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Introdução às redes privadas LTE e 5G de código aberto

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Hoje em dia, é muito fácil configurar a sua própria rede de WiFi. Você pede um roteador online, conecta-o à tomada, define uma senha e pronto. O WiFi é rápido, confiável e fácil de usar. Mas se você quiser que ele chegue a uma área mais ampla ou se quiser conectar centenas de pequenos dispositivos, o WiFi se torna rapidamente ineficiente e caro. A única forma é entrar em contato com a sua operadora de rede móvel local e assinar um contrato? Não! Graças à tecnologia do código aberto, você pode montar a sua própria rede LTE ou 5G.

Por que eu criaria uma rede móvel privada?

As tecnologias móveis, como LTE ou 5G, oferecem excelentes recursos à sua rede privada. É possível abranger grandes áreas com uma pequena quantidade de equipamentos. Além disso, escolhendo a frequência certa, você pode conseguir um ótimo desempenho através de paredes ou de um subsolo.
As redes móveis são muito mais seguras que o WiFi. Sem falar que agora você pode ter toda a potência e os recursos que apenas as operadoras tinham, como rastreamento de localização de equipamento do usuário (UE) com precisão de menos de 1 metro ou sinalização e telemetria avançadas.

Como posso começar a montar redes móveis de código aberto?

Você pode estar com medo dos altos custos iniciais que podem surgir para começar a construir uma rede LTE ou 5G. Felizmente, não é tão caro assim. O kit de ferramentas mínimo seria o LimeSDR mini e um Raspberry Pi 4. O custo total é inferior a US$300 (supondo que você já tenha um celular…)!
Se você quiser usar recursos mais avançados, como Agregação de Portadoras, atingir a velocidade máxima e conectar centenas de dispositivos IoT, precisará gastar cerca de US$10.000 com o Ettus x310 e algum servidor X86 decente para computação. Como pilha de softwares, posso recomendar o Ubuntu + srsRAN https://github.com/srsran/srsRAN.

Casos de uso corporativo para redes móveis privadas

Muitas empresas precisam de redes seguras, rápidas e automatizadas para seus casos de uso de dados e de voz, que sejam capazes de cobrir grandes áreas, serem confiáveis dentro de prédios ou túneis subterrâneos. As redes privadas LTE e 5G atendem a essa necessidade e, se forem baseadas em tecnologias abertas, também oferecem um ótimo desempenho de preço. Elas são implementadas em muitos setores:
  • Campi – universidade, hospital ou escritório grande. Todos têm uma quantidade grande de pessoas e dispositivos que requerem conectividade. As redes móveis privadas oferecem economia e grandes oportunidades de aprendizado para as universidades.
  • Petróleo e gás – são ambientes agressivos, cheios de IoT industrial, operando no subsolo e exigindo confiabilidade e segurança fornecidas pelo LTE e o 5G.
  • Setor público – cidades inteligentes, museus, estádios ou transporte público.
  • Militares – as redes 5G privadas são fundamentais em operações militares modernas e conectadas. A consciência situacional de sensores e drones é um multiplicador de força. No entanto, requer desempenho e segurança que somente a tecnologia móvel mais recente pode oferecer.
  • Indústrias – a Mercedes Benz e a Bosch já rastreiam linhas de produção e otimizam seus processos de fabricação usando redes 5G privadas e MEC. As decisões devem ser tomadas rapidamente e in loco. O envio de dados para a nuvem pública é muito lento, e as micronuvens locais apresentam resultados muito melhores nesses casos de uso.

Como montar uma rede móvel privada de nível corporativo

Os esquemas básicos de uma rede privada LTE ou 5G seriam assim:
  • Equipamento do usuário – pode ser qualquer coisa, desde um telefone celular até dispositivos IoT, drones ou veículos autônomos.
  • Rede de acesso por rádio – é uma parte que contém a estação base, as antenas e o processamento L1/L2.
  • Núcleo de pacote evoluído – uma estrutura para fornecer voz e dados convergentes em LTE
  • Micronuvem – uma nova classe de infraestrutura para computação na borda, sob demanda

Uma implementação de código aberto funcional dessa rede seria:

  • OpenRAN para rede de acesso de rádio aberta e desagregada, executando RIC, RU, CU e DU no sistema operacional Ubuntu
  • Núcleo Magma fornecendo EPC de última geração, com Federation Gateway e Access Gateway (desde o 1.15 migrado para o Ubuntu)
  • Charmed Kubernetes, que vai fornecer infraestruturas de contêiner para RAN e EPC
  • Charmed OpenStack, que fornece nuvem privada no nível de telecomunicações, fácil de operar
  • Combinação de MAAS, LXD e MicroK8s que criam micronuvem de última geração, permitindo que você execute seus aplicativos de ponta como VMs, contêineres, bare metal, e fornecendo todos os recursos EPA, como DPDK, SR-IOV ou aceleração de GPU NVIDIA.

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RaspberryPi