Strategic Research and Innovation Agenda (SRIA)
NetworldEurope é a nova incorporação da Plataforma Tecnológica Europeia (ETP) para redes e serviços de comunicações, o seguimento do NetWorld2020 para acompanhar as mudanças nas políticas europeias, conforme declarado no Horizonte Europa.
Em dezembro de 2022, o Conselho Diretor da NetworldEurope aprovou para publicação a Agenda Estratégica de Investigação e Inovação (SRIA) 2022. Este foi o resultado de um grande esforço do Grupo de Peritos, com cerca de 200 especialistas de quase 100 instituições envolvidas. O anúncio dizia:
Este SRIA está dividido em duas grandes partes relacionadas. O corpo principal (por simplificação referido como “white paper”) consiste em uma visão simplificada e de nível superior do nosso roteiro tecnológico, com uma seção adicional profunda que fornece tabelas de métricas simplificadas que identificam especificações de referência para a tecnologia em diferentes momentos (referidos como nós) e esperados. recursos tecnológicos associados a esses nós. Uma segunda parte, o anexo técnico, proporciona uma discussão mais aprofundada sobre as tecnologias que consideramos fundamentais para o futuro, no âmbito global das TIC. A diversidade de domínios tecnológicos aí representados, e necessários para futuras infra-estruturas de comunicação, sublinha a relevância destes diferentes capítulos para muitas iniciativas na investigação europeia, desde a óptica até ao satélite, e a NetworldEurope estará activamente empenhada na discussão destes pontos de vista com todas as partes interessadas no futuro. Para simplificação, no whitepaper disponibilizamos uma versão resumida do anexo técnico.
O seguinte é do documento técnico da SRIA:
Com cada vez mais inteligência e poder de computação disponíveis por recurso, no futuro, os recursos desses sistemas, configuráveis e orquestráveis dinamicamente (ou seja, também reprogramáveis em tempo de execução), não precisam ser limitados a funções específicas predefinidas e podem ser usados tanto para implantar/apoiar novos serviços (serviços de rede e de usuário final) e para melhor atender aos requisitos dos serviços executados na infraestrutura. Com isto, no entanto, ao contrário do 5G, o 6G não só será mais flexível tanto nos seus serviços como na sua realização, mas também apresentará uma dinâmica muito maior, em tipos/cargas de serviço, mas também na sua própria topologia. Com essa dinâmica mais elevada e a coexistência perfeita de entidades virtuais e físicas, as ilhas atualmente fisicamente separadas de 5G e sistemas anteriores irão muitas vezes sobrepor-se em recursos em 6G. Isto se aplica tanto a diferentes domínios de uma única rede (Terminal/RAN/Core), assim como se aplica a diversas redes (por exemplo, operadas por diferentes MNOs) e a sistemas completamente diferentes (redes móveis e nuvens, redes móveis e sistemas NTN, etc. ).
Utilizando a grande variedade de novos e desafiantes serviços de TIC oferecidos, um grande número de dispositivos será servido por estes sistemas, gerando, trocando e tratando grandes quantidades de dados. A infraestrutura que apoia a sociedade (IoT, sistemas ciberfísicos) será integrada com a Internet, o que ajudará a melhorar a eficácia e eficiência de ambas. Insights úteis podem ser gerados com base na análise automática de todos esses dados (por exemplo, usando métodos de aprendizado de máquina, ML e inteligência artificial, IA). Além da análise, a IA/ML também pode ser usada para otimizar a implantação, adaptação, reconfiguração e outras decisões ou para criar modularizações de sistema mais adequadas e novas entidades mais adequadas para o processamento geral necessário. Portanto, é fundamental abordar a IA/ML de forma sistêmica para avaliar corretamente as compensações relevantes: as instrumentações de IA/ML por si só exigem transferências massivas de dados, exigem muita computação e, em última análise, consomem enormes quantidades de energia. Depender de soluções isoladas e implementações dedicadas limita a utilidade da IA/ML, ao mesmo tempo que aumenta os seus custos (recursos) e os riscos de segurança cibernética (superfície de ataque).
Os postulados acima implicam que a futura tecnologia de rede terá de apoiar a economia geral da Internet e as necessidades específicas da infra-estrutura ciberfísica, como as encontradas na indústria de produção. Terá que trabalhar com objetos virtuais e objetos remotos, cuja densidade, distribuição, longevidade e interligação em qualquer área podem variar muito, incluindo áreas remotas e/ou mar e céus ou órbitas espaciais. Terá então de integrar perfeitamente objetos locais e remotos e diferentes modos de conectividade, com uma diversidade de tecnologias de conectividade. Terá de gerir os seus próprios nós constituintes e serviços de natureza transitória, que podem desaparecer e reaparecer, possivelmente num local diferente e em tempo zero, ser multiplicados e encolhidos sem aviso prévio, etc. espera-se que funcione como uma instalação: será utilizado por usuários privados, empresas, agências críticas e governos. Por conseguinte, terá de ser resiliente a falhas, erros operacionais e ameaças à segurança, num mundo onde as operações autónomas tanto para serviços como para infraestruturas, e em particular técnicas de IA/ML, serão amplamente utilizadas. Serão necessárias normas abertas, enquanto os governos quererão impor limites e regulamentações às operações de todos os dados necessários para impulsionar estes novos sistemas. Neste contexto, a superação da exclusão digital será um motor essencial para a evolução tecnológica, e a liberdade e os direitos pessoais terão de ser garantidos em todos os meios de comunicação.
Aqui, o provisionamento flexível confiável e a execução elástica em um pool de recursos dinâmico e em constante mudança emergem como desafios-chave para a futura arquitetura do sistema. O provisionamento flexível refere-se à generalidade da infraestrutura e à sua capacidade de integrar e executar essencialmente qualquer serviço de TIC. A generalidade da infra-estrutura, em oposição à dependência de componentes dedicados ao serviço, é importante para aumentar a sustentabilidade da infra-estrutura ao longo do tempo e os graus de liberdade para a multiplexação de ganhos. A elasticidade de execução refere-se a uma adaptação eficiente antes, durante e depois da execução, ou seja, em particular em tempo de execução, e apoia a seleção dos links, módulos e componentes mais complexos mais adequados, para preservar as propriedades esperadas do serviço e, ao mesmo tempo, limitar o excesso de provisionamento. Em particular, a elasticidade, como capacidade de ajustar os recursos utilizados na execução do serviço, é fundamental para permitir redes verdadeiramente verdes, pois permite redirecionar os pedidos para recursos com melhor sustentabilidade ecológica e limitar a pegada global dos recursos, preservando ao mesmo tempo o rendimento do serviço. Dada a combinação de recursos, devemos assumir que a elasticidade e a flexibilidade também se aplicam aos recursos de infraestrutura, que podem ser tão variados como centros de dados, nós periféricos, plataformas voadoras ou computadores satélites. Assim, trabalhar com recursos individuais é limitante e não sustentável; em vez disso, as alocações e execuções devem referir-se ao conjunto de recursos como um todo. Isto, por sua vez, requer um controlo de recursos abrangente e resiliente, uma vez que sem confiança e fiabilidade, toda a infraestrutura não pode satisfazer as expectativas das partes interessadas individuais (fornecedores e consumidores) ou da sociedade em geral.
No geral, imaginamos uma Rede Verde Inteligente como um sistema programável baseado em uma estrutura de controlabilidade unificadora que abrange todos os recursos que um serviço/inquilino está autorizado a controlar, inclusive de domínios anteriormente separados e heterogêneos, por exemplo, redes empresariais e de telecomunicações, virtuais e físicas, dados centros e roteadores, satélites e nós terrestres, etc., cobrindo uma rede global de redes (incluindo o domínio espacial). A estrutura unificadora de controlabilidade unirá as ilhas de recursos díspares a um sistema do locatário que oferece suporte à instanciação inteligente e flexível e à execução adaptativa, elástica e correta de qualquer serviço nos recursos (Figura 6-1). Para o 6G, em particular, os recursos provirão de todos os intervenientes no sistema, normalmente de operadores de redes móveis, mas também de fornecedores de nuvens, fornecedores de redes não públicas e poderão incluir terminais, quando adequado. Curiosamente, o 6G terá de abraçar arquitectonicamente o facto de que os recursos do sistema utilizados para a execução do serviço podem, por si só, ser fornecidos como serviços, ou seja, que o serviço e o seu controlo em geral não podem ser limitados aos limites estritos do domínio de autoridade do operador de serviço apenas nem para qualquer camada específica. Em vez disso, no 6G todos os participantes do sistema são potencialmente fornecedores de recursos e consumidores de serviços ao mesmo tempo. Nesta situação, as propriedades do serviço devem ser, em geral, aplicadas independentemente (ou mesmo apesar da falta) de garantias na camada de recursos.
Conseqüentemente, os principais desafios que a camada de Controlabilidade Unificada deve resolver são: os aspectos de controle sobre vários sistemas operacionais de controle de rede distribuídos e de uso geral; a disponibilidade de abstrações poderosas de recursos para serviços; novos esquemas de nomenclatura para recursos virtualizados; descoberta dinâmica e automatizada; interconexão lógica estruturalmente adaptativa; roteamento multicritério em redes de diferentes densidades; APIs abertas (potencialmente baseadas em intenção) e políticas altamente configuráveis para controlar o acesso a recursos e serviços, bem como a dinâmica; isolamento dos ambientes de execução e desempenho das aplicações; agendamento eficiente de solicitações a recursos; um alto grau de automação e suporte aos princípios self-* (redes autônomas); métodos seguros e auditáveis por humanos para fornecer infraestruturas confiáveis; e instrumentações AL/ML distribuídas, porém confiáveis.
No geral, é imperativo enfrentar diferentes desafios para alcançar esta visão:
- Sustentabilidade – a infra-estrutura terá de ser orientada por considerações de sustentabilidade, tanto na sua concepção como nas suas aplicações, esforçando-se por implementações que minimizem o número total de unidades, protocolos e interfaces, permitindo potencialmente a partilha dinâmica de recursos de diversos sistemas participantes, dispositivos e objetos.
- Especialização – a infraestrutura terá de ser capaz de implementar funcionalidades personalizadas, mantendo-se flexível em termos de escalabilidade, integração e colocação de funções, oferecendo análises programáveis e aprendizagem automática cooperativa.
- Alta programabilidade – a infraestrutura deve oferecer programabilidade à camada de serviço através de interfaces abertas, em nós agnósticos em tecnologia, potencialmente com abordagens agnósticas em nuvem e de microsserviços. No geral, deve integrar a autonomia para permitir uma programabilidade auto-organizada e resiliente e uma execução de serviço elástica e correta.
- Conectividade extrema – incorporando de forma flexível diferentes tecnologias de rádio, incluindo redes não terrestres, garantindo a interligação de todos os tipos de nós de detecção, comunicação e computação, desde comunicações de baixa potência até comunicações de alta velocidade.
- Confiabilidade – fornecendo segurança e confiabilidade integradas em toda a infraestrutura, para todas as partes interessadas, com cobertura total, fornecendo serviços confiáveis e conscientes da privacidade.
Embora esta seja uma visão de médio prazo, ela se baseia em tendências já percebidas no setor. Muitos dos aspectos acima mencionados estão actualmente a ser perseguidos de formas mais simples dentro dos operadores de telecomunicações, que procuram a consolidação da rede no seu núcleo (a integração de arquitecturas não autónomas/autónomas e futuras redes B5G numa única solução contínua, com controlo totalmente unificado, classificação e funções de faturação) juntamente com a implantação do 5G, dados os ganhos esperados nos custos de operação e a maior flexibilidade da rede.
Deve também notar-se que é importante que estas orientações sejam acompanhadas pelo trabalho económico e político apropriado em pesquisas futuras para abrir caminho aos novos serviços previstos que vão além do actual 5G.
