Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/45054
Title: RAN intelligent controllers in dynamic spectrum management scenarios
Other Titles: Controladores inteligentes da RAN em cenários de gestão dinâmica do espetro
Author: Silva, Filipe Manuel Pereira da
Advisor: Oliveira, Arnaldo Silva Rodrigues de
Keywords: 5G
RAN
Radio spectrum
Frequency management
O-RAN
RIC
xApps
Defense Date: 3-Dec-2024
Abstract: The importance of radio systems in people’s lives has increased over the last few decades. From cellular networks that provide seamless connectivity to users, to civil and military systems that are used in critical scenarios to protect people and key infrastructure, radio systems offer quick access to information, connecting and keeping people safe worldwide. One problem that becomes more apparent is the increased frequency spectrum demand that results from the greater use of radio communications, a resource that is historically managed by governments and public entities in a non-flexible way. With 5G and future generations, the demand for radio spectrum will increase even further, as this technology delivers unprecedented data rates and is designed to support not only human communications, but also machine-to-machine interactions across vast applications. However, 5G also brings more flexibility in terms of frequency usage than its predecessors, allowing network operators to configure the Radio Access Network (RAN) for different demands and scenarios. Additionally, open RAN solutions promote new mechanisms that enable intelligent ways of managing radio resources. The Open Radio Access Network (ORAN) alliance, is an organization that focuses on promoting this open RAN disaggregation and virtualization, by developing open interfaces and intelligent mechanisms that operate inside the RAN for different use-cases. The main objective of this work is to provide insights about spectrum management in 5G networks, with a focus on how 5G can dynamically interact with other Radio Access Technologies (RAT)s to provide better spectrum management across several systems. In this context, two methods are discussed: Dynamic Spectrum Sharing (DSS) and Dynamic Spectrum Access (DSA), outlining the distinct objectives of each framework. Furthermore, a proof-of-concept (PoC) use case is presented, which aims at adding to the typical 5G network, the intelligent mechanisms from the open RAN paradigm: The Ran Intelligent Controller (RIC) and xApp. Part of the use case is implemented using open-source frameworks, giving the overall system a way of interacting with external entities, gather RAN metrics and perform simple radio actions. In the end, the results shown demonstrate that not only typical 5G connectivity is achieved, but also simple actions and interactions can be performed in the RAN using RICs. Overall, a good foundation is provided for future work in a field that requires greater awareness and attention moving forward.
A importância dos sistemas rádio na vida das pessoas aumentou nas últimas décadas. Desde as redes móveis que oferecem conectividade sem interrupções aos utilizadores, até aos sistemas civis e militares que são utilizados em cenários críticos para proteger pessoas e infraestruturas chave, os sistemas rádio proporcionam acesso rápido à informação, conectando e mantendo as pessoas seguras em todo o mundo. Um problema que se torna cada vez mais evidente, resultado da crescente utilização de comunicações rádio, é o aumento da procura pelo espectro eletromagnético: um recurso historicamente gerido de forma pouco flexível por governos e entidades públicas. É expectável que, com o 5G e futuras gerações, a procura pelo espectro aumente ainda mais, uma vez que esta tecnologia oferece taxas de dados sem precedentes e é desenhada para suportar não apenas as comunicações entre pessoas, mas também interações máquina-máquina em várias aplicações distintas. No entanto, o 5G também oferece mais flexibilidade em termos do uso de frequências em comparação com as tecnologias antecessoras, permitindo aos operadores de rede configurar a Radio Access Network (RAN) para diferentes exigências e cenários. Adicionalmente, soluções de RAN aberta promovem novos mecanismos que possibilitam formas inteligentes de gestão dos recursos rádio. A aliança Open Radio Access Network (O-RAN) é uma organização que se concentra em promover esta desagregação e virtualização da RAN, através do desenvolvimento de interfaces abertas e mecanismos inteligentes que operam dentro da RAN para diferentes casos de uso. O principal objetivo deste trabalho é estudar métodos de gestão dinâmica do espectro em redes 5G, com foco em como o 5G pode interagir dinamicamente com outras Radio Access Technologies (RATs) para melhorar a gestão de espectro entre vários sistemas. Neste contexto, são discutidos dois métodos: Dynamic Spectrum Sharing (DSS) e Dynamic Spectrum Access (DSA), apresentando os objetivos de cada tecnologia. Além disso, é apresentada uma prova de conceito (PoC), que visa adicionar à típica rede 5G os mecanismos inteligentes do paradigma da RAN aberta: o RAN Intelligent Controller (RIC) e a xApp. Parte do caso de uso é implementado usando plataformas de código aberto, dando ao sistema global uma forma de interagir com entidades externas, recolher métricas da RAN e realizar ações simples na componente rádio. No final, os resultados demonstram que não só a conectividade normal 5G é alcançada, mas também que ações e interações simples podem ser realizadas na RAN usando os RICs. No geral, é fornecida uma boa base para trabalho futuro numa área que exige mais atenção no futuro.
URI: http://hdl.handle.net/10773/45054
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DETI - Dissertações de mestrado

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