6G Plus Digital Twin-technologie zal de ontwikkeling van beide versnellen

Zelfs nu de implementatie van mobiele 5G-netwerken in de VS en wereldwijd blijft toenemen, richten grote academische programma's, onderzoeksinstituten en commerciële R&D-activiteiten hun aandacht op dieper onderzoek naar de belofte en realisatie van 6G-technologie. Er zijn al aanzienlijke overheidsinvesteringen gedaan en de verwachting is dat deze de komende jaren drastisch zullen toenemen. Naties strijden om een ​​leidende positie in 6G voor zowel commerciële als militaire use-cases en het zaaien van vroege verkenningen naar technologie en toepassingen.¹

De aanzienlijke uitbreidingen die worden verwacht in alle gebruikelijke statistieken van mobiele communicatie, inclusief capaciteit, latentie, apparaatdichtheid, verbindingsbetrouwbaarheid en andere markeringen voor technologische groei, zijn goed gedocumenteerd.² Ook opmerkelijk is de snelgroeiende groei van het aantal en de diversiteit van apparaten die online komen via het zich snel uitbreidende IoT.

Natuurlijk, om een ​​paar gebieden van substantiële groei te noemen, zullen deze aanzienlijke technologische doorbraken vereisen op het gebied van chipsetontwerp, antennetechnologie, ML-ingebedde netwerken en real-time machine learning.

Vanuit een breed bedrijfs- en consumentenperspectief wordt verwacht dat de belangrijkste impact van 6G zal liggen in het ontwerp, de implementatie en de wijdverbreide acceptatie van een groot aantal nieuwe toepassingen die gebruikmaken van deze substantiële technologische doorbraken (zie figuur). Enkele van de toepassingen die worden besproken, zijn onder meer holografische telepresence, chirurgie op afstand, de inzet van een autonome vloot van onbemande voertuigen en verkenning van de verre ruimte of de diepe oceaan.³

De doorbraak van de 6G-technologie zal moeten voldoen aan een consistente, voorspelbare en veeleisende reeks service level agreements (SLA's) om dergelijke uiteenlopende toepassingen te ondersteunen en zich tegelijkertijd op een consistente manier aan te passen aan een ongekend niveau van systeemdynamiek.

Pre-standaarden werken

Hoewel de initiële 6G-standaarden naar verwachting pas rond 3 door 2028GPP zullen worden vrijgegeven, wordt verwacht dat de inspanningen op het gebied van technologieverkenning, ontwerp en integratie door de toonaangevende leveranciers van chipsets, netwerkapparatuur en apparaten, evenals serviceproviders, aanzienlijk sneller van start zullen gaan. Dit leidt tot een belangrijke vraag: hoe testen we de impact van technologische innovaties op het end-to-end systeemniveau en hun uiteindelijke impact op het inrichten van de SLA's op applicatieniveau?⁴

Een gerelateerde zorg is het begrijpen en verminderen van eventuele interoperabiliteitsproblemen met verouderde 5G- en misschien zelfs LTE-infrastructuren. Beveiligingsaspecten zullen naar verwachting in veel van deze innovaties worden ingebouwd - hoe kunnen deze worden aangepakt vanuit een systeem-van-systemen in plaats van vanuit een perspectief op componentniveau?

Digitale engineering in het algemeen, en digitale tweelingen in het bijzonder, bieden een unieke kans om de gecombineerde impact van deze innovaties in eerdere stadia van de productlevenscyclus te beoordelen, misschien voordat er aanzienlijke investeringen zijn gedaan om ze te produceren, integreren en implementeren in 6G-systemen. Het gebruik van digitale tweelingen en het potentieel van digitale engineering om de levenscyclus van productontwikkeling en implementatie te verkorten, heeft meer aandacht gekregen.

Waarom digitale tweelingen?

Ik stel het concept voor van een 6G geïntegreerd digital-twin-testbed, als een samenstelling van digitale tweelingen van de component-, apparaat-, subsysteem- en netwerkelementen, gebouwd op verschillende betrouwbaarheidsniveaus en gekoppeld met behulp van standaard API's. We kunnen een dergelijk testbed onderscheiden van andere bestaande en voorgestelde 6G-testbeds door de uiteindelijke focus op het beoordelen van end-to-end applicatieprestaties onder uiteenlopende bedrijfsomstandigheden.

De focus van zo'n testbed ligt minder op het beoordelen van de prestaties of conformiteit met de specificatie van individuele componenten. Het gaat er eerder om vast te stellen hoe de component, wanneer geïntegreerd in de implementatie op systeemniveau, zal helpen bij het leveren van end-to-end SLA's.

Een veel voorkomende vraag is hoe digitale tweelingen verschillen van simulatie- of emulatiemodellen? Een belangrijke onderscheidende factor is de dynamisch aard van het model zoals weergegeven door een digitale tweeling, wat verwijst naar het vermogen om zijn toestand periodiek bij te werken om die van het overeenkomstige fysieke systeem dat het modelleert na te bootsen.

In het geval van een digitale netwerktweeling kan het model bijvoorbeeld periodiek de gemodelleerde verkeersstroom of de signaalvoortplantingsomgeving, of de positie van de zendontvangerradio's, bijwerken vanuit het fysieke systeem. De updates kunnen ook afkomstig zijn van een AI- of ML-systeem dat periodiek de attributen van het digital-twin-model bijwerkt op basis van kennis van historische gebeurtenissen of zelfs een aggregatie van runs om verwacht gedrag te synthetiseren.

Naarmate er meer sensoren online komen via het industriële IoT (IIoT), zullen ze een robuuste datastroom leveren die op intelligente wijze kan worden ontgonnen om de digitale tweeling continu bij te werken en de nauwkeurigheid van de voorspellingen te verbeteren.

Dergelijke testbeds zullen de brede 6G-gemeenschap in staat stellen om een ​​verscheidenheid aan kritische vragen te beantwoorden gedurende de levenscyclus van de ontwikkeling - van prioritering van technologiegebieden tot architecturale compromissen, implementatieplanning, interoperabiliteitsobstakels en -beperkingen, tot cyberweerbaarheidsbeoordelingen op systeemniveau.

Lees hier het hele verhaal ...