Obiettivi
5G-HOSTS-SAT si concentra sulla validazione sperimentale di vari servizi verticali in ambienti 5G potenziati con tecnologie satellitari.
L’obiettivo finale è identificare driver di business, sfide tecniche e soluzioni pratiche per favorire e facilitare la creazione di nuove applicazioni in settori che beneficiano particolarmente dell’integrazione del satellite nelle reti 5G.
Ciò si realizza attraverso tre obiettivi:
- La creazione di un banco di prova multisito e di un quadro di validazione per test, risoluzione dei problemi e valutazione delle prestazioni delle applicazioni verticali nelle reti 5G abilitate via satellite. Le più recenti tecnologie 5G in 5G RAN e core sono migliorate con funzionalità innovative per l’orchestrazione, il monitoraggio, l’automazione basata sull’intelligenza artificiale e le reti satellitari programmabili, combinate con edge/cloud per applicazioni distribuite. Architetture standard e interfacce aperte consentono di replicare ambienti operativi realistici e costruire scenari personalizzabili.
- Il potenziamento di concrete applicazioni verticali in diversi settori di business per sfruttare le nuove funzionalità offerte dall’integrazione 5G-SatCom.
- Il coinvolgimento diretto delle industrie verticali in ampie sperimentazioni sul campo delle OTA, con monitoraggio dei KPI di rete e infrastruttura, valutazione delle prestazioni del servizio e ottimizzazione delle applicazioni. La prima fase coinvolge i verticali dei settori smart farming e PPDR, in collaborazione con la Protezione Civile del Friuli Venezia Giulia. La seconda fase è estesa alla gestione intelligente del bestiame, alla trasmissione dei media e ai trasporti e alla logistica.
Sfide
Le sfide 5G-HOSTS-SAT sono legate alla creazione di un ambiente sperimentale flessibile, modulare e altamente personalizzabile che integri le tecnologie 5G-SatCom con una serie di strumenti di monitoraggio, orchestrazione e test per facilitare le sperimentazioni in diversi settori verticali. Gli sviluppatori di applicazioni e i fornitori di servizi necessitano di una piattaforma intuitiva che automatizzi la configurazione dell’ambiente di test, nascondendo la complessità delle risorse 5G, satellitari e edge/cloud.
L’esecuzione dei test, la risoluzione dei problemi e l’analisi dei risultati devono essere facilitati con strumenti per correlare i KPI di rete, le metriche di calcolo e di servizio ed eseguire la diagnostica automatica. Gli ambienti di prova dovrebbero garantire le capacità di servizio e le prestazioni di QoS di infrastrutture realistiche e operative, offrendo allo stesso tempo interfacce aperte per testare soluzioni innovative per l’orchestrazione congiunta di reti 5G-SatCom e applicazioni verticali.
Benefici
Il progetto 5G-HOSTS-SAT fornisce tre prodotti:
- Un banco di prova 5G-SatCom per sperimentazioni OTA di servizi verticali, con una piattaforma configurabile e programmabile per l’orchestrazione di servizi e reti, monitoraggio e controllo SDN, estesa al backhaul ibrido satellitare/terrestre. La soluzione integra l’orchestrazione di rete basata sui servizi per lo slicing di rete end-to-end, l’orchestrazione delle risorse nel continuum cloud/edge e la gestione del traffico con granularità per flusso.
- Applicazioni Mission Critical (MC) per servizi PPDR, ottimizzate per implementazioni on-demand e affidabili in aree remote o disastrate difficili da raggiungere, con configurazione automatica della connettività satellitare. I principali vantaggi sono le garanzie QoS per il traffico di varie applicazioni MC, la definizione delle priorità degli utenti, l’isolamento delle sezioni e la prelazione per supportare il traffico ad alta priorità su sezioni di rete personalizzate.
- Un’applicazione agricola intelligente per l’irrigazione di precisione, che potenzia sensori e attuatori IoT collegati tramite rete 5G e tecniche ML di autocalibrazione. La soluzione garantisce una programmazione dell’irrigazione più efficiente riducendo il consumo di acqua ed energia.
Caratteristiche
Il banco di prova 5G-HOSTS-SAT integra un backhaul ibrido 5G programmabile che può essere configurato per passare automaticamente tra collegamenti terrestri e satellitari in base al flusso e alla sezione. Ciò è possibile attraverso la piattaforma STARFISH , che espone interfacce aperte per il monitoraggio e la configurazione su richiesta della connettività satellitare. Il servizio e l’orchestratore di rete consentono di allocare congiuntamente risorse di calcolo per applicazioni distribuite nel continuum edge/cloud e gestire il provisioning di porzioni di rete dedicate end-to-end in scenari multi-dominio.
In fase di esecuzione, le tecniche di Intelligenza Artificiale e Machine Learning (AI/ML) implementano la logica di automazione a circuito chiuso che guida lo sterzo del traffico tra i collegamenti terrestri e satellitari, in base ai dati di monitoraggio della rete in tempo reale, al carico delle applicazioni e alle richieste di servizi. La leggera orchestrazione locale basata sui servizi nelle bolle 5G private consente l’implementazione dinamica di reti 5G completamente autonome e applicazioni edge/extreme-edge su dispositivi portatili, fondamentali per gli scenari PPDR . L’utilizzo combinato di risorse edge e cloud consente l’adozione di tecniche di intelligenza artificiale distribuita nel settore dell’agricoltura intelligente per un controllo più efficiente dell’irrigazione, ulteriormente facilitato dalla copertura satellitare che consente di raggiungere sistemi colturali grandi o frammentati minimizzando il CAPEX.
Architettura di sistema
Il banco di prova 5G-HOSTS-SAT sul campo ospita una rete 5G locale, ad esempio una rete non pubblica, dotata di risorse di edge computing per eseguire applicazioni locali. Un backhaul ibrido terrestre/satellitare programmabile fornisce la connettività di trasporto agli elementi “core” della rete centrale 5G, consentendo l’accesso a Internet e ai servizi cloud. L’adozione di funzionalità cloud native consente di suddividere la CN 5G tra domini edge e core a seconda dei requisiti del caso d’uso. Le reti 5G completamente autonome per PPDR distribuiscono componenti utente e piano di controllo all’edge, con connettività temporanea di backhaul satellitare stabilita su richiesta per la sincronizzazione periodica con il centro di controllo. I servizi distribuiti con applicazioni eseguite parzialmente nel cloud mantengono solo un UPF locale all’edge, mentre il resto viene distribuito sul lato core, con una connettività di backhaul continua.
Utilizzando tecniche SDN e programmabilità di backhaul, il traffico viene indirizzato dinamicamente attraverso collegamenti terrestri o satellitari, seguendo criteri per-slice o per-flow. Inoltre, attraverso la piattaforma STARFISH è possibile adeguare la connettività satellitare a seconda delle esigenze del servizio. Questa viene gestita attraverso l’integrazione tra controller SDN e logica orchestrator, in modo da prendere decisioni congiunte che combinino aspetti di servizio e di networking in maniera end-to-end.
Piano
La prima fase 5G-HOSTS-SAT prevede un piano di lavoro strutturato in quattro tappe fondamentali. La progettazione di base (6 mesi) include casi d’uso, architettura e definizione dei requisiti tecnici, con specifiche MVP per l’agricoltura intelligente e servizi PPDR. Segue la progettazione e implementazione dei testbed 5G-HOSTS-SAT, previsti per il CDR (mese 11). L’implementazione di due soluzioni verticali con l’impostazione delle prove sul campo OTA porta al PPR al mese 16. La fase finale riguarda l’esecuzione delle prove sul campo, l’analisi dei risultati e la definizione della roadmap di sviluppo, con revisione finale al mese 21. La seconda fase introduce ulteriori verticali in PPDR, media, trasporti e logistica.
Stato attuale
Il progetto ha attualmente definito i casi d’uso per PPDR e i servizi di agricoltura intelligente, derivando i requisiti tecnici del sistema e i KPI della rete. Inoltre, è pronto il primo disegno dell’architettura del sistema, al fine di alimentare la definizione degli MVP e delle specifiche del testbed, previste nei prossimi mesi.
