La tecnologia 6G Plus Digital Twin accelererà lo sviluppo di entrambi

Anche se le implementazioni della rete cellulare 5G continuano a crescere negli Stati Uniti e in tutto il mondo, i principali programmi accademici, istituti di ricerca e operazioni commerciali di ricerca e sviluppo si stanno concentrando su indagini più approfondite sulla promessa e sulla realizzazione della tecnologia 6G. Sono già stati effettuati significativi investimenti governativi e si prevede che aumenteranno notevolmente nei prossimi anni. Le nazioni stanno lottando per una posizione di leadership nel 6G sia per casi d'uso commerciali che militari e seminando le prime esplorazioni in tecnologia e applicazioni.¹

Le significative espansioni previste in tutte le normali metriche della comunicazione cellulare, tra cui capacità, latenza, densità del dispositivo, affidabilità della connessione e altri indicatori di crescita tecnologica, sono ben documentate.² Degna di nota è anche la crescente crescita del numero e della diversità dei dispositivi disponibili online tramite l'IoT in rapida espansione.

Naturalmente, per citare alcune aree di crescita sostanziale, queste richiederanno significativi progressi tecnologici nella progettazione di chipset, nella tecnologia delle antenne, nel networking integrato nel machine learning e nell'apprendimento automatico in tempo reale.

Tuttavia, da un'ampia prospettiva aziendale e dei consumatori, si prevede che l'impatto principale del 6G riguarderà la progettazione, l'implementazione e l'adozione diffusa di una serie di nuove applicazioni che sfruttano queste sostanziali scoperte tecnologiche (Guarda la figura). Alcune delle applicazioni in discussione includono la telepresenza olografica, la chirurgia remota, il dispiegamento di una flotta autonoma di veicoli senza pilota e l'esplorazione dello spazio profondo o dell'oceano profondo.³

La svolta della tecnologia 6G dovrà soddisfare una serie coerente, prevedibile ed esigente di accordi sul livello di servizio (SLA) per supportare applicazioni così diverse, adattandosi al contempo a un livello senza precedenti di dinamiche di sistema in modo coerente.

I pre-standard funzionano

Sebbene gli standard 6G iniziali dovrebbero essere rilasciati da 3GPP solo intorno al 2028, gli sforzi di esplorazione tecnologica, progettazione e integrazione da parte dei principali fornitori di chipset, apparecchiature di rete e dispositivi, nonché fornitori di servizi, dovrebbero iniziare molto prima. Questo porta a una domanda importante: come possiamo testare l'impatto delle innovazioni tecnologiche a livello di sistema end-to-end e il loro impatto finale sul provisioning degli SLA a livello di applicazione?⁴

Una preoccupazione correlata è comprendere e mitigare eventuali problemi di interoperabilità con le infrastrutture 5G legacy e forse anche LTE. Gli aspetti di sicurezza dovrebbero essere incorporati in molte di queste innovazioni: come possono essere affrontati da una prospettiva di sistema di sistemi piuttosto che a livello di componente?

L'ingegneria digitale in generale, e in particolare i gemelli digitali, offre un'opportunità unica per valutare l'impatto combinato di queste innovazioni nelle prime fasi del ciclo di vita del prodotto, forse prima che siano stati effettuati investimenti significativi per produrle, integrarle e implementarle nei sistemi 6G. L'uso dei gemelli digitali e il potenziale dell'ingegneria digitale per abbreviare lo sviluppo del prodotto e i cicli di vita della distribuzione hanno guadagnato maggiore attenzione.

Perché i gemelli digitali?

Propongo il concetto di un banco di prova gemello digitale integrato 6G, come un composto di gemelli digitali di componenti, dispositivi, sottosistemi ed elementi di rete, costruiti a vari livelli di fedeltà e interfacciati utilizzando API standard. Possiamo distinguere un tale banco di prova da altri banchi di prova 6G esistenti e proposti per il suo obiettivo finale di valutare le prestazioni dell'applicazione end-to-end in diverse condizioni operative.

L'obiettivo di tale banco di prova è meno sulla valutazione delle prestazioni o della conformità alle specifiche dei singoli componenti. Piuttosto, si tratta di stabilire in che modo il componente, una volta integrato nella distribuzione a livello di sistema, aiuterà nel provisioning degli SLA end-to-end.

Una domanda comune che si pone è in che modo i gemelli digitali differiscono dai modelli di simulazione o emulazione? Un discriminante chiave è il dinamico natura del modello rappresentata da un gemello digitale, che si riferisce alla sua capacità di aggiornare periodicamente il proprio stato per imitare quello del sistema fisico corrispondente che modella.

Ad esempio, nel caso di un gemello digitale di rete, il modello può aggiornare periodicamente il flusso di traffico modellato o l'ambiente di propagazione del segnale, o la posizione delle radio del ricetrasmettitore, dal sistema fisico. Gli aggiornamenti possono anche provenire da un sistema AI o ML che aggiorna periodicamente gli attributi del modello gemello digitale in base alla conoscenza di eventi storici o persino a un'aggregazione di esecuzioni per sintetizzare il comportamento previsto.

Man mano che sempre più sensori continuano a essere online tramite l'IoT industriale (IIoT), forniranno un solido flusso di dati che può essere estratto in modo intelligente per aggiornare continuamente i gemelli digitali e migliorare l'accuratezza delle sue previsioni.

Tali banchi di prova consentiranno all'ampia comunità 6G di rispondere a una serie di domande critiche nel corso del suo ciclo di vita di sviluppo, dalla definizione delle priorità delle aree tecnologiche ai compromessi architetturali, alla pianificazione dell'implementazione, agli ostacoli e alle mitigazioni dell'interoperabilità, alle valutazioni della resilienza informatica a livello di sistema.

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