PREDICT-6G: создание детерминированных сетей будущего

Объединение различных технологий связи открывает новые возможности для удаленного управления прецизионными роботами. Несмотря на очевидную полезность, современные коммуникационные сети периодически сталкиваются с задержками и сбоями, что ограничивает их применение в сферах с нулевой терпимостью к отказам.

PREDICT-6G интегрирует возможности Ethernet, сотовой связи и WiFi через логическую надстройку, формируя надежную детерминированную сеть для услуг Time Sensitive Network (TSN). Это решение особенно актуально для промышленности, где требуется удаленное управление оборудованием с централизованным контролем.

Ключевыми компонентами системы являются Multi-Domain Multi-technology data plane (MDP) и искусственный интеллект Control Plane (AICP). MDP обеспечивает физическую инфраструктуру для сквозной доставки пакетов данных.

Различные технологии доступа можно сравнить с транспортными системами: проводной TSN напоминает железную дорогу с выделенными путями, WiFi — сеть проселочных дорог, а сотовые сети 3GPP — регулируемые магистрали. Задача PREDICT-6G — обеспечить бесперебойную доставку критически важных данных через все эти системы.

Детерминированная сеть гарантирует своевременную и надежную доставку пакетов независимо от используемых технологий. Это достигается за счет координации передачи данных на стыке различных коммуникационных стандартов.

Архитектура PREDICT-6G использует IETF Deterministic Networking (DetNet) в качестве универсального управляющего слоя. DetNet функционирует как система приоритетной обработки пакетов, обеспечивая соблюдение временных и reliability требований.

Адаптация технологий:

Проводной TSN изначально разработан для детерминированного трафика. Здесь применяются стандарты IEEE 802.1Qbv для приоритетного планирования и 802.1AS для синхронизации. Технология Frame Replication and Elimination for Reliability (FRER) дублирует пакеты для гарантированной доставки.

WiFi требует специальных улучшений для достижения детерминизма. PREDICT-6G использует Restricted Target Wake Time (rTWT) для оптимизации энергопотребления устройств, синхронизацию времени и планирование доступа к каналу.

3GPP сети модифицируются через точное распределение радиоресурсов и применение TSN-Translators на границах сети. Адаптация параметров сигнала и методы де-джиттеринга минимизируют задержки.

IETF DetNet объединяет различные технологии через функции Forwarding, Encapsulation/Decapsulation и Packet Replication, Elimination, and Ordering Function (PREOF). Это обеспечивает маршрутизацию, упаковку данных и контроль последовательности доставки пакетов.

Интеграция múltiple сетей успешно протестирована в лабораторных условиях на коммерческом оборудовании. Устройства без встроенной детерминированной функциональности могут быть подключены через MDP Agents.

AICP представляет собой интеллектуальную систему централизованного управления. Она функционирует по иерархическому принципу: Local Management Domain отвечает за отдельные технологии, а End-to-End Management Domain контролирует сквозные маршруты.

Система создает упрощенное представление каждой сетевой домена, используя концепцию сетевых срезов. AICP включает несколько функциональных модулей:

Service ingestion — прием и валидация запросов на детерминированные услуги.

Exposure services — сбор информации о топологии и возможностях сетей.

Path computation — планирование маршрутов на глобальном и локальном уровнях.

Resource configurator — настройка сетевого оборудования для обработки time-sensitive трафика.

Service automation — автоматизированное управление жизненным циклом услуг через closed-loop алгоритмы.

Data collection and management — мониторинг производительности в реальном времени.

Time synchronisation — обеспечение синхронной работы оборудования across сетей.

AICP использует искусственный интеллект, машинное обучение и цифровые двойники для моделирования сценариев и оптимизации управления. MLOps framework обеспечивает работу AI-инструментов.

Перспективы технологии включают применение в удаленной хирургии с использованием высокоточных роботов, подключенных через múltiple каналы связи. Возможности PREDICT-6G практически безграничны для критически важных приложений.