A5iGnator : Framework para la implementación de algoritmos de asignación de recursos en 5G

Abstract

Debido a la incipiente instauración de las tecnologías 5G NR (New Radio), quinta generación de tecnologías de telefonía móvil, ha surgido la oportunidad de profundizar los conocimientos en este campo de investigación. Esta tecnología se encuentra aún en etapas de estandarizaciones y definiciones, la cual deja libre ciertos aspectos que cada fabricante o grupo investigador se encargará de llenar proponiendo la solución más adecuada. Uno de estos aspectos es el scheduling (algoritmo implementado para repartir los recursos disponibles). Un primer objetivo del proyecto es el estudio de la tecnologíaía 5G en cuanto a su arquitectura general por lo tanto se exponen las mejoras introducidas respecto a LTE en capa 1 y capa 2. Posteriormente se hace foco en la subcapa MAC para estudiar distintas opciones de algoritmos de scheduling que pueden ser implementados en la nueva generación de telefonía. Un segundo pilar del proyecto es el estudio del funcionamiento del Vienna 5G SLS (System Level Simulator), un simulador de redes 5G del cual posee la licencia la Facultad de Ingeniería. Se explica parte del código fuente del simulador, se analizan las diferentes funcionalidades que posee y cómo se relacionan con la tecnología 5G. Mediante este software es posible simular algunos de los escenarios típicos de 5G, aunque el simulador posee algunas carencias que no permiten explotar a pleno los avances introducidos por la tecnología. A pesar de ello es posible probar distintos algoritmos de scheduling que ya estaban implementados en el simulador como son el Round Robin y el Best CQI (Channel Quality Indicator). También se implementan nuevos algoritmos como es el caso del Proportional Fair y una adaptación del Proportional Fair funcionando con puncturing para atender usuarios URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications). Finalmente, el objetivo principal del proyecto es la implementación de un Framework o conjunto de herramientas que permitan la simulación de algoritmos abstrayéndose del funcionamiento interno del software del simulador. El Framework permite implementar algoritmos de scheduling (basados en métrica) sobre el simulador. Funciona con una lógica de capas que aplican operaciones algebraicas a diferentes parámetros que describen el comportamiento de los usuarios en la red (CQI del usuario en el recurso a asignar, cantidad de datos enviada por el usuario, tama~no de la cola de datos). Con esta lógica de capas se logra tener independencia del código fuente del simulador y a partir de un archivo ordenado (en la implementación realizada se utiliza un archivo .mat) que contiene los ajustes del Framework, se obtiene la métrica en la que se basa el algoritmo.