Análise do Provisionamento de QoS em Redes 5G: um estudo da convergência de sdn e a ferramenta de queue no controlador onos

Abstract

O provisionamento de Qualidade de Serviço (QoS) em redes 5G desempenha um papel crucial na garantia de desempenho eficiente em cenários caracterizados por alta demanda e dinamicidade. Na era dos dados, em que a geração e o consumo de informações crescem de forma exponencial, o gerenciamento eficaz do tráfego torna-se indispensável. Este trabalho investiga a aplicação de metodologias de filas (queueing) — FIFO, PQ e WFQ — no contexto do SDN em redes 5G, utilizando o ONOS como controlador SDN. A pesquisa destaca a importância do gerenciamento de tráfego para atender aos rigorosos requisitos das redes 5G, como latência ultrabaixa, alta confiabilidade e ampla capacidade de transmissão, essenciais para aplicações como eMBB, URLLC e mMTC. Além de uma revisão teórica abrangente sobre 5G, SDN, QoS e técnicas de queueing, o estudo incluiu uma implementação prática em ambiente simulado no software ONOS, validando os conceitos teóricos por meio de uma análise comparativa do impacto das filas em métricas críticas, como latência, throughput, perda de pacotes e jitter. Os resultados evidenciam que técnicas otimizadas de filas são indispensáveis para o gerenciamento eficiente do tráfego, reduzindo a latência e aumentando o throughput em diferentes cenários de rede. Dessa forma, este estudo reafirma a relevância da integração entre SDN e técnicas de queueing como soluções adaptáveis e eficazes para a gestão de redes móveis modernas. Além disso, aponta caminhos promissores para futuras pesquisas, incluindo o uso de algoritmos adaptativos em redes de próxima geração.

The provisioning of Quality of Service (QoS) in 5G networks plays a crucial role in ensuring efficient performance in scenarios characterized by high demand and dynamism. In the data era, where the generation and consumption of information are growing exponentially, effective traffic management becomes indispensable. This study investigates the application of queueing methodologies — FIFO, PQ, and WFQ — in the context of SDN (Software-Defined Networking) for 5G networks, utilizing ONOS as the SDN controller. The research highlights the importance of traffic management in meeting the stringent requirements of 5G networks, such as ultra-low latency, high reliability, and broad transmission capacity, which are essential for applications like eMBB, URLLC, and mMTC. In addition to a comprehensive theoretical review of 5G, SDN, QoS, and queueing techniques, the study included a practical implementation in a simulated environment using the ONOS software, validating theoretical concepts through a comparative analysis of the impact of queueing on critical metrics such as latency, throughput, packet loss, and jitter. The results demonstrate that optimized queueing techniques are essential for efficient traffic management, reducing latency and increasing throughput across different network scenarios. Thus, this study reaffirms the relevance of integrating SDN and queueing techniques as adaptive and effective solutions for managing modern mobile networks. Furthermore, it highlights promising avenues for future research, including the use of adaptive algorithms in next-generation networks.