CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Asignació dinàmica de recursos basada en DRL en un entorn O-RAN/MEC

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: CERVELLÓ PASTOR, CRISTINA

Departament: ENTEL

Títol: Asignació dinàmica de recursos basada en DRL en un entorn O-RAN/MEC

Data inici oferta: 06-02-2024     Data finalització oferta: 06-10-2024


Estudis d'assignació del projecte:
    DG ENG AERO/TELEMÀT
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
O-RAN, 5G, MEC, Slicing, OAI, FlexRIC
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
Descripció

La tecnologia 5G es basa en tres pilars fonamentals: la softwarització de la xarxa i serveis, la creació de serveis de xarxa sota demanda extrem-extrem, i les estrictes restriccions de qualitat de servei de les aplicacions (taxa, retard, disponibilitat, etc.).

El primer pilar obre la porta a crear una arquitectura oberta tant de la RAN, com del nucli de 5G (core). La proposta d'O-RAN desagrega la xarxa d'accés radio en elements, interfícies i protocols normalitzats (CU, DU, RU) i converteix algunes de les funcionalitats hardware en software.

El segon pilar obre la porta a que l'usuari pugui sol·licitar unes funcionalitats dels serveis de xarxa aïllades de la resta de peticions amb una qualitat de servei extrem-a-extrem estricta. Aquests requeriments donen lloc a la creació de slices que virtualitzen els recursos físics.

Respecte al tercer pilar, per garantir les demandes de qualitat de servei és necessari apropar els recursos de xarxa a l'usuari final combinant el Multi-access Edge Computing (MEC) amb les funcionalitats que ofereix el cloud. Aquesta solució decrementa el retard, incrementa la taxa, i apropa els recursos de còmput i emmagatzemament a l'usuari final. Aquesta darrera proposta ha estat desenvolupada per l'ETSI, mentre que 5G ho ha estat pel 3GPP.

Aquestes noves funcionalitats plantegen nous reptes com son, la creació de slices que combinin els recursos radio amb els recursos del MEC, la gestió automatitzada en la creació dels slices, o el manteniment en producció de la qualitat de servei de cada slice.

L'objectiu del TFG és gestionar automàticament, amb la mínima intervenció humana, l'assignació i manteniment del slices que combinin els recursos ràdio i recursos del MEC garantint la qualitat de servei demandada pels usuaris.
Per crear i gestionar dinàmicament els slices es proposa aplicar mecanismes de ML, en particular DRL, que seran simulats sobre entorns oberts. També es proposa que les arquitectures RAN i MEC segueixin les orientacions de O-RAN i ETSI, respectivament.

Pla de treball

El pla de treball consta de les següents accions:

- Comprendre les funcionalitats de les arquitectures 5G, O-RAN i MEC.
- Realitzar una anàlisi de l'estat de l'art dels algorismes de DRL aplicats a la creació i manteniment dels slices sobre O-RAN i MEC
- Realitzar un estudi dels principals frameworks oberts gNB, O-RAN, core 5G i MEC
- Crear un entorn de simulació que inclogui les funcionalitats bàsiques del gNB/O-RAN/MEC
- Desenvolupar, simular i avaluar els algorismes proposats de slicing
- Integrar i validar les funcionalitats dels algorismes proposats a camp, sobre la plataforma del cas d'ús
- Redactar el TFG i publicar la proposta en un congrés o una revista internacional
 
Overview (resum en anglès):
This project describes all the steps carried out for the understanding, design and validation of an O-RAN/MEC environment implemented in a private network located at an airport, where, by means of slices, an allocation will be carried out of resources where users will be classified in one slice or another depending on the requirements they demand. All this, to maintain the quality of service of the system.

At first, all the elements and architectures that will be used further in the work are foing to be explained. Some of there are private networks, the core network, the O-RAN network, physical channels, the MEC and artificial intelligence, more in particular DQN.

Secondly, once the theoretical principles are comprehended, an xApp, a component of O-RAN, will be developed to perform this slicing process. Moreover, all the tools and frameworks applied to the project will also be described.

Finally, an amulation and validation of all the aspects incorporated into this work will be performed with the intention of determining if the application of slicing on the users truly preserves the quality of services while providing a better dedicated version of the resources.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC