Core HyperTwin: A Core Network Digital Twin Enabler

Marcos Lima Romero, Diego Senese, Eduardo Leite, Jeferson Schiavinato, Danilo Tocantins Costa, Ricardo Suyama

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571033782

Keywords: Digital Twin Core Network Network Simulation Open-source

Abstract

Core Networks in Mobile Network Operators always faced an enormous complexity due to the new generations that come every decade and now have to deal with the convergence of multiple generations of technology (2G, 3G, 4G, 5G) and soon the 6G. This complexity makes it difficult to thoroughly test, validate, and ensure the security of new solutions, features, or configurations. To address this, we introduce Core HyperTwin, a platform that leverages a practical implementation of the Digital Twin concept to enable realistic simulations and flexible testing environments. By implementing key protocols such as Diameter, HTTP/2, SOAP, and GTP, and utilizing open-source Python components, Core HyperTwin empowers operators to reduce their time-to-market, accelerate innovation, and improve network security without impacting real customers. As a proof of concept, we successfully emulated a P-GW communicating with a PCRF using a client hosted in a virtual machine within the NFV infrastructure in the same IP network that established a Diameter link, sent customized messages opening a 3GPP Gx session, opening a legitimate 3GPP Sy session with the OCS, as if initiated by a real customer, updated these sessions, and terminated it. The tests already suggested improvements in the security and allowed new feature analysis that was not possible before without using real user traffic. The next steps include leveraging the solution to interconnect with different emulated elements, test security vulnerabilities, perform stress tests of TPS, model real traffic shapes, and benchmark different vendor solutions.

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Análise da Radiação de Fontes Elétricas e Magnéticas em uma Região Mista com Seis Meios

Karlo Queiroz Costa, Alexandre Oliveira

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571033869

Keywords: Radiação bidimensional polarização meios não homogeneos funções de Green

Abstract

Este trabalho apresenta uma análise numérica da radiação bidimensional de linhas de corrente elétrica e magnética em uma região mista com seis meios diferentes. A partir das equações de Maxwell, são obtidas as soluções integrais dos campos em cada meio em termos das funções de Green. Em seguida as condições de contorno são aplicadas para se obter um sistema de equações integrais, o qual é resolvido numericamente pelo Método dos Momentos. Os resultados mostram um exemplo de aplicação em microondas, onde a região mista é formada por ar, água, solo e floresta com altura na frequência de 521 MHz.

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Evaluating 6G Candidate Waveforms for Radar Applications in Joint Communication and Sensing

Bruno Pompeo, Marcello L. R. de Campos, José Antonio Apolinário Jr., Leandro Guimarães Figueroa Pralon

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571034210

Keywords: 6G waveforms JCS OFDM OTFS

Abstract

In recent years, systems such as digital audio broadcasting and digital video broadcasting, which typically use orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) waveforms, have gained prominence within the scientific community as illuminators of opportunity in passive radar systems. However, with the advent of beyond fifth-generation and sixth-generation communication technologies, the limitations of OFDM, particularly its intolerance to high-mobility scenarios, have become apparent. Concurrently, the Joint Communication and Sensing concept, which integrates radar operations with communication systems, has evolved into a viable reality. Hence, other waveforms are emerging as alternatives to OFDM. Orthogonal Time-Frequency Space and Orthogonal Chirp-Division Multiplexing are recent candidates. While most studies focus on communication performance, it is equally important to analyze the performance of these waveforms from the radar perspective, which is often overlooked. In this context, this work carries out a detailed analysis and comparison of radar performance metrics such as range resolution, peak sidelobe levels, integrated sidelobe levels, and Doppler tolerance using traditional radar receiver processors with these emerging waveforms as transmitted signal.

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Zero-Error Capacity and Invariant Subspace of a Quantum Channel

Marciel Medeiros de Oliveira, Andresso da Silva, Micael Andrade Dias, Francisco M. Assis

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571034730

Keywords:

Abstract

In this paper, we explore the connection between the zero-error capacity and the invariant subspace of a quantum channel. We begin by demonstrating that a quantum channel with two invariant subspaces, which only have trivial intersections, has a positive zero-error capacity. Additionally, we establish that an unital quantum channel with a non-trivial invariant subspace of at least two dimensions also has a positive zero-error capacity.

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Modelagem de Sensores Plasmônicos em Terahertz Baseados em Grafeno pelo Método dos Elementos Finitos

Rodolfo Fernandes R de O Torres, Karlo Queiroz Costa

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571035602

Keywords: Sensores Plasmônicos Grafeno Método dos Elementos Finitos

Abstract

Este trabalho aborda a modelagem de sensores plasmônicos de grafeno por elementos finitos. O estudo é realizado com sensor na configuração Surface Plasmon-Coupled Emission (SPCE), em que os campos próximos e os diagramas de radiação em função da permissividade do sensor Ar/Grafeno/SiO2. No material do Ar, um dipolo infinitesimal Hertziano é colocado em diferentes alturas hdip a fim de concluir as condições de excitação das ondas plasmônicas na camada de Grafeno e verificar a possibilidade de desenvolver sensores plasmônicos de terahertz baseado neste material.

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Comparative Analysis on Cluster-based Algorithms for Failure Management in Optical Networks

Rafael Sales, Andrei Nogueira Ribeiro, Fabrício Lobato, Moisés Felipe Silva, Joao Weyl Costa

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571035792

Keywords: Clustering Failure Management Unsupervised Learning Optical Networks

Abstract

The occurrence of failures in transparent optical networks (TONs) potentially compromises their reliability, leading to loss of information or even link disruption. In that regard, as the conventional methods for failure management become difficult with the increasing complexity of TONs, the use of machine learning algorithms has emerged as an alternative strategy given their sole capabilities concerning network scalability and self-awareness. Therefore, in this paper, the failure management performance of three cluster-based algorithms (k-means, fuzzy c-means, and Gaussian mixture models) are compared on a real-world testbed in terms of failure classification errors.

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Otimização de Sistemas MIMO Massivo Auxiliado por RIS considerando Diferentes Faixas Espectrais

Luis Fernando Hiroyuki Moloni Kanda, Rafael Augusto Pedriali, Taufik Abrão

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571035795

Keywords: Superfícies Inteligentes Reconfiguráveis MIMO Massivo Eficiência Espectral Otimização das fases RIS

Abstract

Este trabalho investiga métodos de otimização para sistemas MIMO massivos auxiliados por Superfícies Inteligentes Reconfiguráveis (RIS) considerando diferentes valores na frequência da portadora. Com a evolução das redes B5G, a integração de RIS com tecnologias existentes promete melhorias substanciais no desempenho da rede sem fio, particularmente em termos de confiabilidade do sinal, eficiência espectral e eficiência energética, nos mais variados e dinâmicos ambientes urbanos densos. Por meio de simulações, o presente estudo avalia os ganhos de eficiência espectral de sistemas MIMO Massivo (M- MIMO) auxiliados por RIS e agregação de beamforming em cenários de potencial aplicação prática, em condições de canal adversas, com e sem linha de visada (LoS e NLoS). Dentre as técnicas de otimização utilizadas destacam-se a busca local ingênua com a otimização da Max-Min SINR, e a otimização dos elementos de RIS via beamforming passivo. Ambos os métodos são aplicados para explorar as configurações de uso mais eficientes da RIS, com o objetivo de melhorar a qualidade de serviço para comunicações multiusuários.

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Metodologia para Geração de Radio Environment Maps de Redes 5G SA Privadas

Carlos Lima, Everaldo Faustino da Costa Júnior, Matheus Fagundes, Paulo E. da Silva Jr., Ricardo Q. de F. H. Silva, Antonio Campos, Vicente Sousa, Augusto J. Venancio Neto

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571035796

Keywords: OpenAirInterface 5G Radio Environment Map Site Survey

Abstract

Enquanto redes metropolitanas continuam sendo alvo comercial das operadoras, o 5G traz a perspectiva de redes privadas, geralmente com cobertura indoor. Nesse contexto, site surveys podem ser conduzidos com o objetivo de maximizar o potencial da rede e garantir que ela atenda certas exigências de desempenho, como baixa latência e alta taxa de transmissão. Este trabalho tem o objetivo de apresentar uma metodologia de geração de Radio Environment Map (REM), construído a partir de métricas obtidas de um conjunto de medições em um laboratório da UFRN. Com tal metodologia, REMs de Reference Signal Received Power (RSRP) de um rede 5G virtualizada com o OpenAirInetrface foram construídos para discutir a qualidade do sinal 5G no laboratório.

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Antena Yagi-Uda-Espira Aplicada a Nanoenlace sem Fio Alimentado por Feixe Gaussiano

Paulo Amaral, Patrik C Lopes, Karlo Queiroz Costa

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571035810

Keywords: Nanoantena Yagi-Uda-espira Nanoenlace óptico sem fio Feixe Gaussiano

Abstract

Neste trabalho é feita uma análise teórica comparativa de nanoenlaces ópticos sem fio, formados por nanoantenas plasmônicas Yagi-Uda-espira e dipolo, alimentadas por feixe Gaussiano. A análise numérica é realizada pelo método dos momentos linear, onde é investigado a potência recebida na carga em função da distância entre transmissor e receptor. Os nanoenlaces analisados são dos tipos Yagi-Uda-espira/dipolo e dipolo/dipolo. Os resultados de transmissão de potência mostram que o nanoenlace Yagi-Uda-espira/dipolo apresenta uma melhora de aproximadamente 5 dB em relação ao nanoenlace dipolo/dipolo.

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Rain detection using commercial microwave link data and k-means clustering

Raul Victor de Oliveira Paiva, Tarcisio Ferreira-Maciel

DOI: 10.14209/sbrt.2024.1571035938

Keywords: CML attenuation rain classification clustering

Abstract

Rain monitoring is crucial for preventing natural disaster damage and for agriculture. Commercial Microwave Link (CML) data has been used to predict rain events, especially when Rain Gauges (RGs) or radars are scarce. In this work, we modified a classic variance approach with k-means clustering for rainfall classification. For this, CML data was applied and validated using RG data. The results showed that the Unsupervised Learning (UL) approach is sufficient for classification. The proposed approach achieved a precision of 82% for a 1 hour and 15 minutes window. The classical is limited because it needs a priori RG data.

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