Integração de uma aplicação de realidade aumentada com sistemas 5G seguindo o padrão 3GPP

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Cardoso, Pabllo Borges lattes
Orientador(a): Corrêa, Sand Luz lattes
Banca de defesa: Cardoso, Kleber Vieira, Freitas , Leandro Alexandre, Oliveira Junior, Antonio Carlos de
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Goiás
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)
Departamento: Instituto de Informática - INF (RMG)
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
5G
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13841
Resumo: Based on the standards defined by the 3rd Generation Partnership Project (3GPP), this work validates the 5G Media Streaming (5GMS) model, using the MR-Leo prototype as a case study. MR-Leo is a Mixed Reality (MR) application designed to explore the potential of these technologies in high-demand computational environments. The study begins with a review of advancements enabled by 5G networks, emphasizing their ability to provide low-latency connectivity, high bandwidth, and support for heterogeneous devices at scale. Additionally, the frameworks CAPIF and SEAL are discussed as tools to facilitate interoperability and API management in the 5G architecture, though recognized for their technical complexity and limited practical adoption. Edge computing is then investigated as a strategic component capable of bringing computational resources closer to end users, reducing latencies and enhancing the performance of intensive algorithms critical for MR applications. The validation of the proposed study was carried out in three distinct scenarios: a local controlled environment, an emulated 5G network, and a real 5G callbox. Experimental evaluation demonstrated the superiority of the protocol combined with video compression, achieving consistent metrics that meet the key performance indicators (KPIs) defined in the literature. The comparative qualitative analysis highlighted significant compatibilities as well as gaps, such as the absence of a functional component equivalent to the 5GMS Application Function (AF). In this regard, this work makes important contributions by demonstrating the technical feasibility of delivering MR services on 5G networks through edge computing.
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The study begins with a review of advancements enabled by 5G networks, emphasizing their ability to provide low-latency connectivity, high bandwidth, and support for heterogeneous devices at scale. Additionally, the frameworks CAPIF and SEAL are discussed as tools to facilitate interoperability and API management in the 5G architecture, though recognized for their technical complexity and limited practical adoption. Edge computing is then investigated as a strategic component capable of bringing computational resources closer to end users, reducing latencies and enhancing the performance of intensive algorithms critical for MR applications. The validation of the proposed study was carried out in three distinct scenarios: a local controlled environment, an emulated 5G network, and a real 5G callbox. Experimental evaluation demonstrated the superiority of the protocol combined with video compression, achieving consistent metrics that meet the key performance indicators (KPIs) defined in the literature. The comparative qualitative analysis highlighted significant compatibilities as well as gaps, such as the absence of a functional component equivalent to the 5GMS Application Function (AF). In this regard, this work makes important contributions by demonstrating the technical feasibility of delivering MR services on 5G networks through edge computing.Baseando-se nos padrões definidos pelo 3rd Generation Partnership Project (3GPP), este trabalho valida o modelo de 5G Media Streaming (5GMS), utilizando como estudo de caso o protótipo MR-Leo, uma aplicação de Realidade Mista (RM) projetada para explorar as potencialidades dessas tecnologias em ambientes de alta exigência computacional. O estudo inicia-se com uma revisão dos avanços promovidos pelas redes 5G, enfatizando sua capacidade de oferecer conectividade de baixa latência, alta largura de banda e suporte a dispositivos heterogêneos em larga escala. Complementarmente, são discutidos os arcabouços CAPIF e SEAL, concebidos para facilitar a interoperabilidade e o gerenciamento de APIs na arquitetura 5G, embora reconhecidos por sua complexidade técnica e limitada adoção prática. A computação de borda é então investigada como um componente estratégico, capaz de aproximar recursos computacionais dos usuários finais, atenuando latências e melhorando o desempenho de algoritmos intensivos essenciais para aplicações RM. A validação do estudo proposto foi realizada em três cenários distintos: um ambiente controlado local, uma rede 5G emulada e uma callbox 5G real. A avaliação experimental demonstrou a superioridade do protocolo, combinado com compressão de vídeo, alcançando métricas consistentes, atendendo aos indicadores-chave de desempenho (KPIs) definidos na literatura. A análise qualitativa comparativa evidenciou compatibilidades significativas, além de lacunas, como a ausência de um componente funcional equivalente ao 5GMS Application Function (AF). Neste sentido, este trabalho apresenta contribuições importantes ao demonstrar a viabilidade técnica da entrega de serviços RM em redes 5G por meio de computação de borda.OutroporUniversidade Federal de GoiásPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)UFGBrasilInstituto de Informática - INF (RMG)Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccess3GPP5GCAPIFEDGEEXtended realityCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOIntegração de uma aplicação de realidade aumentada com sistemas 5G seguindo o padrão 3GPPIntegration of an augmented reality application with 5G systems following the 3GPP standardinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFGinstname:Universidade Federal de Goiás (UFG)instacron:UFGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/581a9bbc-395f-429b-8b39-67e76cf01c76/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/637c5edc-1976-47a2-b716-527c69c2a602/download4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD52ORIGINALDissertação - Pabllo Borges Cardoso - 2024.pdfDissertação - Pabllo Borges Cardoso - 2024.pdfapplication/pdf2585889http://repositorio.bc.ufg.br/tede/bitstreams/06151b2a-85fb-4a3b-86aa-fed0be6470c1/download7d28667e4f32d74cf3230df0d7521e9eMD53tede/138412025-02-04 18:04:10.835http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalopen.accessoai:repositorio.bc.ufg.br:tede/13841http://repositorio.bc.ufg.br/tedeRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.bc.ufg.br/tedeserver/oai/requestgrt.bc@ufg.bropendoar:oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/12342025-02-04T21:04:10Repositório Institucional da UFG - Universidade Federal de Goiás (UFG)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