Inteligência artificial para redes verdes

Testemunho de David Duarte, Líder de Investigação na CELFINET e  responsável do projeto AI4GREEN

"Enquadramento

O crescimento exponencial no consumo de tráfego móvel, associado ao surgimento de novos serviços e à previsível explosão do número de dispositivos móveis conectados, como o caso da Internet of Things (IoT), irão tornar extremamente desafiadora a monitorização e o controlo eficiente do tráfego móvel e do consumo energético. Assim, surge a necessidade de encontrar novas soluções que permitam enfrentar os desafios no planeamento, implementação, gestão e otimização das redes móveis, tornando-as mais eficientes. A Inteligência Artificial (IA) e o Machine Learning (ML) têm sido aplicados com sucesso em várias áreas, como medicina, finanças e astronomia. Estes casos de sucesso sugerem então que essas técnicas possam ser aplicadas com sucesso no contexto das redes móveis, visando melhorar seu desempenho e a sua eficiência.

O Projeto

O projeto AI4GREEN constitui a componente nacional (https://ai4green.celfinet.com/) do programa europeu EUREKA, aprovado com o selo de qualidade CELTIC NEXT (www.celticnext.eu/project-ai4green/), tendo sido coordenado pela universidade KTH Royal Institute of Technology, da Suécia.

Este assenta na necessidade de desenvolver algoritmos e soluções abrangentes e sofisticadas para eficiência energética, tanto em redes de acesso como em redes de transmissão, tendo em conta o aparecimento de novas arquiteturas. Os principais objetivos prendem-se com a definição de indicadores de desempenho – Key Performance Indicators (KPIs) de eficiência energética e métodos de medição e de reporte adequados; avaliação e otimização da eficiência energética e da eficiência espectral das redes móveis, com base em IA; desenvolvimento de soluções para procedimentos de controlo na otimização do consumo de energia das estações base; otimização da gestão de desempenho de redes móveis, numa perspetiva end-to-end; desenvolvimento de algoritmos para gestão eficiente de estações base, para que de uma forma autónoma consigam aprender a partir do ambiente em que estão inseridas, de modo a ativar as funções de poupança energética quando necessário.

Os trabalhos desenvolvidos pelo consórcio nacional permitiram a implementação de soluções de poupança energética, com a redução dos custos médios da RAN até 30%, através da ativação das funcionalidades de Energy Saving em redes 4G e do desligamento parcial da rede 3G. Foi desenvolvido um modelo de Custo Total de Propriedade (TCO), aplicado a uma rede móvel em Portugal. Um dos parceiros do projeto explorou técnicas inteligentes de gestão de rede e de orquestração, implementando o conceito de network slicing com virtualização para gestão dinâmica dos recursos computacionais, contribuindo para a otimização do consumo energético da rede móvel. Finalmente, foram ainda desenvolvidos algoritmos baseados em IA para previsão de Qualidade de Serviço (QoS) e Qualidade de Experiência (QoE) em redes 5G, cumprindo assim os quatro grandes objetivos delineados na proposta nacional.

Importa referir que a execução técnica do projeto foi avaliada pelo gabinete do CELTIC-NEXT com a classificação de Excelente, dando extrema importância à colaboração entre os diferentes parceiros.

Trata-se de um projeto que em Portugal, liderado pela CELFINET, contou com a colaboração da ALLBESMART, e ainda do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL) e Instituto Politécnico de Castelo Branco (IPCB). O projeto iniciou a sua execução nacional em outubro de 2020, tendo sido finalizado em março de 2023. Durante a sua execução, a CELFINET, empresa líder do consórcio AI4GREEN, participou na conferência internacional WPMC'21, tendo a oportunidade de apresentar um artigo científico, bem como em duas conferências nacionais da URSI. Foram ainda publicados três artigos de revista, dois na IEEE Access e um na Applied Sciences. O projeto permitiu ainda dar suporte a três dissertações de mestrado e duas de doutoramento.

O Apoio do COMPETE 2020

O projeto AI4GREEN foi promovido pela CELFINET, uma empresa do grupo internacional Cyient, em consórcio com a ALLBESMART, ISEL e IPCB, e foi cofinanciado pelo COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico – Projeto de I&D Industrial à Escala Europeia, permitindo assim a colaboração com empresas, universidades e institutos de investigação a nível internacional. Através deste programa de incentivos, ao qual a o consórcio português faz um agradecimento especial, foi possível alavancar os parceiros além-fronteiras, criando parcerias bilaterais muito vantajosas, resultando inclusivamente em trabalho conjunto e na elaboração de um artigo científico, em fase de finalização."

O projeto AI4GREEN  conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico – Projeto de I&D Industrial à Escala Europeia, envolvendo um investimento elegível de 527 mil euros o que resultou num incentivo FEDER de cerca de 371 mil euros.

Links

CELFINET | Website

ALLBESMART | Website

ISEL | Website

IPCB | Website