Redesigning CAVIAR: a framework for next-Generation 6G/B6G simulations

dc.contributor.advisor1KLAUTAU JÚNIOR, Aldebaro Barreto da Rocha
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1596629769697284
dc.contributor.advisor1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0001-7773-2080
dc.contributor.memberGlauco Estácio
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6157118581200722
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-1341-5339
dc.creatorALBUQUERQUE, João Pedro Barbosa
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9548158489969399
dc.date.accessioned2026-01-30T14:09:35Z
dc.date.available2026-01-30T14:09:35Z
dc.date.issued2025-10-27
dc.description.abstractThe evolution of mobile networks toward the sixth generation (6G) and the consolidation of the Open Radio Access Network (Open RAN) require flexible, modular simulation tools capable of integrating communications, mobility, and artificial intelligence in ultra-realistic scenarios. This work presents the latest version of the Communication Networks, Artificial Intelligence and Computer Vision with 3D Computer-generated Imagery (CAVIAR) framework, a co-simulation framework aligned with the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) guidelines, capable of integrating independent modules for three-dimensional (3D) simulation, mobility, communications, and artificial intelligence, orchestrated asynchronously for real-time execution. CAVIAR incorporates channel modeling via ray tracing using Sionna-Ray Tracing (Sionna-RT) and Wireless InSite, fifth-generation (5G) network simulation with Network Simulator 3 (ns-3) and the 5G-Lena module, propagation calculation acceleration techniques, and interactive monitoring through InfluxDB and Grafana. To validate the framework, three representative use cases aligned with studies described in the 3GPP Release 19 specifications were implemented: rural animal monitoring with dynamic Physical Resource Block (PRB) allocation via Open RAN, urban search and rescue with You Only Look Once (YOLO)-based human detection over Non-Terrestrial Network (NTN) links, and (iii) indoor robot coordination with multimodal Integrated Sensing and Communication (ISAC) combining Light Detection and Ranging (LiDAR) and Red, Green, Blue (RGB) imaging. The results show that CAVIAR achieves Key Performance Indicators (KPIs) with high accuracy and low computational resource usage even in complex scenarios, enabling latency-sensitive and high-reliability network applications, thus reinforcing its applicability for advanced research in 5G-Advanced and 6G.
dc.description.resumoA evolução das redes móveis rumo à sexta geração (6G) e à consolidação do Open Radio Access Network (Open RAN) demanda ferramentas de simulação flexíveis, modulares e capazes de integrar comunicação, mobilidade e inteligência artificial em cenários ultra-realistas. Este trabalho apresenta a mais recente versão do framework Communication Networks, Artificial Intelligence and Computer Vision with 3D Computer-generated Imagery (CAVIAR), uma ferramenta de co-simulação alinhada às diretrizes do 3rd Generation Partnership Project (3GPP), capaz de integrar módulos independentes para simulação tridimensional (3D), mobilidade, comunicações e inteligência artificial, orquestrados de forma assíncrona para execução emtempo real. O CAVIAR incorpora modelagem de canais por traçado de raios (ray tracing) utilizando Sionna-Ray Tracing (Sionna-RT) e Wireless InSite, simulação de redes de quinta geração (5G) com Network Simulator 3 (ns-3) e módulo 5G-Lena, técnicas de aceleração de cálculos de propagação e monitoramento interativo por meio de InfluxDB e Grafana. Para validar o ferramental, foram implementados três casos de uso representativos alinhados aos estudos descritos nas especificações do 3GPP Release 19: (i) monitoramento de animais em áreas rurais com alocação dinâmica de Physical Resource Blocks (PRBs) via Open RAN, busca e resgate urbano com detecção de pessoas usando You Only Look Once (YOLO) sobre enlace de Non-Terrestrial Network (NTN), e coordenação de robôs em ambientes internos com Integrated Sensing and Communication (ISAC) multimodal combinando Light Detection and Ranging (LiDAR) e imagem Red, Green, Blue (RGB). Os resultados demonstram que o CAVIAR atinge Indicadores-Chave de Desempenho (Key Performance Indicators – KPIs) com alta precisão e baixo uso de recursos computacionais (Unidade Central de Processamento – CPU, Unidade de Processamento Gráfico – GPU e Memória de Acesso Aleatório – RAM), mesmo em cenários complexos, possibilitando a execução de aplicações de rede sensíveis à latência e com alta confiabilidade, reforçando sua aplicabilidade para pesquisas avançadas em 5G-Advanced e 6G.
dc.identifier.citationALBUQUERQUE, João Pedro Barbosa. Redesigning CAVIAR: a framework for next-Generation 6G/B6G simulations. Orientador: Aldebaro Barreto da Rocha Klautau Júnior.2025. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17913 Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17913
dc.languageporpt_BR
dc.language.isoen
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.source.uriDisponível via internet através do correio eletrônico:bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectRedes móveis
dc.subjectCo-simulação
dc.subjectgêmeo digital
dc.subject3GPP Projeto de parceria de 3a. geração
dc.subjectISAC Integração e sensores de comunicação
dc.subjectRAN Redes de acesso de rádio
dc.subjectMobile networks
dc.subjectCo-simulation
dc.subjectdigital twin
dc.subjectopen RAN Radio access network
dc.subjectISAC Integration sensing and communication
dc.subject3GPP 3rd generation partnership project
dc.subject.areadeconcentracaoTELECOMUNICAÇÕES
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES
dc.subject.linhadepesquisaPROCESSAMENTO DIGITAL DE SINAIS
dc.titleRedesigning CAVIAR: a framework for next-Generation 6G/B6G simulations
dc.typeDissertaçãopt_BR

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