6G yolculuğu başladı ve bu durum, performanslı, verimli, dayanıklı ve uyumlu bir ağ altyapısı sunma fırsatları yaratıyor. 6G ağları, önceki versiyonlarından çok daha karmaşık olacak ve özellikle yapay zeka (AI) ile makine öğrenimi (ML) gibi yeni teknolojilere dayanacak.
Bu yeni teknolojilerin ilerletilmesi ve ağ performansının ve verimliliğinin optimize edilmesi için, araştırma ve geliştirme için bir kablosuz ağ dijital ikizi platformuna ihtiyaç vardır. Ağ dijital ikizi, gerçekçi bir fiziksel radyo ortamında mobil ağın dijital bir kopyasına dayanıyor.
NVIDIA Aerial Omniverse Dijital İkizi (AODT), 6G araştırma ve geliştirmelerini hızlandırmak için bir dijital ikiz platformu sunuyor. AODT, NVIDIA RTX GPU’larının gerçek zamanlı ray tracing yetenekleri ve NVIDIA Omniverse gibi temel NVIDIA teknolojilerini kullanarak fiziksel olarak doğru, yüksek performanslı ve modüler bir dijital ikiz platformu oluşturuyor.
Link Seviye Simülasyonlardan Sistem Seviyesi Simülasyonlara
Radyo erişim ağı (RAN) araştırması ve simülasyonu esasen iki ana alana ayrılabilir:
- Link-seviye simülasyonlar, nokta-nokta iletişimin performansını ve özelliklerini analiz etmek için önemlidir. NVIDIA Sionna, bu alanda, GPU hızlandırmalı bir açık kaynak kütüphanesi sunarak, cömert bir şekilde karmaşık iletişim algoritmalarını hızlı bir şekilde prototip oluşturmaları için araştırmacılara ve mühendislere imkan tanıyor.
- Sistem-seviye simülasyonlar, birkaç nokta-nokta bağlantının aynı anda iletim yapması durumunda performansını ve özelliklerini incelemektedir. NVIDIA AODT, RAN araştırma ve geliştirme topluluğuna sistem seviyesinde simülasyon yetenekleri sunarak, katmanlar arasında veya birden fazla iletim noktası içeren kavramların analizini ve geliştirilmesini sağlıyor.
NVIDIA AODT, tek bir baz istasyonundan tüm bir şehri kapsayan büyük bir ağa kadar fiili olarak doğru simülasyonlar oluşturmayı mümkün kılar. Yazılım tanımlı RAN ve kullanıcı ekipmanı simülatörlerini, gerçekçi arazi ve fiziksel dünya özellikleri ile birleştirir. AODT’yi kullanarak, araştırmacılar siteye özgü verilere dayanarak baz istasyonu algoritmalarını simüle edebilir ve iletim verimliliğini artırmak için gerçek zamanlı olarak modelleri eğitebilir.
Kablosuz Araştırma ve Geliştirmenin Dönüşümü
NVIDIA AODT, araştırmacılara örneksiz modüler bir platform, dağıtım öncesi test imkanı, gelişmiş fiziksel olarak doğru elektromanyetik (EM) çözücü ve çok daha fazlasını sunuyor.
Açık ve Özelleştirilebilir Modüler Platform
AODT, NVIDIA Omniverse üzerine inşa edilmiş olup, özel uzantıların kullanımını, kullanışlı bir grafik kullanıcı arayüzünü, etkileyici görselleştirmeleri ve dağıtılmış ekipler için uzaktan işbirliğini mümkün kılar. Geliştiriciler, AODT modüler bloklarını açık API’ler kullanarak ekosistem ortaklarının çözümleriyle kolayca değiştirebilir. Bu API’ler, AODT kullanıcı kılavuzunda iyi tanımlanmış ve belgelenmiştir.
Ayrıca, müşteriler herhangi bir modülü kendi özelleştirilmiş modelleriyle değiştirebilir ve AODT’yi gerçekçi sistem seviyesinde simülasyon ortamlarında yenilikçi katman-1 (L1) veya Katman-2 (L2) algoritmaları ile entegre edebilir.
6G Standartlaştırma için 3GPP Uyumlu Platform
AODT, fiziksel olarak doğru bir radyo ortamı, kullanıcı ekipmanı (UE) hareketliliği ve yeni AI kullanım durumlarının avantajlarını değerlendirmek için standartlara uygun dalga formları ve sinyalizasyon sunuyor.
Dağıtım Öncesi Test İmkanı
AODT, NVIDIA Aerial CUDA-Hızlandırmalı RAN ile sıkı bir şekilde entegre edilmiştir. Bu, araştırmacıların ve geliştiricilerin GPU hızlandırmalı algoritmalarının sistem seviyesindeki performansını ve verimliliğini canlı bir ağda dağıtmadan önce test etmelerini sağlar. Bu algoritmalar, çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) algılama, zamanlama ve daha fazlasını içerebilir.
Dijital İkizlerle AI ve ML Entegrasyonu
AI ve çeşitli ML algoritmaları, 5G’nin evrimi ve 6G’nin geliştirilmesi için önemli araştırma alanları olacaktır. AI ve ML gelecekteki ağ spesifikasyonlarının parçası olduğunda, NVIDIA AODT özel ortamlar için yeni algoritmalar eğitmek için kullanılabilir. AODT, RAN’ın dijital ikizi, kablosuz fiziksel dünya ve kullanıcı ekipmanı (UE) ile tam bağlantılıdır. AODT, çeşitli sinir ağları modellerini kullanmak için NVIDIA Aerial AI Radyo Çerçeveleri ile entegredir.
Platform, araştırmacılara karmaşık simülasyonları daha hızlı çalıştırmak için önceden hazırlanmış araçlar sağlar ve gelecekteki kablosuz ağların performansını ve verimliliğini artırmak için AI RAN’ı yeni şekillerde keşfetmelerine olanak tanır.
Son Teknoloji Elektromanyetik Çözücü
Radyo yayılımı, radyo dalgalarının bir noktadan diğerine seyahati sırasında ortaya çıkan davranışları ifade eder. Radyo yayılımını doğru bir şekilde modellemek için, gömülü elektromanyetik (EM) çözücü, tüm fiziksel radyo yayılımı özelliklerini kapsayan bir ray tracing yazılım bileşenidir. EM çözücü CUDA kodlarında uygulandı ve mevcut çözümlere kıyasla son derece hızlıdır.
AODT EM çözücü, yansıma, kırılma ve yönlü yayılma dağılımı etkilerini dikkate alarak kapsamlı bir ray tracing modeli içerir. Her anten elemanında anten desenleri tanımlanabilir. GPU hızlandırmalı yazılım, EM çözücünün geleneksel CPU tabanlı kanal simülatörlerine göre daha 100 kat hızlı olmasını sağlamaktadır.
Ortak Geliştirmeler
Modüler tasarımı sayesinde, Şekil 2’de görülen her modüler blok, bir ortak ürünle değiştirilebilir. Ayrıca, API destekli açık bir platformdur. Ortaklar, kendi geleneksel yayılma modelleri ile EM çözücüyü benimseyerek kapsamlı bir kablosuz kanal simülatörleri paketi oluşturabilirler. Örneğin, Ansys, EM Solver API’si kullanarak Perceive EM yazılımının NVIDIA AODT ile entegrasyonunu sergiledi. Daha fazla bilgi için Radyo Sistemleri ve Kablosuz İletişim Alanında Sentetik Veri ile İleriye Dönük Gelişmeler‘ı inceleyin.
Aerial CUDA-Hızlandırmalı RAN, çeşitli 3GPP ve O-RAN uyumlu O-DU’lar ile çalışabilir, böylece araştırmacılar çeşitli yenilikçi alıcılar geliştirebilir. 6G araştırmacıları ve ortakları, yapay zeka tabanlı radio kaynak yönetim yöntemlerinin geliştirilmesine yardımcı olacak açık arayüzlerden de faydalanabilir.
AODT, yerinde veya bulutta (örneğin Azure ile) çalıştırılabilir. Yerinde uygulama için, kullanıcıların kendi sunucularında ve ağında tam kontrol ve sahiplik sağlamak üzere AODT’yi yüklemeleri ve çalıştırmaları mümkündür. Bulut hizmeti, kullanıcıların platforma her yerden, istedikleri zaman erişim sağlamasına olanak tanır.
Siteye Özgü, Şehir Ölçeğinde Gerçek Zamanlı Simülasyonlar
NVIDIA AODT, en küçükten en büyüğe kadar her türlü ortamda ölçeklenebilir. Tek bir baz istasyonu ile birkaç kullanıcıyı tek bir GPU üzerinde çalıştırmaktan, yüzlerce baz istasyonuyla binlerce kullanıcının olduğu büyük şehir ölçeği modellerine kadar her şey desteklenmektedir. GPU tabanlı çözüm, şehir ölçeğindeki radyo frekansı (RF) ortamlarını hesaplamak için milisaniyeler içinde sonuç verir. Çeşitli benchmark testleri, EM çözücüsü ve RAN simülasyonlarının, geleneksel CPU tabanlı simülasyonlara göre büyük ölçüde daha hızlı olduğunu kanıtlamıştır. Gelecek optimizasyonlarla birlikte, gerçek zamanlı simülasyon deneyimi, gerçek zamanlı hale gelmeye doğru ilerleyecektir.
AODT, coğrafi bilgi sistemlerini (GIS) destekler; bu, detay düzeyi (LOD) 1 ve LOD 2’den (şehir haritaları) LOD 3 ve LOD 4’e (mimari detaylar gibi çatı çıkıntıları, açıklıklar ve diğer cephe detayları; iç mekan özellikleri gibi odalar ve mobilyalar) kadar tüm verileri içermekte ve böylece şehir ölçeğinde daha fazla ayrıntı sunmaktadır. Kullanıcı arayüzündeki ek geliştirmeler, platformu daha erişilebilir ve kullanıcı dostu hale getirmiştir.
İşlevsel Olarak Tam Yığın RAN Katmanları
NVIDIA Aerial CUDA-Hızlandırmalı RAN, AODT’nin temel bileşenlerinden biridir ve 3GPP uyumlu yazılım tanımlı fizik (PHY) ve ortalama erişim kontrol (MAC) katmanlarını içerir. Bu, araştırmacılar ve geliştiriciler için yenilikçi çözümler bulmaları adına bir referans tasarımı olarak hizmet eder. Buna ek olarak, NVIDIA Aerial CUDA-Hızlandırmalı RAN’da yeni özellikler eklendikçe, bu özellikler de NVIDIA AODT’de sunulacaktır.
Örneğin, AODT içindeki gömülü CUDA-hızlandırmalı fizik katmanı (cuPHY), araştırmacılara çoklu hücre ve siteye özgü ortamlarda çeşitli beamforming ve sinir alıcılarını inceleme olanağı tanır. Ayrıca, cuMAC’ın entegrasyonu, AI/ML tabanlı Katman 2 ve daha üstü yeniliklerin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Bu, spektral verimliliği artırmak ve hizmet kalitesini sağlamak için özel radyo kaynak yönetim yöntemlerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.
NVIDIA AODT Kullanımı İçin Tipik Bir İş Akışı
Bu bölümde, tipik bir iş akışının tanımı sunulmaktadır. Şekil 3, NVIDIA AODT kullanarak bir simülasyon çalıştırma sürecini göstermektedir. Örnekler ve ek betikler AODT Kullanıcı Kılavuzunda mevcuttur.
- 3D ortamı yükleyin (GIS verileri). AODT, hem CityGML hem de CityJSON veri formatlarını destekler.
- Gömülü modeller için özel parametreleri tanımlayın:
- Elektromanyetik unsurlar, radyo üniteleri ve terminaller için ana parametreleri sağlar ayrıca anten modellerini içerir (polarizasyon türleri, çıkış gücü vb.).
- Farklı hareketlilik sınıfları için parametreleri belirtmek üzere hareketlilik modeli oluşturun (yaya, araç, tren vb.).
- Simülasyonu çalıştırın.
- Aşağıdaki sonuçları sağlayın:
- Her anten için kanal darbe yanıtı.
- Aşağı yönlü ve yukarı yönlü veri aktarım hızları.
- Sonuçları NVIDIA Omniverse’in grafik yetenekleriyle görselleştirin (isteğe bağlı).
Özet
NVIDIA AODT, sistem seviyesinde RAN simülasyonları için büyük ölçekli, fiziksel olarak doğru radyo dalgası yayılımı modelini sunan güçlü ve çok yönlü bir platformdur. AI/ML sisteminin döngüsüne dahil edilmesini sağlamak için PyTorch ve TensorRT ile yakın entegrasyona sahiptir. GPU hızlandırmalı fizik tabanlı modelleme, kullanıcı dostu arayüz ve işlevsel olarak tam RAN katmanlarının entegrasyonu, AODT’yi 6G için hazırlamaktadır. Bu, kablosuz ağları çeşitli ortamda simüle etmek ve analiz etmek isteyen araştırmacılar, algoritma geliştiriciler, ağ mühendisleri ve diğer profesyoneller için ideal bir platformdur.
Hazır mısınız? NVIDIA Aerial Omniverse Dijital İkizine başlamak için NVIDIA 6G Geliştirici Programına katılabilirsiniz.
