Establecimiento de un banco de pruebas 5G con tecnología de código abierto

El código abierto juega un papel muy importante en el mundo de la tecnología. Cualquier tecnología hoy en día depende fundamentalmente de ella para capitalizar su crecimiento o para ser completamente operativa. Veamos cómo le va en el desarrollo del banco de pruebas 5G.

El esfuerzo de código abierto para configurar un banco de pruebas 5G es parte de un proyecto establecido por el Departamento de Telecomunicaciones del Gobierno de la India. Ha estado funcionando durante unos cuatro años. Nueve investigadores principales participaron en este proyecto.

El proyecto en sí finalizó oficialmente el 1 de enero de 2022. Ahora estamos comprometidos con el mantenimiento del proyecto en el Instituto Indio de Ciencias en Bangalore, donde mantenemos el banco de pruebas y promovemos su uso y realizamos desarrollos menores.

A continuación se muestra una descripción general de varios aspectos de lo que trata este proyecto. Consta esencialmente de cuatro partes. Profundicemos y comprendamos estos atributos.

1. Desarrollo de sistemas en el rango sub-6 GHz (FR1)

La plataforma de desarrollo de 6 gigahercios (GHz) es la parte que en realidad es de código abierto. Principalmente analizamos las mejoras de la capa física, implementando la arquitectura dividida en seis, también conocida como algoritmos, y la integración con diferentes radios. En aras de la exhaustividad, desarrollamos conjuntos de antenas de 16 por 4, es decir, 6499 conjuntos con convertidor up-down y transceptor, y los probamos exhaustivamente en una cámara anticuada.

2. Plataforma Vehicle-to-X (V2X)

Es una plataforma basada en Long Term Evolution (LTE). Es una plataforma con todas las funciones capaz de realizar mediciones de latencia de extremo a extremo. Hemos mejorado los programadores de MAC en LTE y hemos reducido la latencia de una implementación nativa de LTE en un factor de entre 5 y 10. Además, las funciones de conducción de larga distancia se demostraron en el campus.

3. Desarrollo de sistemas de comunicación de luz visible (VLC).

Esta es una tecnología complementaria a 5G y no una tecnología convencional. Construimos un sistema de comunicación que puede entregar alrededor de 4,8 gigabytes por segundo usando OFDM. También incluye control de haz y tiene conocimientos de ingeniería para crear su columna vertebral.

4. Características del sistema Sub-6

Utilizamos una plataforma de radio genérica basada en el puerto de radio serial universal. Esto puede operar en cualquier lugar hasta 6 GHz, pero se enfoca principalmente en la banda de frecuencia de 3,3 GHz a 3,8 GHz. Todas las demás funciones son compatibles con nuestro banco de pruebas, incluido el espaciado de portadora de 30 kHz. Tiene un ancho de banda de alrededor de 100MHz y hasta 256QAM. La propuesta de valor de este banco de pruebas es que es una plataforma de código completamente abierto, por lo que se puede modificar cualquier parte de la pila de radio 5G. Ha sido ampliamente probado con radios USRP X310 y B210, así como con teléfonos comerciales como OnePlus 9 Pro 5G y Oppo A74.

Sistema de laboratorio: modelo de conexión

Básicamente, tenemos radios USRP conectadas a una computadora personal (PC) que ejecuta la pila de software gNB1 en una implementación monolítica. Entonces también están conectados a través de la red.

También lo probamos con dos tipos diferentes de núcleos, a saber, el núcleo OpenAirInterface (OAI) 5G y el núcleo Open 5GS. Estos núcleos se ejecutan en diferentes sistemas.

Los USRP (consulte la Fig. 1) actúan como estaciones base gNB y se pueden conectar al software del dispositivo de cualquier usuario. Podría conectarse a otro USRP y también a otro teléfono 5G.

Experimentos realizados hasta ahora

Realizamos varios experimentos, incluidos experimentos prácticos con la RAN. Observamos los efectos de diferentes configuraciones de parámetros. También analizamos diferentes tipos de sistemas reales y simulados con diferentes tipos de antena y cómo esto afecta la conectividad y las tasas de datos que se logran con ellos.

La red central nos permite analizar diferentes entidades y comprender la configuración de AMF, SMF, UPF, etc. También nos permite comprobar la secuencia de eventos registrados en gNodeB y CN. Nos da una mejor comprensión de las funciones de la tarjeta SIM.

Interacción TSDSI y trabajo en progreso

La visión de TSDSI es garantizar que los estándares de comunicación digital impulsen cada vez más la actividad nacional, económica y política y mejoren la competitividad de la India para los bienes y servicios de TIC en los mercados globales. Esto se logrará mediante la creación de una posición de liderazgo a través de la participación y contribución de la India a los nuevos estándares de comunicación digital en las SDO globales.

Recientemente, TSDSI SGI Standard y NaviC (Satellite Based Indian Navigation System) se convirtieron en parte de 3GPP. El Estándar de Transporte de Fronthaul CPRI desarrollado por TSDSI ha sido adoptado por TEC para su adopción como estándar nacional. El código abierto comienza donde terminan los esfuerzos de estandarización. Ambos trabajan de la mano y no solo pueden convivir, sino complementarse.

Rol de TSDSI en código abierto

TSDSI también ha establecido un grupo de trabajo de código abierto para investigar y evaluar los componentes de código abierto necesarios para construir un sistema de extremo a extremo. Examinó cómo los proyectos de código abierto pueden acelerar el ecosistema indio 5G. Se realizaron reuniones semanales durante más de nueve meses con amplia participación de la industria y la academia. Los resultados se publicaron en agosto de 2021. Algunos posibles efectos son:

• Es un cambio de juego para los fabricantes de equipos originales (OEM) y los proveedores de servicios.
• Acelera SGI para la India rural.
• Reduce los costos de implementación en un 50-60%.
• Plataforma completa, bien probada y de código abierto con soporte.

La creación de una plataforma de código abierto de este tipo, que en realidad puede reducir los costos de desarrollo para los OEM, permite a los desarrolladores de proyectos concentrarse en su competencia principal. Queremos que nuestro enfoque sea similar al modelo de Red Hat. El software básico estará disponible de forma gratuita y deberá pagar para obtener más servicios.

La idea general es tener tres pilares para construir esto:

• Liderazgo técnico de la academia con profesores de ciencias experimentados con experiencia en múltiples proyectos exitosos.
• Equipo central de desarrollo dedicado compuesto por un equipo con experiencia previa en la industria.
• Fuerte participación de la industria a través del voluntariado para asumir subproyectos específicos y proyectos de interés.

IOS – área 5G

En pocas palabras, solo hay dos resultados por los que nos estamos esforzando. El primero es DU/CU y el segundo es la parte central 5G de la red. La segunda parte será el controlador de RAM inteligente (RIC) y la orquestación de gestión de servicios en una implementación basada en la nube.

Finalmente, es importante señalar que el banco de pruebas 5G está abierto a los humanos. Para utilizar el banco de pruebas, puede visitar 5Gtestbed.in donde se pueden encontrar todos los servicios que se ofrecen actualmente. Solo tiene que registrar su empresa y luego puede comenzar a usar el banco de pruebas.

Este artículo es de una sesión de charla técnica del Dr. Compilado por Chandra R. Murthy del Instituto Indio de Ciencias en la Conferencia Open Source 2022: Proliferation of Open Source for Emerging Technologies organizada por Samsung R&D Institute India - Bangalore y IEEE ComSoc Bangalore Chapter. Fue transcrito y curado por Laveesh Kocher, un entusiasta de la tecnología en EFY con una habilidad especial para la exploración y la investigación de código abierto.

dr. Chandra R Murthy es profesor en el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones Eléctricas del Instituto Indio de Ciencias, Bangalore