Sentinel-5GO: Monitoramento Colaborativo de Segurança e Meio Ambiente em Redes 5G Open RAN

Descrição

A proposta Sentinel-5GO tem como objetivo desenvolver e validar uma solução integrada que combina o potencial das redes 5G/Open RAN, processamento de dados no continuum telco-cloud (computação em borda e extrema borda), inteligência artificial multimodal e percepção colaborativa em dois casos de uso estratégicos voltados a Cidades e Campi Inteligentes: (1) segurança pública inteligente (por meio da aplicação PubSafe) e (2) monitoramento ambiental e de biodiversidade (pautado na aplicação EnvMon). O projeto utilizará a infraestrutura aberta e desagregada da ilha do Programa OpenRAN@Brasil na UFRN, como plataforma de experimentação e validação de tecnologias 5G abertas e interoperáveis. A arquitetura proposta adota uma organização em dois planos principais: o plano de aplicação e o plano de controle, que operam de forma coordenada para habilitar o processamento multimodal ao longo dos múltiplos domínios que compõem o continuum da nuvem de núcleo da telco-cloud. Essa estrutura integra conectividade móvel e fixa, associando câmeras, sensores IoT, drones e um robô terrestre autônomo para a coleta de dados visuais, acústicos e ambientais. A camada de IA, distribuída entre esses planos, constitui o núcleo analítico da solução e emprega modelos de aprendizado profundo e multimodal capazes de combinar diferentes fontes de dados para promover percepção colaborativa. Serão utilizados modelos de visão computacional como CNNs, Vision Transformers e YOLO/ResNet para detecção de eventos e comportamentos anômalos, além de modelos acústicos dedicados à identificação de padrões bioacústicos. As diversas modalidades serão integradas por pipelines de fusão de dados baseados em mecanismos de atenção cruzada, permitindo análise contextual entre áudio, vídeo e dados de sensores IoT. Os modelos serão treinados em ambiente nuvem de borda e otimizados para execução eficiente na premissa da extrema borda do continuum telco-cloud, visando promover diferentes níveis de detecção e garantia de baixa latência e alta confiabilidade nas aplicações de segurança pública e monitoramento ambiental. O ecossistema será orquestrado por um sistema de suporte a operações e manutenção de network slices fim a fim sobre a infraestrutura telco-cloud experimental e de código aberto do LANCE, a ser federada com o Aveiro Tech City Living Lab. O plano de controle Open RAN contará com xApps (e, de forma complementar, rApps) para monitoramento das redes de acesso sem fio e controle da alocação de recursos em slices baseados em aprendizado de máquina. Também será desenvolvido um mecanismo de monitoramento, a atuar como observatório integrado dos múltiplos domínios da telco-cloud e da ilha OpenRAN@Brasil-UFRN, com foco em diagnóstico em tempo próximo ao real e suporte à manutenção inteligente de QoS/QoE nos serviços URLLC, eMBB e mMTC. As aplicações PubSafe e EnvMon exploram as capacidades da rede 5G. A aplicação PubSafe busca aprimorar a segurança pública e o monitoramento inteligente do Campus Central da UFRN, utilizando drones, robôs e câmeras conectadas à ilha OpenRAN@Brasil para detecção de incidentes e geração automática de alertas. Já a aplicação EnvMon aplica sensores IoT, câmeras e microfones no campus e em parte do Parque das Dunas para monitoramento ambiental e da biodiversidade, utilizando IA para identificação de fauna e flora, estimativa de créditos de carbono e análise climática. O público-alvo da proposta abrange pesquisadores, profissionais e gestores envolvidos nas áreas de telecomunicações, IA, IoT, sustentabilidade e segurança pública. Também inclui instituições de ensino e pesquisa, órgãos governamentais e empresas de tecnologia interessadas em desenvolver e validar aplicações baseadas em redes 5G abertas e interoperáveis. Ao disponibilizar uma plataforma experimental combinando Open RAN, processamento de dados no continuum telco-cloud e IA multimodal, o projeto cria oportunidades para o avanço da pesquisa, o fortalecimento do ecossistema nacional de inovação digital e a aplicação prática de tecnologias emergentes em segurança, monitoramento ambiental e gestão urbana. A equipe proponente reúne pesquisadores com experiência comprovada em redes e telecomunicações, Open RAN, sistemas distribuídos, IA, IoT e cidades inteligentes, sustentada por publicações, patentes, participações em organizações de padrões e colaborações nacionais e internacionais que reforçam a viabilidade técnica e científica da proposta.