09 out 2025
14:00 Defesa de Doutorado auditório do prédio IC3
Tema
Overload Management and Resource Allocation Techniques for Massive Machine-Type Communication in 3GPP Access Networks
Aluno
Tiago Pedroso da Cruz de Andrade
Orientador / Docente
Nelson Luis Saldanha da Fonseca
Breve resumo
Testemunhamos uma expansão notável na interconexão de dispositivos eletrônicos inteligentes, impulsionada pela Internet das Coisas (Internet of Things (IoT)), que emerge como um pilar fundamental na construção da sociedade conectada, permeando diversas atividades cotidianas. Caracterizada pela proliferação de dispositivos equipados com capacidades de sensoriamento, computação e comunicação, a IoT baseia-se na conectividade de rede de área ampla como um de seus elementos-chave. Nesse contexto, as tecnologias de acesso celular, com seu suporte à comunicação massiva do tipo máquina (massive machine-type communications (mMTC)), são uma solução promissora. Contudo, a natureza esporádica e altamente sincronizada do tráfego de pequenos pacotes de dados gerado por um grande número de dispositivos pode sobrecarregar a rede de acesso via rádio (Radio Access Network (RAN)). Essa condição crítica pode levar à escassez de recursos de rádio essenciais, especialmente aqueles relacionados ao procedimento de acesso ao meio, como recursos de contenção, controle e transmissão de dados. O resultado é um aumento no número de colisões de sinalizações, bloqueio de mensagens de controle e colisões de dados, comprometendo o provisionamento de qualidade de serviço (Qualityof Service (QoS)), a eficiência da rede, a latência de acesso e o consumo energético dos dispositivos.
Esta tese propõe técnicas inovadoras de controle de acesso ao meio (Medium Access Control (MAC)) para mitigar os desafios inerentes ao suporte de mMTC em redes de acesso celular. A contribuição da tese compreende diversas soluções eficientes para minimizar o impacto dos dispositivos Machine-type Communication (MTC) no procedimento de acesso aleatório. Introduz-se um conjunto de soluções para alocação eficiente de recursos de controle, que garantam o suporte à QoS e à diferenciação de acesso. Propõe-se um modelo abrangente para gerenciamento de recursos, políticas de priorização de mensagens de controle e algoritmos de escalonamento otimizados. Resultados são validados através de uma avaliação rigorosa dos mecanismos propostos para redes de acesso celular com tráfego mMTC, considerando o processo completo de alocação de recursos e adotando suposições realistas no procedimento de acesso aleatório.
Os resultados obtidos demonstram que as técnicas propostas nesta tese não apenas garantem QoS para o tráfego mMTC, mas também promovem uma redução significativa na latência, utilização de recursos, consumo de energia e colisões durante o procedimento de acesso. A adoção rápida e abrangente dessas contribuições requer apenas atualizações de software simplificadas nas tecnologias de rede existentes, o que permite sua difusão em larga escala para mitigar os desafios típicos de gerenciamento de recursos em IoT sobre redes celulares.
Banca examinadora
Titulares:
| Nelson Luis Saldanha da Fonseca | IC/UNICAMP |
| Juliano Araujo Wickboldt | INF/UFRGS |
| Luis Henrique Maciel Kosmalski Costa | DEL/UFRJ |
| Rafael Lopes Gomes | CCT/UECE |
| Pedro Henrique Gomes da Silva | Ericsson |
Suplentes:
| Edmundo Roberto Mauro Madeira | IC/UNICAMP |
| Miguel Elias Mitre Campista | DEL/UFRJ |
| Célio Vinicius Neves de Albuquerque | IC/UFF |