Um roadmap tecnológico sobre sistemas URLLCgppcom.ct.ufrn.br/wp-content/uploads/2019/05/urllc-final.pdf · Transporte Inteligente 11 Automação Industrial 7 Smart Grids/Metering

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Daniel de Lucena Flor

Tarciana Cabral de Brito Guerra

Vicente Angelo de Sousa Junior

Um roadmap tecnológico sobre sistemas

URLLC

Pau dos Ferros, ECOP2019, 23/05/2019

Sumário

1. Introdução

2. Metodologia

3. Resultados e Análises

4. Conclusões

5. Referências

Introdução

• Demanda por novos serviços de telecomunicações;

• Essa demanda levou o ITU a criar três casos de uso da

quinta geração (5G) de comunicações moveis celulares;

1. eMBB (enhanced Mobile Broadband

2. mMTC (massive Machine Type Communications)

3. URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications)

Casos de Uso do 5G

Figura 1 – Casos de uso para o 5G.

URLLC

Requisitos

• Baixa Latência (<1 ms)

• Alta confiabilidade

(99.999%)

• Sem interrupções

Aplicações

• Tele-cirurgia

• Smart Grids

• Automação Industrial

• Realidade Virtual (VR) e

Aumentada (AR)

• Transporte Inteligente

URLLC

• Esses requisitos representam desafios no projeto

dos sistemas de comunicação;

• Confiabilidade x Latência;

• A comunidade acadêmica tem estudado novas

abordagens para viabilizar a URLLC;

URLLC

Figura 2 – Número de artigos por ano para cada caso de uso dos

sistemas 5G. Fonte de dados: Scopus

Metodologia

• Roadmap Tecnológico

– Visão geral do desenvolvimento de uma tecnologia;

– Planejamento estratégico para empresas, ponto de

partida para estudos bibliográficos;

Metodologia

• Etapas:

1. Estudo da literatura;

Metodologia

• Etapas:

1. Estudo da literatura;

2. Identificação da taxonomia do tema;

Metodologia

• Etapas:

1. Estudo da literatura;

2. Identificação da taxonomia do tema;

Figura 3 – Taxonomia da URLLC.

Metodologia

• Etapas:

1. Estudo da literatura;

2. Identificação da taxonomia do tema;

3. Definição de estratégias de busca;

a. Artigos: Scopus vs Web of Science

b. Patentes: Scopus vs PatentInpiration

Metodologia

• Etapas:

1. Estudo da literatura;

2. Identificação da taxonomia do tema;

3. Definição de estratégias de busca;

a. Artigos: Scopus vs Web of Science

b. Patentes: Scopus vs PatentInpiration

Tabela 1 – Estratégia de busca para pesquisa sobre casos de uso do 5G.

Palavras-chave Palavras Excluídas Observação

mmtc OR

“massive machine-type

communication”

emmb OR urllcExcluir resultados de outras

áreas.

embb OR

“enhanced mobile broadband”urllc OR mmtc

Excluir resultados de outras

áreas.

urllc OR

“ultra-reliable low latency

communication”

embb OR urllcNão foi necessário excluir

resultados.

Número de artigos por ano

Figura 4 – Número de artigos por ano. Fontes de dados: WoS e

Scopus

• Produção acadêmica ainda é

muito recente;

• Todavia, há tendência de

crescimento;

Número de patentes por ano

Figura 5 – Número de pedidos de patentes por ano.

Fontes de dados: PatentInspiration.

• Alto número de patentes em

2018;

• O número em Abril de 2019

já supera o total do ano de

2017;

Maturidade tecnológica

Figura 6 – Razão entre o número de pedidos de patentes e artigos

por ano.

• Apesar de ser um conceito

recente, a URLLC tem

atraído interesse de

empresas;

• URLLC atingiu uma

maturidade tecnlógica alta

em pouco tempo;

• Principais empresas:

Qualcomm, Huawei e KT

Corp;

Número de artigos por país

Figura 7 – Número de Artigos por país. (Scopus).

• Principais países:

• EUA;

• Alemanha;

• China;

• Dinamarca;

Número de patentes por país

Figura 8 – Número de pedidos de Patentes por país.

• Principais países:

• EUA;

• China

• Córeia do Sul;

• Japão;

Aplicações da URLLC

Aplicações Número de Resultados

Transporte Inteligente 11

Automação Industrial 7

Smart Grids/Metering 1

Realidade Virtual (VR) e

Aumentada (AR)1

Cirurgia Remora 1

Tabela 2 – Resultado da pesquisa sobre as aplicações da URLLC.

Fonte de dados: Scopus.

• Aplicações com maior

interesse:

– Transporte;

– Automação;

Tecnologia e técnicas

habilitadoras da URLLC

Tecnologia Número de Resultados

Service Slicing 16

Control Channel Design 14

Channel Coding 12

Grant Free Scheduling 12

Machine Learning 10

NOMA 9

Mobile Edge Computing 8

Network Coding 6

Tabela 3 – Principais técnicas e tecnologias habilitadoras do

URLLC. Fonte de Dados: Scopus.

• Maior interesse em Service

Slicing;

• Control Channel Design:

reduzir latência;

• Channel Coding: Aumentar

confiabilidade;

• Grant Scheduling: como

priorizar o tráfego URLLC;

Conclusões

• O caso de uso URLLC ainda não foi totalmente

explorado;

• Crescimento no interesse tanto no meio acadêmico

como no comercial;

• Aplicações do sistema ainda foram pouco

exploradas;

Referências

• 5G Americas White Paper (2018). New Services & Aplications with 5G Ultra-Reliable Low-Latency

Communications.

• Bennis, M., Debbah, M., and Poor, H. V. (2018). Ultrareliable and Low-Latency Wireless

Communication: Tail, Risk, and Scale. Proceedings of the IEEE, 106(10):1834–1853.

• Chen, H., Abbas, R., Cheng, P., Shirvanimoghaddam, M., Hardjawana, W., Bao, W., Li, Y., and

Vucetic, B. (2017). Ultra-Reliable Low Latency Cellular Networks: Use Cases, Challenges and

Approaches. CoRR, abs/1709.00560.

• de Souza, L. B., Moura, D. F. C., and Borschiver, S. (2018). Formas de Onda e o Programa RDS-

Defesa: Proposta e Resultados do Roadmap Tecnológico do LTE para Aplicacções Militares.

XXXVI Simpósio Brasileiro de Telecomunicações e Processamento de Sinais

• ITU (2015). ITU-R Rec. M.2083-0: IMT Vision — Framework and Overall Objectives of the Future

Development of IMT for 2020 and Beyond.

• ITU (2017). ITU-R Rep. M.2410-0: Minimum requirements related to technical performance for

IMT-2020 radio interface(s).

• Ji, H., Park, S., Yeo, J., Kim, Y., Lee, J., and Shim, B. (2018). Ultra-Reliable and Low-Latency

Communications in 5G Downlink: Physical Layer Aspects. IEEE Wireless Communications,

25(3):124–130. Matera, A., Kassab, R., Simeone, O., and Spagnolini, U. (2018). Non-Orthogonal

eMBB-URLLC Radio Access for Cloud Radio Access Networks with Analog Fronthauling. Entropy,

20(9):661.

• Sun, P. and Naser, H. (2018). A Service Slicing Strategy with QoS for LTE-based Cellular

Networks. In Proceedings of the 14th ACM International Symposium on QoS and Security for Wireless

and Mobile Networks, Q2SWinet’18, pages 63–69, New York, NY, USA.ACM.

• Tang, D., Hu, C., and Dang, T. (2018). Delay-Aware Resource Allocation for Network

• Slicing in Fog Radio Access Networks. In 2018 10th International Conference on Wireless

Communications and Signal Processing (WCSP), pages 1–6

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• A meta do GppCom é criar na UFRN um ambiente de

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Queiroz Silveira Junior (vice-coordenador), Luiz Felipe de

Queiroz Silveira, Marcio Eduardo da Costa Rodrigues,

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Vasconcelos (pesquisador associado). O GppCom está

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