Otimização, Handover, Alocação, 5G, Redes Definidas por Software.

O número crescente de dispositivos conectados à Internet tem exigido avanços em tecnologias de comunicação sem fio. A rede 4G e suas antecessoras estão sendo gradativamente substituídas pela 5G, que promete maior velocidade, heterogeneidade e escalabilidade. A 5a geração também oferece suporte amplo para aplicações de redes definidas por software, aumentando a flexibilidade de protocolos e processos que antes eram embarcados e de difícil atualização. Este trabalho tem como objetivo melhorar processos em redes 5G através de aplicações de redes definidas por software, que podem melhorar a experiência de mobilidade, balanceamento de carga na rede e redução de custos operacionais. Através de modelos matemáticos, nossa proposta visa a alocação de usuários em torres ou estações bases de redes de telecomunicação, minimizando handovers (transferências) e melhorando a qualidade de comunicação. O trabalho oferece as seguintes contribuições: i) Um modelo matemático para alocação de usuários em estações bases de redes de telefonia móvel, com a redução de transferências; ii) Uma solução meta-heurística como alternativa a modelos exatos, visto que estes podem se tornar inviáveis em condições de restrição de recursos de tempo e computacionais; iii) A avaliação do modelo em cenários simulados de mobilidade, avaliando o comportamento do processo de handover e o controle e distribuição de usuários na rede em função de largura de banda disponível. A modelagem, que considera a frequência média de handover de cada estação base e o sinal indicador de qualidade de comunicação, foi avaliada com soluções exatas e heurísticas, sendo estas o algoritmo de branch-and-bound, busca local iterativa, busca tabu e solução gulosa. Através dos métodos heurísticos o algoritmo de busca local iterativa obteve uma redução de aproximadamente 82\% do tempo de execução em comparação ao algoritmo exato branch-and-bound. Com relação ao indicador de qualidade de conexão, a solução obteve um ganho médio de 1.45\%, e o número de handovers foi mantido. Apesar do ganho reduzido, o que torna nossa proposta estatisticamente equivalente a solução da literatura, oferecemos a vantagem de não precisar computar todas possíveis e futuras rotas dos usuários. Sendo suficiente a posição atual. Adicionalmente, nossa solução considera a capacidade de largura de banda de cada estação base, respeitando a capacidade de rede e mantendo o controle de alocação.