Tecnologías Específicas

Ingeniería de Computadores
Tecnologías de la Información

Descripcion y Objetivos

Las redes inalámbricas y celulares han sufrido un gran avance en los últimos años, brindando cada vez soluciones más eficientes y versátiles. Uno de los avances más significativos en la flexibilidad de estas redes ha sido lo que se conoce como Radio Definida por Software (SDR). Esta tecnología permite convertir la ardua tarea de establecer en componentes electrónicos las distintas funcionalidades de radio a su implementación mediante software, por lo que permite reemplazar gran parte del hardware tradicional, haciendo las funcionalidades de red totalmente configurable. Un gran ejemplo de aplicación de SDR se encuentra en el desarrollo de las redes 5G [1], permitiendo así acelerar su implementación y despliegue, así como el avance hacia redes de siguientes generaciones.

A pesar de la existencia de varias herramientas para la configuración y control de SDRs, este TFG se centra en GNU Radio [2]. Este framework de código abierto es compatible con diversos fabricantes de hardware SDR y permite el diseño de y la configuración del procesamiento de señales, incluyendo sintonización de frecuencias de radio, etc. GNU Radio proporciona la plataforma software para diseñar y desarrollar sistemas de comunicación adaptables a necesidades específicas, contando con un entorno gráfico y un entorno de programación [3,4]. GNU Radio permite emular el canal inalámbrico de forma reproducible, ofreciendo una herramienta versátil para el análisis y la experimentación en SDRs. Esto es especialmente útil en la investigación y el desarrollo de redes 5G, dado que posibilita la recreación de escenarios que requerirían grandes áreas en espacios acotados como laboratorios, así como la automatización de experimentos.

En este contexto, este TFG tiene como objetivo que el estudiante se familiarice con el uso de GNU Radio, tanto a nivel teórico como práctico con el objetivo de analizar los diferentes modelos que incorpora para la emulación de canales de comunicación. Tras esto, se pretende estudiar cómo dichos modelos pueden ser de utilidad para la emulación de un canal real en un testbed 5G.

 

Metodología y Competencias

Se llevarán a cabo reuniones periódicas semanales/bisemanales en las que se hará un control del progreso del siguiente plan de trabajo:

• Revisión de los conceptos básicos sobre transmisión en redes celulares y de las posibilidades que ofrece la tecnología SDR.
• Revisión del estado del arte y otros trabajos relacionados en la literatura.
• Análisis de la herramienta GNU Radio, incluyendo las posibilidades que ofrece para el avance de las comunicaciones móviles 5G, así como de otros conceptos relacionados como el entorno de desarrollo.
• Identificación de los parámetros más relevantes a la hora de emular canales en redes 5G.
• Evaluación de rendimiento.
• Escritura de la memoria.

Las competencias desarrolladas a lo largo de este proyecto son:

• [IC4] Capacidad de diseñar e implementar software de sistema y de comunicaciones.
• [IC5] Capacidad de analizar, evaluar y seleccionar las plataformas hardware y software más adecuadas para el soporte de aplicaciones empotradas y de tiempo real.
• [IC8] Capacidad para diseñar, desplegar, administrar y gestionar redes de computadores.
• [TI2] Capacidad para seleccionar, diseñar, desplegar, integrar, evaluar, construir, gestionar, explotar y mantener las tecnologías de hardware, software y redes, dentro de los parámetros de coste y calidad adecuados.
• [TI4] Capacidad para seleccionar, diseñar, desplegar, integrar y gestionar redes e infraestructuras de comunicaciones en una organización.

 

Medios a utilizar

Todos los recursos software que se utilizan para la realización de este TFG tales como compiladores, librerías, etc., así como el propio software GNU Radio, son de libre disposición. Cualesquiera medios requeridos por el alumno o alumna para su realización, como puede ser el hardware SDR, podrán ponerse a su disposición en la ESII o en el I3A.

 

Bibliografía

[1] 3GPP TS 23.501 version 17.8.0 Release 17. 5G; System architecture for the 5G System (5GS), 2023-04

[2] GNU Radio. Accessible desde https://www.gnuradio.org/ 

[3] J. A. Yébenes Galvez, E. Martos Naya, M. C. Aguayo Torres, C. Cardenas Angelat, J. Banos Polglase, “Radio interference analysis tool based on GNU Radio”, 2019, https://hdl.handle.net/10630/18662

[4] L. P. Sanchez, J. R. Ramírez, F. S. Sulca and D. M. Avilés, "Exploring the Potential of a 5G NSA Network Deployed with Open Source and USRP B210 Equipment," 2023 IEEE Seventh Ecuador Technical Chapters Meeting (ECTM), Ambato, Ecuador, 2023, pp. 1-6, doi: 10.1109/ETCM58927.2023.10309101