Відкритий код системи Tiny-Twin дозволить прискорити розвиток технологій 5G та 6G

Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розробили безкоштовну платформу з відкритим вихідним кодом під назвою Tiny-Twin.

Джерело: techxplore.com

Ця система є «цифровим двійником» бездротової мережі й створює програмну репліку всіх процесів, які відбуваються під час використання мобільного телефона — від проходження радіосигналів у середовищі до роботи стільникової мережі та мобільних застосунків. Платформа надає аспірантам, стартапам та іншим інноваторам простий інструмент для тестування нових технологій і швидкого отримання реалістичного зворотного зв'язку. Аспірант Алі Мамагані презентував цю розробку на Міжнародному симпозіумі Інституту інженерів з електротехніки та електроніки з динамічних мереж доступу до спектра 2026 у Вашингтоні.

Досі дослідники поза межами великих телекомунікаційних компаній стикалися зі складним вибором між придбанням дорогого обладнання та спрощеними симуляціями, які не відображали реальних умов. Попередні системи не могли забезпечити тестування технологій 5G або 6G на повному стеку протоколів — від самого застосунку та кодування сигналу до його кінцевої доставки користувачеві. Щоб подолати цей розрив, команда створила Tiny-Twin на базі своєї чинної відкритої дослідницької платформи EdgeRIC і повністю переосмислила принципи побудови бездротових симуляцій. Нова система дозволяє підключати різні типи бездротових середовищ, включаючи реальні вимірювання, стандартизовані моделі та фізичні симуляції.

Головним досягненням інженерів стало визначення оптимального балансу між точністю відтворення процесів та обчислювальною доцільністю. Спроба змоделювати кожен нюанс того, як сигнали відбиваються, заломлюються і спотворюються в реальному світі, може швидко перевантажити будь-який комп'ютер. Автори дослідження проаналізували ці компроміси й знайшли компромісну точку, яка зберігає високу точність результатів без надмірних обчислень. Для підвищення швидкості та чуйності програмного забезпечення розробники перерозподілили обчислювальні завдання між кількома ядрами центрального процесора, що дозволило суттєво зменшити затримки й наблизити роботу системи до режиму реального часу.

Платформу спроєктували з урахуванням максимальної доступності для користувачів. Tiny-Twin успішно функціонує на стандартних комп'ютерах під керуванням програмного забезпечення з відкритим кодом, повністю позбавляючи дослідників потреби у спеціалізованих графічних процесорах чи нестандартному радіообладнанні. Завдяки моделюванню повного мережевого стека винахідники отримали можливість тестувати комплексні цикли роботи реальних програм, наприклад, потокове відео або роботу соціальних мереж, а не лише ізольовану поведінку радіосигналу в просторі. Це дозволяє емулювати найрізноманітніші умови: від національних парків та швидкісних автомагістралей до складних урбаністичних ландшафтів.

Створене віртуальне середовище відкриває нові можливості для впровадження штучного інтелекту у сферу бездротових технологій. Моделі штучного інтелекту вимагають великих маркованих наборів даних і повторюваних умов тестування, які надзвичайно важко забезпечити в реальному житті. Tiny-Twin закладає основу для використання штучного інтелекту, надаючи систему, де дослідники можуть стабільно генерувати дані й багаторазово перевіряти алгоритми за ідентичних обставин. Наразі повний вихідний код платформи автори виклали у відкритий доступ у репозиторії Git, а препринт наукової статті опублікували на сервері arXiv.

Учені розглядають Tiny-Twin як довгострокову ініціативу, яка постійно вдосконалюватиметься в майбутньому. Наступні етапи роботи включають використання бездротових сигналів для зондування навколишнього середовища, виявлення перешкод або зловмисних передавачів, а також тестування систем керування мережею на базі штучного інтелекту. Останній напрям охоплює розробку інтелектуальних методів розподілу пропускної здатності каналів та покращення параметрів передачі потокового відео під навантаженням. Співавтор дослідження Іш Кумар Джейн із Ренсселірівського політехнічного інституту підкреслив, що платформа суттєво прискорить створення нових протоколів та алгоритмів як для індустрії, так і для академічної спільноти.