CANOPY: Cognitive and Automated Network Operations for Future and Beyond

Enquadramento

O sector das telecomunicações enfrenta desafios exigentes ao iniciar-se o ciclo de investimento nas redes de 5ª geração móvel (5G), já com o ciclo seguinte da 6ª geração móvel (6G) em perspetiva. À forte pressão competitiva que obriga a  reduzir custos operacionais para assegurar a rentabilidade dos investimentos (ROI), junta-se a necessidade de entregar aos clientes serviços de elevada performance e ainda assegurar a sustentabilidade dos recursos naturais, nomeadamente o consumo energético.

Para endereçar o nível de complexidade destes desafios, são necessárias novas estratégias para aumentar a eficiência e maximizar o rácio entre Qualidade de Experiência (QoE) fornecida aos utilizadores versus os custos de desenvolvimento, operação da rede e infraestruturas. Atualmente, a maioria dos operadores de telecomunicações móveis têm os seus Network Operation Centres (NOCs) a operar em modo reativo, realizando o diagnóstico e a resolução dos problemas apenas após uma falha no serviço ser detetada e reportada. Este processo é ineficiente e moroso, uma vez que implica a análise manual de uma grande variedade de fontes de informação, tais como alarmes, métricas de desempenho, parâmetros de configuração, entre outras, aumentando assim o tempo médio de resolução dos problemas (MTTR) e a probabilidade de ocorrência de falha humana o que, tudo combinado, resulta numa menor disponibilidade de serviço e num maior volume de reclamações por parte dos consumidores finais.

Para assegurar a sustentabilidade do negócio, os prestadores de serviços de telecomunicações deverão transformar o seu atual modelo de operação implementando processos automatizados e autogeridos, nomeadamente através de inteligência artificial (AI) e diversas técnicas de machine learning (ML), o que requer uma equipa especializada de engenharia e “data science” para dar suporte à nova infraestrutura. Assim, será possível lidar com um maior número de pedidos usando menos recursos. Este processo de transformação implica o uso de inteligência cognitiva, de modo a evoluir os tradicionais NOCs de uma abordagem reativa para proactiva e preventiva. Com o uso de AI/ML é possível tornar as decisões mais ágeis, processar informação em quase tempo real e automatizar funções de rede. Estas técnicas baseiam-se na deteção de padrões conhecidos com base em dados de histórico, de forma a prever futuras ocorrências de falhas semelhantes antes do seu acontecimento, permitindo assim agir de forma proactiva e preventiva, minimizando o impacto no cliente final. A inteligência artificial irá ter um papel crucial nas equipas de NOC, tornando-as mais eficientes, usando módulos de aprendizagem específicos que irão permitir obter informações sobre as falhas, resolução de tickets e antecipar problemas na rede.

O Projeto

Em conversa com o COMPETE 2020, Luís Mata, Investigador Principal no Departamento de I&D da CELFINET e gestor do CANOPY, apresentou de forma sucinta o projeto, tanto na sua componete europeia como nacional:

"O projeto CANOPY  (https://www.celticnext.eu/project-canopy/) constitui a componente nacional do programa europeu EUREKA, aprovado com o selo de qualidade CELTIC-NEXT , em Outubro de 2021. Trata-se de um projeto arrojado onde uma empresa portuguesa de média dimensão como é a CELFINET, assumiu pela primeira vez no seu historial o desafio de liderar um consórcio internacional de três países, Portugal, Alemanha e Turquia, na execução de um projeto de investigação aplicada recorrendo a técnicas de inteligência artificial.

O projeto CANOPY propõe-se desenvolver algoritmos de machine learning (ML) e inteligência artificial (IA) que irão utilizar os dados de “performance management” (PM), “fault management” (FM) e “configuration management” (CM) gerados pelos sistemas de controlo das redes de telecomunicações tendo em vista a aprendizagem estatística para a deteção precoce de padrões de falha na rede, e respetivas relações causa raiz. Graças a esta capacidade preditiva, será possível a implementação de ações de mitigação que poderão evitar que os clientes sejam afetados pelas falhas, ou que as suas consequências sejam fortemente mitigadas, permitindo gerar redução de custos com recuperação de avarias, deslocações ao terreno, atendimento a clientes, ao mesmo tempo que propicia a melhoria da sua satisfação pela melhoria da qualidade do serviço.

No final, pretende-se que estes algoritmos sejam operacionalizados em “network operation centres” (NOC’s) totalmente automatizados, recorrendo a plataformas de tratamento de dados que processam em tempo real os indicadores e permitem a implementação de ações regenerativas na rede. A CELFINET aposta no desenvolvimento de uma infra-estrutura com potencial para prestar serviços com esta tecnologia a vários clientes, como é patente na recente inauguração do NOC Covilhã. Estes algoritmos, podem igualmente vir a ser utilizados nas futuras arquiteturas de Open-RAN, posicionando-se como aplicações de tempo real ou não tempo real a correr no “RAN Intelligent Controller” (RIC).

Trata-se de um projeto que em Portugal conta com a colaboração do Instituto Superior de Engenharia do Porto e ainda do Instituto de Telecomunicações, enquanto entidade subcontratada. O projeto iniciou a sua execução nacional em Janeiro de 2022. Durante a execução do primeiro semestre do projeto, a CELFINET, empresa líder do consórcio CANOPY, participou nas conferências internacionais VTC2022-Spring e WINSYS’22, tendo a oportunidade de apresentar dois artigos científicos, estando igualmente a ser desenvolvido o trabalho da tese de PhD de Luís Mata no mesmo âmbito, no Instituto Superior Técnico.

O atual quadro de financiamento iniciado em janeiro de 2022 prolonga-se até junho de 2023, perspetivando-se que seja possível estender o mesmo até janeiro de 2024, por forma a acompanhar a execução do projeto em consórcio internacional EUREKA."

O Apoio do COMPETE 2020

O projeto CANOPY é promovido pela CELFINET, uma empresa do grupo internacional Cyient, em consórcio com o Instituto Superior de Engenharia do Porto e é cofinanciado pelo 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 1.6 milhões de euros, que resultou num incentivo FEDER de cerca de 1.2 milhões de euros.

Links

Projeto CANOPY - Website

CELFINET - Website

ISEP -  Website

Luís Mata é atualmente Assistente Convidado de Redes de Computadores e Internet no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL), tendo anteriormente lecionado Física e Eletromagnetismo. Ingressou na CELFINET Consultoria em Telecomunicações, Lda. em 2021 como Investigador Principal no Departamento de I&D, onde é o gestor de um projeto do consórcio internacional Eureka Clusters, no âmbito da AI call 2021. É aluno de doutoramento no Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa (IST/UL), onde licenciou-se em Engenharia Electrotécnica e de Computadores em 1996. Possui também, desde 2007, um MBA executivo obtido na AESE/IESE Business School, em Lisboa. Ele tem mais de 25 anos de experiência profissional trabalhando para algumas das principais operadoras de telecomunicações portuguesas, tanto na área de engenharia de redes móveis e fixas quanto na estratégia de negócios, marketing e gestão de produtos. A sua tese de doutoramento incide sobre o tema “Collaboration Models Towards Higher Infrastructure and Resource Sharing in Future Mobile Networks”. Seus principais interesses estão relacionados a Network Sharing, 5G, Data Science, Inteligência Artificial, Machine Learning e Indústria 4.0.