La tecnología 6G Plus Digital Twin acelerará el desarrollo de ambos

A pesar de que los despliegues de redes celulares 5G continúan aumentando dentro de los EE. UU. y en todo el mundo, los principales programas académicos, institutos de investigación y operaciones comerciales de I+D están dirigiendo su atención hacia investigaciones más profundas sobre la promesa y la realización de la tecnología 6G. Ya se han realizado importantes inversiones gubernamentales y se espera que aumenten drásticamente en los próximos años. Las naciones están compitiendo por una posición de liderazgo en 6G para casos de uso comercial y militar y sembrando exploraciones tempranas en tecnología y aplicaciones.¹

Las expansiones significativas anticipadas en todas las métricas habituales de comunicación celular, incluida la capacidad, la latencia, la densidad del dispositivo, la confiabilidad de la conexión y otros marcadores de crecimiento tecnológico, están bien documentadas.² También cabe destacar el creciente crecimiento en la cantidad y diversidad de dispositivos que se conectan en línea a través de la IoT en rápida expansión.

Por supuesto, para nombrar algunas áreas de crecimiento sustancial, estas requerirán importantes avances tecnológicos en el diseño de conjuntos de chips, tecnología de antenas, redes integradas de ML y aprendizaje automático en tiempo real.

Sin embargo, desde una perspectiva comercial y de consumo de base amplia, se espera que el mayor impacto de 6G esté en el diseño, la implementación y la adopción generalizada de un conjunto de aplicaciones novedosas que aprovechan estos avances tecnológicos sustanciales. (ver figura). Algunas de las aplicaciones que se discuten incluyen la telepresencia holográfica, la cirugía remota, el despliegue de una flota autónoma de vehículos no tripulados y la exploración del espacio profundo o del océano profundo.³

El avance de la tecnología 6G deberá cumplir con un conjunto consistente, predecible y exigente de acuerdos de nivel de servicio (SLA) para admitir aplicaciones tan diversas mientras se adapta a un nivel sin precedentes de dinámica del sistema de manera consistente.

Trabajo previo a las normas

Aunque se espera que 6GPP publique los estándares iniciales de 3G solo alrededor de 2028, se espera que los esfuerzos de exploración, diseño e integración de tecnología por parte de los proveedores líderes de conjuntos de chips, equipos de red y dispositivos, así como proveedores de servicios, comiencen considerablemente antes. Esto lleva a una pregunta importante: ¿Cómo probamos el impacto de las innovaciones tecnológicas a nivel de sistema de extremo a extremo y su eventual impacto en el aprovisionamiento de los SLA a nivel de aplicación?⁴

Una preocupación relacionada es comprender y mitigar cualquier problema de interoperabilidad con infraestructuras 5G heredadas y quizás incluso LTE. Se espera que los aspectos de seguridad se integren en muchas de estas innovaciones. ¿Cómo pueden abordarse desde una perspectiva de sistema de sistemas en lugar de una perspectiva a nivel de componentes?

La ingeniería digital en general, y específicamente los gemelos digitales, ofrecen una oportunidad única para evaluar el impacto combinado de estas innovaciones en etapas más tempranas del ciclo de vida del producto, quizás antes de que se hayan realizado inversiones significativas para fabricarlas, integrarlas e implementarlas en sistemas 6G. El uso de gemelos digitales y el potencial de la ingeniería digital para acortar los ciclos de vida de desarrollo e implementación de productos ha ganado una mayor atención.

¿Por qué gemelos digitales?

Propongo el concepto de un banco de pruebas de gemelos digitales integrados de 6G, como una combinación de gemelos digitales de los elementos de componente, dispositivo, subsistema y red, construidos en varios niveles de fidelidad e interconectados mediante API estándar. Podemos distinguir un banco de pruebas de este tipo de otros bancos de pruebas 6G existentes y propuestos por su enfoque final en la evaluación del rendimiento de la aplicación de extremo a extremo en diversas condiciones operativas.

El enfoque de tal banco de pruebas es menos en la evaluación del rendimiento o la conformidad con la especificación de los componentes individuales. Más bien, se trata de establecer cómo el componente, cuando se integra en la implementación a nivel del sistema, ayudará en el aprovisionamiento de SLA de extremo a extremo.

Una pregunta común que surge es en qué se diferencian los gemelos digitales de los modelos de simulación o emulación. Un discriminador clave es el lugar de trabajo dinámico naturaleza del modelo representada por un gemelo digital, que se refiere a su capacidad de actualizar su estado periódicamente para imitar el del sistema físico correspondiente que modela.

Por ejemplo, en el caso de un gemelo digital de red, el modelo puede actualizar periódicamente el flujo de tráfico modelado o el entorno de propagación de la señal, o la posición de las radios del transceptor, desde el sistema físico. Las actualizaciones también pueden provenir de un sistema AI o ML que actualiza periódicamente los atributos del modelo de gemelo digital en función del conocimiento de eventos históricos o incluso una agregación de ejecuciones para sintetizar el comportamiento esperado.

A medida que se conecten más sensores a través del IoT industrial (IIoT), proporcionarán un flujo de datos sólido que se puede extraer de forma inteligente para actualizar continuamente los gemelos digitales y mejorar la precisión de sus predicciones.

Dichos bancos de pruebas permitirán que la amplia comunidad 6G responda una variedad de preguntas críticas a lo largo de su ciclo de vida de desarrollo, desde la priorización de áreas tecnológicas hasta compensaciones arquitectónicas, planificación de implementación, obstáculos y mitigaciones de interoperabilidad, hasta evaluaciones de resiliencia cibernética a nivel de sistema.

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