Disaggregated Mobile Core for Edge City Services

Abstract

As redes de comunicações móveis evoluíram significativamente ao longo dos anos. A evolução atual (5G) enfrenta um aumento do número de equipamentos e de aplicações com alto consumo de dados, crescendo assim a necessidade de uma densificação da rede. Para resolver este problema, e otimizar a infra-estrutura de uma rede de comunicações 5G, deverá levar-se a cargo o desenvolvimento de uma rede unificada e partilhada, para que nesta possam ser implementadas redes de múltiplos operadores. Com uma rede planeada e partilhada pelos operadores, começam a ser pensadas diferentes formas de tirar o máximo partido da arquitectura. Considerando vários serviços, como Vehicle-to-Everything (V2X) e Internet-of-Things (IoT). É aqui que surgem tópicos como Multi-Acess Edge Computing (MEC), que podem fornecer formas de maximizar a exploração de uma infra-estrutura de cidade de forma a reduzir latências e remover esforço computacional dos servidores na cloud para o edge. Esta dissertação centra-se no desenvolvimento de uma arquitectura neutra para redes 5G com Multi-acess Edge Computing (MEC), com o propósito de ser implementada numa cidade inteligente. No caso concreto desta dissertação, a arquitetura será preparada para ser implementada na cidade de Aveiro, tirando partido dos múltiplos edge nodes e serviços que já possui. A desagregação da Rede do Core (CN) é um ponto fulcral desta dissertação, criando uma forma de ter a gateway mais próxima do edge, permitindo assim que tecnologias MEC melhorem a experiência do utilizador e a performance dos serviços existentes. Foi concebida e implementada uma testbed real para simular com precisão o ambiente da cidade e comprovar a arquitetura concebida para os serviços mencionados. Os cenários de teste envolveram a comparação de um serviço instanciado na cloud e no edge, cenários de mobilidade com handover para verificar a relocalização do user plane e, por último, a garantia de Qualidade de Serviço (QoS) para serviços de maior prioridade num cenário de ocupação de toda a largura de banda. Os resultados obtidos demonstram melhorias tanto no tráfego comum do utilizador como no tráfego orientado a serviços; além disso, este trabalho também descreve e testa as capacidades do core utilizado, bem como as suas limitações, proporcionando uma base para trabalhos futuros.