28abr2026
15:00 Defesa de Mestrado sala 85 do IC2
Tema
Acesso Aleatório Escalável em Redes Móveis 5G/6G Não Terrestres Baseadas em Satélites LEO
Aluno
Eduardo Estevam Pimentel Mosca
Orientador / Docente
Carlos Alberto Astudillo Trujillo
Breve resumo
As redes móveis 5G e 6G possuem como peça fundamental da sua arquitetura a integração com redes não terrestres (NTN), particularmente com constelações de satélites de baixa órbita (LEO). Essa integração visa trazer conectividade ubíqua para dar continuidade ao serviço em áreas rurais ou remotas, onde o acesso à infraestrutura terrestre é inviável. Contudo, a transposição direta do procedimento de acesso aleatório do padrão 5G New Radio (NR) para o segmento espacial apresenta diversos desafios. Os satélites LEO possuem uma alta mobilidade (∼ 28.000 km/h) e uma ampla área de cobertura (diâmetro de 100 km a 1000 km), o que leva a uma alta densidade de dispositivos e à escassez de recursos de rádio, particularmente preâmbulos ortogonais. Além disso, a alta velocidade orbital dos satélites LEO impõe desafios severos, como o aumento na frequência de handover e a complexidade na gerência de recursos de rádio. Isto resulta em alta probabilidade de colisão e degradação da eficiência da rede, levando à diminuição efetiva da quantidade de usuários que podem ser servidos pela rede e degradação da qualidade de serviço. Para mitigar estas limitações, este trabalho propõe a otimização do acesso aleatório em redes 5G/6G NTN por meio do protocolo optimal code-expanded random access (OptCeRA). A primeira contribuição deste trabalho é a identificação experimental do número de preâmbulos numa palavra-código no esquema OptCeRA que maximiza a probabilidade de sucesso perante diferentes configurações práticas do mesmo. Para isto, derivou-se um modelo analítico para o esquema proposto e apresentou-se um algoritmo para sua utilização prática. Além disso, propõe-se a aplicação do esquema OptCeRA para lidar com o isolamento dos recursos de acesso aleatório para diferentes fatias de rede. Isto permite otimizar a capacidade dos sistemas 5G/6G em cenários de conectividade satélite. Como contribuição adicional, desenvolveu-se um ambiente de emulação de rede 5G NTN escalável e de alta fidelidade para validação experimental da proposta. O ambiente orquestra múltiplos equipamentos de usuário (UEs) virtualizados em contêineres Docker, executando a pilha de protocolos 5G do 3GPP através da plataforma srsRAN. A conectividade multi-UE é viabilizada pelo GNU Radio, onde os sinais dos diferentes nós da rede (tanto UEs como estações rádio base) são combinados, utilizando a biblioteca de mensagens assíncronas ZeroMQ (ZMQ) para comunicação entre eles. Para conferir realismo ao cenário orbital, foram implementados modelos que descrevem o movimento dos satélites e as características do canal satelital em tempo real, incluindo atraso e perda de propagação, efeito Doppler e de desvanecimento seletivo em frequência, aplicados. Através desta plataforma, é realizada uma análise detalhada do desempenho do protocolo OptCeRA sob condições de tráfego massivo. A avaliação fundamenta-se em métricas de probabilidade de sucesso, latência de acesso e número de tentativas de acesso, confirmando a eficácia do mecanismo proposto na gestão de congestionamentos. Por fim, o trabalho demonstra que a infraestrutura de emulação desenvolvida constitui uma ferramenta robusta para a validação de protocolos e investigação de tecnologias emergentes no ecossistema de redes 5G/6G NTN.
Banca examinadora
Titulares:
| Carlos Alberto Astudillo Trujillo | IC/UNICAMP |
| Jonathan Aguiar Soares | FEEC/UNICAMP |
| Jonas Felipe Pereira de Queiroz | FEEC/UNICAMP |
Suplentes:
| Roger Kreutz Immich | IMD/UFRN |
| Joahannes Bruno Dias da Costa | UNIFESP |