LASSE implementa a primeira rede móvel 5G privativa em ambiente universitário do Brasil

O Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações, Automação e Eletrônica (LASSE), vinculado à Universidade Federal do Pará (UFPA) e instalado no Parque de Ciência e Tecnologia (PCT) Guamá, lança, no dia 25 de setembro de 2020, a rede PA5Ge, a primeira rede móvel 5G privativa instalada em um ambiente universitário e de pesquisa no Brasil.

As características principais da PA5Ge são um núcleo com funções de rede virtualizadas com base em software open-source, operando em hardware de baixo custo. A PA5Ge é uma evolução das ações da UFPA em redes comunitárias, no âmbito do Projeto Celcom, financiadas pelo governo do estado do Pará, por meio da Secretaria de Ciência, Tecnologia e Educação Superior, Profissional e Tecnológica (Sectet) e realizadas com diversas parcerias.

A rede se beneficia também do know-how acumulado ao longo de vários anos executando projetos de pesquisa e desenvolvimento (P&D) em redes móveis com financiamento da empresa Ericsson. “A implementação da rede móvel experimental permite um grande avanço nos níveis dos resultados elaborados pelas pesquisas desenvolvidas na universidade, pois, com a utilização de uma rede real e com vários usuários, os métodos e algoritmos desenvolvidos podem ser avaliados com um maior rigor e um enfoque mais prático”, afirma Aldebaro Klautau, coordenador do projeto.

“Atualmente, no LASSE, realizamos pesquisas utilizando Inteligência Artificial (IA) e processamento de sinal para a camada física das redes 5G e 6G virtualizadas, de forma a melhorar a performance e o funcionamento de redes móveis. A partir disso, é possível se implantar diversas aplicações, como o uso de câmeras e IA para reconhecimento da quantidade de vagas disponíveis em um estacionamento, a utilização de drones para reconhecimento de atitudes suspeitas como assaltos e vigilância interna do campus, além de inúmeras possibilidades relacionadas a dispositivos de Internet das Coisas (IoT) que se conectam através da rede móvel para estabelecer as suas comunicações e que podem usufruir da infraestrutura de rede montada”, complementa Aldebaro.

Infraestrutura - A PA5Ge vai operar em uma banda licenciada pela Anatel, para fins científicos, em uma frequência de 700 MHz, espectro considerado de baixa frequência, o que permite um maior alcance. Uma das características do projeto é a virtualização da rede, processo em que hardware (equipamentos físicos) pode ser substituído por software capaz de emular funções dos aparatos físicos, operando como máquinas virtuais (VMs).

 “Isso nos permite ter uma maior flexibilidade e escalabilidade da rede. É possível, por exemplo, implementar uma estrutura geral em diferentes pontos das comunidades que já trabalhamos ou do campus da UFPA. Com a virtualização, nós podemos fazer uma distribuição das funções de rede aos computadores que estão em diferentes locais, então esse é um dos pontos que nos permite chamar a rede de 5G. Além disso, nós vamos utilizar a IA para melhorar a performance da rede, ou seja, a IA vai ditar como a rede deveria funcionar, de forma que nós possamos explorar os melhores cenários possíveis nos quais a rede possa entregar as melhores condições para os usuários finais”, afirma Cleverson Nahum, um dos pesquisadores que integra a iniciativa.

A implementação da rede de acesso do PA5Ge é realizada com a utilização do software OpenAirInterface enquanto a implementação da rede central ocorre com a utilização do software Free5GC. Todos os elementos da rede são virtualizados em containers utilizando a ferramenta Docker e orquestrados utilizando a ferramenta Kubernetes. O projeto também usa a ferramenta Helm, um gerenciador de aplicações Kubernetes para criar, versionar e compartilhar com mais versatilidade os elementos da rede. 

“As tecnologias de telecomunicações evoluíram bastante ao longo dos anos.  O Brasil possui uma pujante comunidade na academia e indústria atuando em 5G, e temos o desafio de popularizar as tecnologias associadas não apenas na indústria e grandes centros, mas também em regiões desafiadoras, com áreas com floresta e esparsamente povoadas na Amazônia”, informa Aldebaro.

Tecnologia de impacto - A equipe de pesquisadores envolvida na criação da PA5Ge tem vasta experiência em desenvolvimento de redes de comunicações. Os conhecimentos técnicos e teóricos de propagação de sinais, programação em diversas linguagens, familiaridade com o uso de software livres, experiência em campo e configuração de equipamentos irradiantes permitiram a implementação do Celcom, projeto de telefonia comunitária que já foi aplicado em dois locais sem conectividade na Amazônia: a comunidade quilombola de Campo Verde, próxima ao município de Concórdia do Pará, e a comunidade de Boa Vista do Acará, situada no município do Acará.

A rede 2G utilizada pelo Celcom leva às comunidades serviço de voz e SMS. A partir de agora, com os resultados esperados da PA5Ge e sua evolução, em uma próxima fase, a UFPA poderá continuar atuando em parceria com academia, governo e indústria, para que a tecnologia 5G seja popularizada e permita entregar também a transmissão de dados (Internet) no celular de cada morador das localidades assistidas pelo projeto. “Antes, no Celcom, os moradores das comunidades poderiam fazer chamadas internas (dentro da própria comunidade) e trocar mensagens de texto através da rede 2G, mas esta não viabiliza uma aula remota com vídeo, por exemplo, em virtude das baixas taxas de dados. Já as tecnologias 4G e 5G passam a ser opção para conectividade na Amazônia e favorecerem a inclusão digital.  Por isso a rede de dados da PAG5e é associada à proposta de inclusão social e digital que o projeto tem”, afirma Lauro Brito, outro pesquisador do projeto.

Workshop - O lançamento da rede 5G será durante o workshop virtual “Conectividade 5G na Amazônia” (Co5GAm), que será realizado no dia 25 de setembro de 2020, de maneira assíncrona. Gratuito e destinado a todos os públicos, a programação será baseada em apresentações pré-gravadas de palestras e depoimentos de integrantes da academia, do governo e da indústria, organizadas de forma temática no site https://www.lasse.ufpa.br/co5gam.

O Workshop terá duas trilhas, uma técnica, destinada às tecnologias das redes de quinta geração (5G); e outra destinada à questão do impacto da conectividade no cotidiano e de soluções que podem ser obtidas a partir da disseminação da Internet e de outras redes de comunicação na Amazônia.

Texto e imagem: Divulgação / PCT Guamá