Melhorando o suporte XR nas futuras redes móveis

A realidade estendida (XR) inclui tecnologias como realidade virtual (VR), realidade aumentada (AR) e realidade mista. Essas tecnologias mudam a forma como interagimos com o nosso entorno e permitem que a gente viva novos serviços em áreas como compras, saúde e educação. Mas dar um suporte decente para serviços XR em redes móveis não é fácil. Isso porque XR tem necessidades especiais em termos de tráfego de dados e desempenho. Então, precisa rolar uma melhoria nos designs de rádio pra dar suporte eficiente ao XR.

Esse artigo dá uma olhada nas atividades atuais da 3GPP, que é a organização que define padrões para redes móveis, focando especialmente na última versão (release-18). Essa versão tem como objetivo integrar serviços XR nas redes 5G e além. O artigo vai discutir os desafios que o XR enfrenta e apresentar ideias para as futuras redes 6G que possam dar um suporte melhor aos serviços XR.

#Desafios do XR nas Redes 5G

XR é um dos serviços mais promissores para as futuras redes celulares. Ele atende a vários casos de uso, desde jogos e telepresença até locais de trabalho híbridos. Pra que o XR seja amplamente adotado, as futuras redes móveis precisam lidar bem com as exigências de qualidade de serviço (Qos) e necessidades de computação.

XR tem demandas de QoS específicas que não se encaixam nas categorias existentes de serviços 5G. Por exemplo, o XR precisa de uma capacidade extremamente alta como a de banda larga móvel melhorada (EMBB) enquanto também requer baixa latência e alta confiabilidade, como nas comunicações ultra-confiáveis de baixa latência (URLLC). Essa necessidade torna muito difícil atingir as metas de desempenho para o XR. As operações de rádio atuais que foram projetadas para 5G podem não funcionar bem para XR.

Pra lidar com essas questões, a 3GPP está estudando as características únicas do tráfego e desempenho do XR. O objetivo é encontrar soluções que melhorem a capacidade do XR e reduzam a latência. O processo de padronização do XR no contexto do 5G começou em 2016, e novos estudos foram feitos em 2021 e além pra melhorar os serviços XR.

#Desafios de Desempenho Atuais dos Serviços XR

As aplicações XR exigem altas taxas de dados junto com limites rigorosos sobre o tempo que leva pra enviar e receber dados (atraso de pacotes). Isso coloca o XR em uma posição especial entre as categorias de serviço eMBB e URLLC. O tráfego do XR tem padrões únicos baseados no tipo específico de aplicativo XR em uso, tornando a gestão complexa.

#Problemas de Agendamento

Nas redes móveis, o agendamento é um processo chave onde a rede aloca recursos de rádio para diferentes dispositivos. Existem dois principais tipos de agendamento:

1. Agendamento dinâmico: Permite que a rede aloque recursos em tempo real com base no tráfego disponível. No entanto, requer comunicação constante sobre quanto tráfego cada dispositivo tem, o que pode levar a atrasos.

2. Agendamento semi-estático: Esse tipo aloca recursos com base em um cronograma pré-definido, o que pode economizar tempo e recursos de rádio. Por outro lado, pode não funcionar bem quando os padrões de tráfego são imprevisíveis, como acontece com o XR, que pode alternar rapidamente entre alta e baixa demanda.

O tráfego de XR pode ser inconsistente e pode não seguir padrões previsíveis, levando a ineficiências na forma como os recursos são alocados. O agendamento dinâmico pode atrasar as coisas se os dispositivos tiverem que esperar pela alocação de recursos. Por outro lado, o agendamento semi-estático pode ter dificuldade em atender as necessidades em constante mudança das aplicações XR, especialmente quando a latência é uma preocupação.

#Problemas de Relato de Desempenho

Desde a terceira geração de redes móveis, o foco tem sido nas capacidades gerais de rádio em vez de aplicações específicas. Isso é um problema para o XR, onde relatórios de desempenho específicos são necessários pra garantir um agendamento eficiente de recursos. Os dispositivos precisam relatar continuamente seu desempenho, incluindo coisas como a qualidade da conexão e quanto dado eles têm esperando para enviar.

Para o XR, no entanto, os métodos de relato existentes podem enganar a rede. Por exemplo, nem todos os pacotes de dados são igualmente importantes. Uma rede pode priorizar re-enviar dados menos importantes em vez de novos dados mais críticos se depender apenas dos mecanismos de relato padrão.

#Problemas de Design de Canal de Controle

Os canais de controle são essenciais para uma comunicação eficaz em redes móveis. Eles transportam informações sobre alocações de recursos e dados de desempenho. Se as informações de controle não forem entregues em tempo hábil, isso pode interromper vários processos. Os designs atuais dos canais de controle são conservadores, o que limita sua capacidade.

Com as aplicações XR precisando de muitos dados, os recursos usados para os canais de controle podem tirar da capacidade necessária pra os dados reais. Nem todo tráfego de XR é igualmente crucial, mas o mesmo nível de recursos é alocado independentemente. Isso leva a ineficiências e limita quantos dispositivos XR a rede pode suportar.

#Melhorias Propostas para Suporte ao XR

Pra dar um suporte melhor aos serviços XR nas futuras redes, várias melhorias são sugeridas.

#Relato de Desempenho Consciente da Aplicação

Uma melhoria chave é tornar o relato de desempenho mais focado em aplicações individuais em vez de capacidades gerais de rádio. Assim, as redes podem agendar melhor os recursos com base nas necessidades específicas das aplicações XR. Uma nova interface poderia ser introduzida para permitir que os dispositivos relatassem informações específicas da aplicação. Isso ajudaria as redes a ajustarem seus agendamentos e configurações em tempo real.

Por exemplo, quando uma aplicação XR detecta um pico de dados, ela poderia imediatamente notificar a rede para que mais recursos sejam alocados pra manter uma experiência suave.

#Design de Canal de Controle Consciente do Tráfego

Outra sugestão é projetar canais de controle que considerem a importância variável dos diferentes tipos de tráfego XR. Um sistema de canal de controle em múltiplas camadas poderia ser criado onde dados críticos são tratados com prioridade, permitindo que usem métodos de transmissão mais confiáveis. Ao mesmo tempo, tráfego menos crucial poderia ter seu próprio canal com configurações mais flexíveis. Isso aumentaria a capacidade geral da rede.

#Agregação Colaborativa de Dispositivos

Agregação de dispositivos refere-se à capacidade de dispositivos próximos trabalharem juntos pra melhorar o desempenho da rede. Permitindo que os dispositivos combinem recursos, eles podem gerenciar melhor aplicações de alta demanda, como o XR. Por exemplo, se um dispositivo principal conseguir se conectar de forma mais eficaz à rede, ele pode lidar com os dados de dispositivos secundários, reduzindo a carga na rede.

Essa abordagem requer um certo nível de consciência da rede pra identificar quais dispositivos podem trabalhar juntos. Isso poderia levar a uma eficiência melhor e a uma qualidade de serviço aprimorada para as aplicações XR.

#Conclusão

À medida que as redes móveis evoluem, os desafios de suportar os serviços XR precisam ser enfrentados. Os padrões atuais da 3GPP precisam se adaptar pra atender às demandas únicas do XR. Ao introduzir relato de desempenho consciente da aplicação, canais de controle conscientes do tráfego e agregação colaborativa de dispositivos, a eficiência e a qualidade dos serviços XR podem ser significativamente melhoradas.

O futuro das redes móveis terá um papel essencial em permitir que o XR floresça, tornando importante focar nessas melhorias e garantir que sejam implementadas de forma eficaz.