6G Plus Digital Twin-teknologi vil fremskynde udviklingen af ​​begge

Selvom udrulningen af ​​5G-mobilnetværk fortsætter med at stige i USA og på verdensplan, vender store akademiske programmer, forskningsinstitutter og kommercielle R&D-operationer deres fokus mod dybere undersøgelser af løftet og realiseringen af ​​6G-teknologi. Der er allerede sket betydelige offentlige investeringer, og de forventes at stige dramatisk i løbet af de næste par år. Nationer er på udkig efter en førende position inden for 6G til både kommercielle og militære brugssager og så tidlige udforskninger af teknologi og applikationer.¹

De betydelige udvidelser, der forventes i alle de sædvanlige målinger af cellulær kommunikation, herunder kapacitet, latens, enhedstæthed, forbindelsespålidelighed og andre teknologivækstmarkører, er veldokumenterede.² Også bemærkelsesværdig er den spirende vækst i antallet og mangfoldigheden af ​​enheder, der kommer online via det hurtigt voksende IoT.

For at nævne nogle få områder med betydelig vækst vil disse naturligvis kræve betydelige teknologiske gennembrud inden for chipsetdesign, antenneteknologi, ML-indlejret netværk og maskinlæring i realtid.

Men fra et bredt baseret forretnings- og forbrugerperspektiv forventes den største indvirkning af 6G at være i design, implementering og udbredt anvendelse af en række nye applikationer, der udnytter disse væsentlige teknologiske gennembrud (se figur). Nogle af de applikationer, der diskuteres, inkluderer holografisk teletilstedeværelse, fjernkirurgi, indsættelse af en autonom flåde af ubemandede køretøjer og udforskning af dybt rum eller dybhav.³

6G-teknologiens gennembrud skal opfylde et konsistent, forudsigeligt og krævende sæt af serviceniveauaftaler (SLA'er) for at understøtte så forskellige applikationer og samtidig tilpasse sig et hidtil uset niveau af systemdynamik på en ensartet måde.

Pre-standard arbejde

Selvom de indledende 6G-standarder kun forventes at blive frigivet af 3GPP omkring 2028, forventes teknologiudforskning, design og integrationsindsats fra førende chipset, netværksudstyr og enhedsleverandører samt tjenesteudbydere at komme i gang betydeligt hurtigere. Dette fører til et vigtigt spørgsmål: Hvordan tester vi virkningen af ​​teknologiinnovationer på end-to-end systemniveau og deres eventuelle indvirkning på levering af SLA'er på applikationsniveau?⁴

En relateret bekymring er at forstå og afbøde eventuelle interoperabilitetsproblemer med ældre 5G og måske endda LTE-infrastrukturer. Sikkerhedsaspekter forventes at blive indbygget i mange af disse innovationer - hvordan kan disse adresseres fra et system-af-system snarere end et komponent-niveau perspektiv?

Digital teknik generelt, og specifikt digitale tvillinger, giver en unik mulighed for at vurdere den kombinerede effekt af disse innovationer på tidligere stadier af produktets livscyklus, måske før der er foretaget betydelige investeringer i at fremstille, integrere og implementere dem i 6G-systemer. Brugen af ​​digitale tvillinger og potentialet ved digital konstruktion til at forkorte produktudvikling og implementeringslivscyklusser har fået øget opmærksomhed.

Hvorfor digitale tvillinger?

Jeg foreslår konceptet med en 6G integreret digital-tvilling testbed, som en sammensætning af digitale tvillinger af komponent, enhed, subsystem og netværkselementer, konstrueret på forskellige niveauer af troskab og interfacet ved hjælp af standard API'er. Vi kan skelne et sådant testbed fra andre eksisterende og foreslåede 6G testbeds ved dets ultimative fokus på at vurdere end-to-end applikationsydelse under forskellige driftsforhold.

Fokus for et sådant testbed er mindre på at vurdere ydeevnen eller overensstemmelsen med specifikationen af ​​individuelle komponenter. Det handler snarere om at fastslå, hvordan komponenten, når den integreres i implementeringen på systemniveau, vil hjælpe med leveringen af ​​end-to-end SLA'er.

Et almindeligt spørgsmål, der opstår, er, hvordan digitale tvillinger adskiller sig fra simulerings- eller emuleringsmodeller? En vigtig diskriminator er dynamisk modellens karakter som repræsenteret af en digital tvilling, hvilket refererer til dens evne til at opdatere sin tilstand med jævne mellemrum for at efterligne den for det tilsvarende fysiske system, som den modellerer.

For eksempel, i tilfælde af en netværks digital tvilling, kan modellen periodisk opdatere den modellerede trafikstrøm eller signaludbredelsesmiljøet eller positionen af ​​transceiverradioerne fra det fysiske system. Opdateringerne kan også komme fra et AI- eller ML-system, der med jævne mellemrum opdaterer attributterne for den digitale tvillingmodel baseret på viden om historiske begivenheder eller endda en samling af kørsler for at syntetisere forventet adfærd.

Efterhånden som flere sensorer fortsætter med at komme online via det industrielle IoT (IIoT), vil de levere en robust datastrøm, der kan udvindes intelligent for løbende at opdatere de digitale tvillinger og forbedre nøjagtigheden af ​​dens forudsigelser.

Sådanne testbeds vil gøre det muligt for det brede 6G-fællesskab at besvare en række kritiske spørgsmål i løbet af dets udviklingslivscyklus – fra prioritering af teknologiområder til arkitektoniske afvejninger, implementeringsplanlægning, interoperabilitetshindringer og afbødninger til vurderinger af cyberresiliens på systemniveau.

Læs hele historien her ...