Plataforma Integrada 4G, IMS e 5G baseada em software e hardware
abertos e de baixo custo
Redes 5G, Redes 4G, IMS, Software de código aberto, SDR.
A difusão dos paradigmas de softwarização e virtualização de redes, bem
como de tecnologias de rádio definido por software (SDR – Software-Defined
Radio), estão fomentando o desenvolvimento protótipos para sistemas móveis
de quinta geração (5G), tanto pela academia quanto pela indústria. Este
novo cenário influenciou a transição dos clássicos sistemas monolíticos
baseado em hardware proprietário, das gerações anteriores (2G/3G/4G), para
uma nova filosofia com inúmeros projetos de código aberto relacionados às
redes de acesso por rádio (RAN) e de núcleo constituintes de sistemas 4G e
5G. Entretanto, a interoperabilidade entre soluções RAN e de núcleo
distintas, e avaliações de desempenho fim-a-fim, bem como o suporte a
sistemas tradicionais, como o amplamente difundido IMS (IP Multimedia
Subsystem) para chamadas VoLTE (Voice over LTE) 4G, são aspectos pouco
entendidos, implementados parcialmente, ou mesmo ainda não avaliados. Esta
dissertação tem como objetivo analisar a compatibilidade das implementações
de código aberto para sistemas celulares com os padrões preconizados pelo
3GPP (Third Generation Partnership Project); realizar a implementação de
protótipos utilizando software e hardware abertos; conceber uma abordagem
de virtualização e implantação utilizando contêineres para os serviços do
núcleo da rede, da RAN e integração com sistema IMS. O estudo considerou
plataformas de computação de propósito geral, juntamente com placas SDR
para implantar a rede. Smartphones e cartões SIM com suporte 4G, VoLTE e 5G
foram utilizados para realizar os experimentos e a coleta dos resultados.
Como parte dos resultados da avaliação, a infraestrutura composta pelo
núcleo Open5Gs, RAN srsLTE e IMS OpenIMSCore em conjunto com Kamailio
(P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF) se mostrou capaz de estabelecer chamadas VoLTE com
duração até 1h. Os resultados do estudo também mostraram que a plataforma
OAI (OpenAirInterface) alcançou um desempenho 15% superior ao da plataforma
srsRAN. Com isto, este trabalho concebeu e descreveu uma infraestrutura de
baixo custo capaz de executar todo um ambiente de redes móveis 4G/5G e
prover funcionalidades do sistema IMS, como ligações VoLTE.