação da arquitetura são apresentados, nos quais a comunicação ADS-B e LoRa são implementadas. A avaliação da solução proposta é realizada comparando-se a geração de serviço com a arquitetura, (com dois níveis de isolação de rede), e sem a arquitetura. O tempo de lançamento e de resposta dos serviços, e a utilização dos recursos computacionais são comparados, mostrando que a arquitetura tem impacto nesses fatores. Este impacto aumenta conforme o nível de isolação de rede utilizado. Por outro lado a arquitetura aplica uma topologia que converte os componentes funcionais do serviço em blocos modulares, tornando possível sua aplicação em diferentes projetos de RF, e oferece benefícios não funcionais, como a capacidade de prover serviços em tempo real, emprego com diferentes modelos de SDR, e isolação de rede. Além disso, a arquitetura adiciona uma série de características de controle herdadas da tecnologia de virtualização.