PortaRAN : Implementación de un demostrador portable de red móvil 5G basado en srsRAN.

Abstract

El mundo de las redes móviles se encuentra en constante desarrollo y evolución. En los últimos años, el despliegue de redes de quinta generación (5G) se ha convertido en una prioridad global. En Uruguay, el primer despliegue comercial se concretó en 2023, aunque ya desde 2019 distintas compañías habían realizado pruebas piloto. Si bien hoy existen diversas implementaciones, contando con distintos tipos de hardware y software, muchas veces se trata de equipos de alto costo y propietarios de diferentes empresas. Esto dificulta el acceso a estas nuevas tecnologías a los equipos de investigación y al área educativa. En la Universidad de la República y en particular en la Facultad de Ingeniería se han realizado diversas experiencias abarcadas por esta subárea de las telecomunicaciones, tomando en este caso como antecedente principal la realizada en el proyecto de grado titulado Implementación de una Maqueta de Pruebas y Desarrollo de una Red 5G Stand Alone Completa de W. Peña, W. Piastri y P. Vázquez. Durante ese trabajo se utilizó la solución de software OpenAirInterface, una de las principales opciones de código abierto que existen que permiten el despliegue de los elementos de la red de acceso de 5G. En este proyecto se tomó como objetivo utilizar la solución “competidora”, srsRAN, para implementar una maqueta de red 5G análoga, con el fin de contrastar ambas herramientas además de evaluar cuánto ha avanzado su desarrollo en el último tiempo. Además de implementar una versión de la maqueta de red 5G utilizando el mismo hardware de alto costo del proyecto antecedente pero con otra solución base de software, se avanzó en la evaluación de distintas alternativas de hardware y software para el módulo del equipo de usuario (UE). Se incorporaron a la maqueta y se compararon tres variantes de UE : srsUE, COTS UE y Hat Sixfab 5G para Raspberry Pi. El primero es parte del paquete ofrecido por srsRAN, siendo una modificación de su versión 4G y no un UE 5G propio. Por otro lado, tanto el COTS UE utilizado como el Hat Sixfab sí poseen integración 5G nativa, diferencia que se evidenció en su desempeño. Finalmente, como parte de la evaluación de la portabilidad de componentes en la red de acceso, este proyecto avanzó en la implementación de un concepto clave en arquitecturas 5G : la separación funcional de la estación base (gNB). En particular, se integró a la maqueta la capacidad de dividir la gNB en una Unidad Centralizada (CU) y una Unidad Distribuida (DU), siguiendo el Split 2 definido por el estándar del 3GPP. A su vez, se trabajó con el Split 8 entre la DU y la Unidad Remota (RU). Se evaluaron dos soluciones para el enlace intermedio (midhaul) entre CU y DU : una conexión cableada mediante Ethernet y otra completamente inalámbrica utilizando Wi-Fi. De forma destacable, la DU fue desplegada exitosamente en un equipo portátil Intel NUC, logrando comunicación estable con la CU a través de Wi-Fi. También se evaluaron alternativas en el enlace frontal (fronthaul) utilizando diferentes equipos de Software Defined Radio como RU, con un enlace basado en 10GB Ethernet y uno basado en USB 3.0. Los resultados de este proyecto demuestran la viabilidad de estaciones base parcialmente inalámbricas, abriendo nuevas posibilidades para despliegues portables o de bajo costo en el ámbito académico, y estableciendo una base sólida para futuros estudios en este campo.