La mejora de las redes es una de las claves para poder proporcionar servicio a millones de dispositivos IoT. El proyecto europeo Marsal está desarrollando un nuevo paradigma de infraestructuras virtuales elásticas mediante una gestión de infraestructura informática y de redes basadas en el aprendizaje automático. De esta forma, el proyecto Marsal podrá ofrecer servicios de almacenamiento, procesamiento y transferencia de extremo a extremo de forma rentable, flexible y segura.
Basado en tres pilares, el proyecto diseñará una red que impulsará un concepto de red sin celdas, que se implementará e integrará con elementos vRAN existentes y se alineará con la Alianza O-RAN. Asimismo, creará una infraestructura elástica virtual, basada en la noción de elastic edge computing, con el objetivo de optimizar la funcionalidad MEC y los sistemas de gestión de corte de red a través de una jerarquía de motores analíticos y de decisión.
Por último, Marsal proporcionará seguridad a la red mediante el desarrollo de mecanismos novedosos basados en aprendizaje automático que garantizarán la privacidad y la seguridad en entornos de múltiples usuarios finales.
Liderado por Iquadrat Informática (España), el proyecto cuenta con un consorcio de 13 miembros procedentes de España, Bélgica, Grecia, Alemania, Israel, Chipre, Francia, Italia y Polonia. La participación española también está representada por el Centro Tecnológico de Telecomunicaciones de Cataluña.
Objetivos del proyecto
Para alcanzar estos pilares, el consorcio del proyecto Marsal se ha propuesto ocho objetivos, los cuales se centran en el diseño de redes MIMO masivas sin celdas distribuidas y escalables que admitan implementaciones masivas de puntos de accesos, de una vRAN sin celdas para 5G, alineada con la arquitectura de la Alianza O-RAN, y un plano de control SDN desagregado hacia la convergencia fijo-móvil.
Entre los objetivos, también se desplegará un paradigma de elastic edge computing con tecnologías en la nube nativas, garantizará seguridad, privacidad y confianza basada en políticas en infraestructuras multiusuario, ofrecerá una infraestructura autodirigida con un control generalizado basado en machine learning (ML), implementará y probará el concepto de las soluciones Marsal, y difundirá, normalizará y explotará dichas soluciones.
Para ello, el consorcio tendrá dos años (enero de 2021- diciembre de 2023) para llevar a cabo el desarrollo de estos objetivos y contará con una inversión de 6.126.683 euros, financiados íntegramente por el programa de investigación Horizonte 2020 de la Comisión Europea.
Arquitectura Marsal
La arquitectura general y estructura Marsal 5G/6G adopta la tecnología 3GPP NGRAN evolucionada, que se amplía con tecnologías emergentes sin células para la densificación de la red. Asimismo, se implementa una infraestructura perimetral distribuida con centros de datos estructurados en dos niveles: con nodos perimetrales regionales y perimetrales de radio.
A nivel de red, el énfasis está en las innovaciones en los dominios RAN y fronthaul que liberarán el potencial de las redes sin celdas en futuras redes 5G/6G, ofreciendo una eficiencia espectral y un rendimiento que no se verá limitado por la interferencia entre celdas.
La arquitectura de la red Marsal se basa en nuevos mecanismos de red sin celdas que permitirán una ampliación significativa de la implementación de puntos de accesos de manera rentable. Para ello, se utilizarán enlaces fronthaul inalámbricos, que se basan en una solución mmWave Hybrid MIMO con capacidades avanzadas de formación de haces y uso compartido de haces.
Paralelamente, la arquitectura Marsal se construye considerando un enfoque novedoso y distribuido que involucra motores analíticos, en todos los niveles de la infraestructura edge, y motores de decisión en los dos subsistemas de orquestación Core-Tier. Los motores analíticos, el primer pilar de la automatización, analizan y federan medidas para lograr la conciencia del contexto, mientras que los motores de decisión, como segundo pilar, planifican y reaccionan a los cambios del contexto, delegando las decisiones de control local basadas en datos a los niveles inferiores de la jerarquía.
Finalmente, a nivel de seguridad de la red, Marsal introduce mecanismos que garantizan la privacidad y la seguridad en entornos multitenencia, dirigidos tanto a usuarios finales como a inquilinos. Marsal tiene como objetivo ofrecer una plataforma descentralizada basada en blockchain, que admita transacciones de corte de red a través de contratos inteligentes, apuntando a infraestructuras de múltiples inquilinos por primera vez.
Escenarios de experimentación
La validación de la solución Marsal se probará con dos escenarios diferentes: redes sin celdas en áreas de puntos de accesos densas y ultradensas, y asistencia cognitiva y sus implicaciones de seguridad y privacidad en 5G.
En el primer caso, en los eventos con un alto volumen de afluencia, ya sea en interiores o exteriores, un gran número de usuarios tiende a transmitir grandes volúmenes de contenido, creando una gran carga para la infraestructura de la red. Para comprobar la eficacia de la solución Marsal en este supuesto, el consorcio recreará dos escenarios.
En el escenario experimental 1, se dispondrá de una distribución densa de contenido generado por el usuario con mmWave fronthauling, para demostrar y evaluar la red de accesos de radio de próxima generación (NG-RAN) distribuida sin celdas de Marsal, en términos de mayor capacidad y ganancias de eficiencia espectral, y la adaptabilidad de la agrupación dinámica y radio mecanismos de gestión de recursos (RRM) en la gestión de recursos de conectividad en un entorno dinámico con diferentes áreas de puntos de accesos.
Por su parte, el escenario experimental 2 se centrará en la entrega de tráfico de vídeo ultradenso en una red fija-móvil convergente en un escenario interior ultradenso.
En el segundo caso, abarcará la asistencia cognitiva y sus implicaciones de seguridad y privacidad en 5G. Las generaciones futuras de 5G traerán soporte para la hiperconectividad, ofreciendo un ancho de banda aparentemente ilimitado y una latencia cero percibida. Estos incluyen aplicaciones interactivas de Internet de próxima generación (NGI) en tiempo real, que admiten la interacción centrada en el ser humano a través de interfaces novedosas como la realidad aumentada.
Uno de los principales desafíos es garantizar una latencia percibida cero para garantizar una experiencia de usuario satisfactoria y también para enviar comentarios oportunos, especialmente para actividades sensibles al tiempo.
Respecto a sus escenarios experimentales, el escenario 1 estará centrado en la asistencia cognitiva y conectividad inteligente para visitas turísticas de próxima generación, donde se demostrará y evaluará la infraestructura elástica virtual de Marsal, demostrando su capacidad para garantizar una alta confiabilidad y calidad de experiencia para aplicaciones centradas en el ser humano con nuevos tipos de terminales, mientras se comparten recursos con funciones de red 5G de alta prioridad.
Por su parte, el escenario 2 abordará la seguridad y privacidad de los datos en infraestructuras multiusuario, para demostrar y evaluar los mecanismos de privacidad y seguridad de Marsal que garantizan el aislamiento de segmentos y aseguran la colaboración de los participantes en infraestructuras multiusuario 5G.