La technologie 6G Plus Digital Twin accélérera le développement des deux

Alors même que les déploiements de réseaux cellulaires 5G continuent de s'intensifier aux États-Unis et dans le monde, les principaux programmes universitaires, instituts de recherche et opérations commerciales de R&D se concentrent sur des enquêtes plus approfondies sur la promesse et la réalisation de la technologie 6G. D'importants investissements gouvernementaux ont déjà eu lieu, et on s'attend à ce qu'ils augmentent considérablement au cours des prochaines années. Les nations se disputent une position de leader dans la 6G pour les cas d'utilisation commerciale et militaire et lancent des explorations précoces dans la technologie et les applications.¹

Les expansions importantes prévues dans toutes les mesures habituelles de la communication cellulaire, y compris la capacité, la latence, la densité des appareils, la fiabilité de la connexion et d'autres marqueurs de croissance technologique, sont bien documentées.² Il convient également de noter la croissance florissante du nombre et de la diversité des appareils mis en ligne via l'IoT en pleine expansion.

Bien sûr, pour ne citer que quelques domaines de croissance substantielle, ceux-ci nécessiteront des percées technologiques importantes dans la conception des chipsets, la technologie des antennes, la mise en réseau intégrée au ML et l'apprentissage automatique en temps réel.

Cependant, d'un point de vue général des entreprises et des consommateurs, l'impact majeur de la 6G devrait se situer dans la conception, le déploiement et l'adoption généralisée d'une multitude de nouvelles applications qui exploitent ces avancées technologiques substantielles. (voir figure). Certaines des applications discutées incluent la téléprésence holographique, la chirurgie à distance, le déploiement d'une flotte autonome de véhicules sans pilote et l'exploration de l'espace lointain ou de l'océan profond.³

La percée technologique 6G devra respecter un ensemble cohérent, prévisible et exigeant d'accords de niveau de service (SLA) pour prendre en charge des applications aussi diverses tout en s'adaptant à un niveau sans précédent de dynamique du système de manière cohérente.

Travaux pré-normes

Bien que les normes 6G initiales ne devraient être publiées par le 3GPP qu'aux alentours de 2028, les efforts d'exploration, de conception et d'intégration technologiques des principaux fournisseurs de chipsets, d'équipements réseau et d'appareils ainsi que des fournisseurs de services devraient démarrer beaucoup plus tôt. Cela conduit à une question importante : comment tester l'impact des innovations technologiques au niveau du système de bout en bout et leur impact éventuel sur le provisionnement des SLA au niveau de l'application ?⁴

Une préoccupation connexe consiste à comprendre et à atténuer tout problème d'interopérabilité avec les anciennes infrastructures 5G et peut-être même LTE. Les aspects de sécurité devraient être intégrés à bon nombre de ces innovations. Comment peuvent-ils être abordés dans une perspective de système de systèmes plutôt qu'au niveau des composants ?

L'ingénierie numérique en général, et les jumeaux numériques en particulier, offrent une occasion unique d'évaluer l'impact combiné de ces innovations à des stades précoces du cycle de vie du produit, peut-être avant que des investissements importants aient été réalisés pour les fabriquer, les intégrer et les déployer dans les systèmes 6G. L'utilisation de jumeaux numériques et le potentiel de l'ingénierie numérique pour raccourcir les cycles de vie de développement et de déploiement de produits ont suscité une attention accrue.

Pourquoi des jumeaux numériques ?

Je propose le concept d'un banc d'essai de jumeau numérique intégré 6G, en tant que composite de jumeaux numériques des composants, appareils, sous-systèmes et éléments de réseau, construits à différents niveaux de fidélité et interfacés à l'aide d'API standard. Nous pouvons distinguer un tel banc d'essai des autres bancs d'essai 6G existants et proposés par sa concentration ultime sur l'évaluation des performances des applications de bout en bout dans diverses conditions de fonctionnement.

L'objectif d'un tel banc d'essai est moins d'évaluer les performances ou la conformité aux spécifications des composants individuels. Il s'agit plutôt d'établir comment le composant, lorsqu'il est intégré au déploiement au niveau du système, contribuera à l'approvisionnement des SLA de bout en bout.

Une question courante qui se pose est de savoir en quoi les jumeaux numériques diffèrent des modèles de simulation ou d'émulation ? Un discriminant clé est la Dynamic nature du modèle représentée par un jumeau numérique, qui fait référence à sa capacité à mettre à jour périodiquement son état pour imiter celui du système physique correspondant qu'il modélise.

Par exemple, dans le cas d'un jumeau numérique de réseau, le modèle peut périodiquement mettre à jour le flux de trafic modélisé ou l'environnement de propagation du signal, ou la position des radios émettrices-réceptrices, à partir du système physique. Les mises à jour peuvent également provenir d'un système d'IA ou de ML qui met périodiquement à jour les attributs du modèle de jumeau numérique en fonction de la connaissance d'événements historiques ou même d'une agrégation d'exécutions pour synthétiser le comportement attendu.

Alors que de plus en plus de capteurs continuent d'être mis en ligne via l'IoT industriel (IIoT), ils fourniront un flux de données robuste qui peut être exploité intelligemment pour mettre à jour en permanence les jumeaux numériques et améliorer la précision de ses prédictions.

De tels bancs d'essai permettront à la vaste communauté 6G de répondre à une variété de questions critiques tout au long de son cycle de vie de développement, de la hiérarchisation des domaines technologiques aux compromis architecturaux, en passant par la planification du déploiement, les obstacles à l'interopérabilité et les atténuations, jusqu'aux évaluations de la cyber-résilience au niveau du système.

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