Solução para monitoramento adaptativo de métricas de Redes Open RAN

Sousa Júnior, Vicente Angelo de

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

2025-08-07

5G

Open RAN

xApp

Monitoramento de KPIs

Economia de energia

O aumento da complexidade das redes celulares, impulsionado por tecnologias como MIMO massivo, ondas milimétricas e comunicação sub-terahertz, exige que operadoras atualizem continuamente suas infraestruturas, elevando custos operacionais e de capital. No entanto, a arquitetura tradicional de RAN, caracterizada por equipamentos monolíticos e dependência de fornecedores únicos, limita a flexibilidade da rede, dificultando a integração de novos recursos e inovações tecnológicas. Sendo assim, há uma busca crescente por um controle mais eficiente e inteligente dos recursos de rádio, além de uma maior flexibilidade na concepção e comercialização de dispositivos de infraestrutura de rede, sendo esses os dois principais objetivos das redes Open RAN definidas pela O-RAN Alliance. No âmbito da gestão de recursos de rádio, o conceito de RIC (RAN Intelligent Controller) se destaca como um elemento central, possibilitando o controle e a orquestração dinâmica dos recursos de rádio, visando otimizar o desempenho do sistema e a qualidade do serviço de seus usuários. Para alcançar essa otimização, o RIC utiliza aplicativos especializados, conhecidos como xApps, que desempenham funções específicas de monitoramento de Key Performance Indicators (KPIs) e ajuste dos parâmetros da rede. No entanto, o monitoramento contínuo de métricas por meio de xApps consome uma quantidade significativa de recursos e pode impactar negativamente a eficiência do sistema. Diante desse cenário, este trabalho de mestrado propõe o desenvolvimento de um xApp para monitoramento adaptativo de métricas, ajustando a frequência de coleta dos KPIs com base em análise em tempo real. A proposta busca minimizar o consumo excessivo de recursos sem comprometer a qualidade do monitoramento, contribuindo para uma gestão mais eficiente e econômica de redes Open RAN.

Monitoring in Open RAN networks involves a continuous exchange of metrics between xApps and the radio access network through the E2 interface. Due to the intense signaling exchange, this monitoring consumes a significant amount of resources (both hardware and network) and can negatively impact system efficiency. This work proposes the development of an xApp for adaptive metric monitoring, adjusting the sampling frequency of Key Performance Indicators (KPIs) based on real-time analysis. The proposal is based on the definition of a Risk Analysis and aims to reduce excessive resource consumption without compromising monitoring quality, contributing to more efficient and cost-effective Open RAN network management. The xApp is implemented using an open-source software-based infrastructure, with FlexRIC as the development platform. For the implementation of the 5G core network and RAN, OpenAirInterface was used, integrated with a Software Defined Radio (SDR) platform, enabling the use of the RAN with Commercial-off-the-shelf (COTS) user equipment. The results are promising, indicating that adaptive metric monitoring offers potential energy savings compared to fixed-frequency monitoring. Furthermore, the energy gain provided by the proposed monitoring becomes even more relevant when applied to a large-scale context, in which the overhead generated by metric collection via the E2 interface poses a significant challenge to system efficiency.