Redes 6G nativas de IA servirão bilhões de dispositivos inteligentes, agentes e máquinas. À medida que a indústria avança para novos espectros como FR3 (7–24 GHz), a física do rádio se torna muito mais sensível, transformando a rede de uma infraestrutura estática para um sistema dinâmico e vivo.
Essa mudança exige uma mudança fundamental na forma como projetamos, construímos e otimizamos sistemas 6G. Métodos tradicionais de “construir e testar” não são mais viáveis. Não podemos arcar com o custo ou o tempo para testar todos os algoritmos de IA em ambientes físicos. Para entregar os benefícios do 6G nativo de IA, a indústria exige uma abordagem de integração contínua/desenvolvimento contínuo (CI/CD) ao software da Rede de Acesso por Rádio (RAN), impulsionada por gêmeos digitais fisicamente precisos.
Impulsionando a Solução de 3 Computadores Por Trás de AI-RAN e 6G
O ciclo de desenvolvimento do 6G para AI-RAN definido por software refletirá de perto o ciclo de desenvolvimento da IA, dependendo de um paradigma de IA bem conhecido, a solução de três computadores. A NVIDIA suporta desenvolvedores em todos os computadores, tanto em hardware quanto em software.
Computador 1: Design e Treinamento
Essa fase crucial utiliza o poder computacional de plataformas de computação acelerada, como NVIDIA DGX e NVIDIA DGX Spark, para acelerar todo o workflow de design e treinamento. A NVIDIA oferece um conjunto abrangente de ferramentas de software especializadas para maximizar o desempenho:
- NVIDIA Aerial CUDA-Accelerated RAN: Um framework definido por software de alto desempenho, em tempo real, para simular e implantar rapidamente sistemas RAN complexos usando GPUs.
- NVIDIA Sionna: Uma biblioteca dedicada acelerada por GPU para modelar e treinar a camada física de sistemas avançados de comunicação.
Computador 2: A Ponte de Simulação
A indústria de telecomunicações está caminhando para implantações digitais, onde novos projetos são avaliados rigorosamente em ambientes de radiofrequência (RF) altamente precisos. O NVIDIA Aerial Omniverse Digital Twin (AODT) é uma ponte para acelerar essa transição, levando o desenvolvimento de simuladores simples para gêmeos digitais abrangentes em tempo real.
O AODT alcança isso por meio de duas habilidades principais:
- Provisão de ambientes de rádio precisos: Oferece uma representação física precisa das condições reais de RF, garantindo que o desempenho no gêmeo digital seja preditivo da implantação física real.
- Conectividade de tecido em tempo real: Um tecido de dados de baixa latência conecta stacks complexos de AI-RAN aos ambientes digitais de RF. Esse link em tempo real permite simulação verdadeira e em malha fechada do sistema.
Computador 3: Implantação em Campo
Uma vez que um projeto é rigorosamente treinado e validado no gêmeo digital, ele é implantado diretamente no NVIDIA Aerial RAN Computer (ARC), uma plataforma de alto desempenho acelerada por CUDA para executar funções RAN em campo. Essa transição é acelerada pelo framework NVIDIA Aerial, que simplifica e automatiza o processo tradicionalmente complexo de reforço dos algoritmos do plano de dados. O framework garante a implantação rápida e confiável de capacidades avançadas desenvolvidas em ambientes anteriores em hardware acelerado por GPU.
Superando As Três Barreiras à Implantação Digital
Isso nos leva à missão central do AODT:
- Apoiar a simulação de sistemas celulares com precisão compatível com a física.
- Impulsionar o ciclo virtuoso entre simuladores e gêmeos digitais, garantindo que o que funciona no mundo digital funcione no mundo real.
Para alcançar fluidez entre simuladores e gêmeos digitais, o AODT aborda três barreiras fundamentais que historicamente impediram o ecossistema de simulação.
Precisão
Simulação é inútil se não prever a realidade. Modelos tradicionais de canais estocásticos frequentemente se baseiam em aproximações de “onda plana” que tratam conjuntos complexos de antenas como pontos únicos. Embora suficientes para o 5G, essas aproximações desmoronam sob a física do 6G, que depende de Extremely Large Antenna Arrays (ELAA) e propagação em campo próximo. O AODT preenche essa lacuna ao oferecer um ambiente compatível com a física que reflete o mundo real. Ao usar ray tracing determinístico de onda completa que modela elementos individuais da antena e frentes de onda esféricas, um projeto validado no gêmeo se comporta de forma previsível no campo.
Integração
A física avançada de RF é notoriamente complexa de implementar. Embora a maioria das equipes de pesquisa e fornecedores mantenha seus próprios simuladores em nível de sistema em Python, C++ ou MATLAB, raramente têm recursos para construir um ray tracer de alta fidelidade do zero. O AODT resolve isso atuando como um “motor físico” para todo o ecossistema celular. Ao revelar uma arquitetura headless baseada em gRPC, a AODT abstrai a complexidade do eletromagnetismo (EM). Mantenha seu simulador existente para lógica de rede, enquanto o AODT fornece a física básica em segundo plano.
Operação
Operadores de rede não conseguem otimizar o que não conseguem tocar com segurança. Há uma hesitação natural em implantar algoritmos de IA agressivos em redes ativas devido ao risco de quedas de serviço. O AODT elimina esse risco ao permitir um gêmeo digital operacional que opera em paralelo à rede ao vivo. Isso permite que os operadores alternem entre ambientes reais e gêmeos digitais, validando cada alteração de configuração ou atualização de software na segurança do mundo digital antes que ela toque um usuário real.
Um gêmeo digital operacional ao vivo, como mostrado na Figura 2, preenche essa lacuna, onde o software de rede é testado em um gêmeo digital antes da implantação.
Isso permite que um software vRAN acelerado por CUDA de qualidade de produção alterne entre sua rede ao vivo e o ambiente RF duplo. Isso tem implicações significativas:
- Teste antes da implantação sem tempo de inatividade: Os operadores podem validar atualizações críticas de software contra uma cópia virtual de sua implantação no mundo real antes de lançá-la ao vivo, sem tempo de inatividade na rede.
- Depure cenários do mundo real com repetibilidade: Quando uma célula viva apresenta problemas, os operadores podem registrar as condições ambientais reais e reproduzi-las dentro do gêmeo digital. Isso permite uma depuração controlada e repetível do software de produção.
- Pipeline CI/CD preciso: O AODT permite um pipeline preciso de CI/CD para software de rede, onde cada alteração de código é validada em um mundo virtual realista e em grande escala antes de ser implantada na rede ao vivo.
O Roteiro do AODT
O roteiro do produto AODT possui duas áreas de foco cruciais: propagação eletromagnética (EM), que visa superar a barreira de precisão, e a plataforma, que aborda a barreira de integração.
Trilha 1: Avançando a Precisão EM
Esta faixa é dedicada a avançar o realismo e a precisão dos ambientes RF simulados, refinando-os continuamente para espelhar condições do mundo real. Ele possibilita gêmeos de alta fidelidade ao modelar com precisão obstáculos físicos complexos que afetam significativamente a qualidade do sinal.
Trilha 2: Construção da Plataforma
Esta trilha foca em evoluir o AODT de uma aplicação de usuário único para um serviço globalmente acessível, escalável e pronto para integração. Ela desacopla o motor de simulação das cargas de trabalho individuais dos usuários, criando uma arquitetura de serviço robusta e consultável que pode ser gerenciada centralmente, mantida e continuamente atualizada.
Impulsionando a Era do 6G Nativo de IA
A transição do 5G para o 6G deve enfrentar maior complexidade no processamento de sinais sem fio, caracterizada por volumes massivos de dados, extrema heterogeneidade e o mandato central para redes nativas de IA. Métodos tradicionais de simulação isolados são insuficientes para esse desafio.
O NVIDIA Aerial Omniverse Digital Twin é uma plataforma de alta precisão, alto desempenho e escalável, construída para essa nova era. Ao democratizar o acesso e unificar o ecossistema em torno de uma plataforma comum, o Aerial Omniverse Digital Twin fornece a base para a era do 6G nativo de IA.
O AODT está disponível através do Programa de Desenvolvedores NVIDIA 6G. Convidamos pesquisadores, desenvolvedores e operadores a integrar esse novo serviço poderoso e colaborar conosco na construção do futuro do 6G.