Предварительное цифровое моделирование телекоммуникационных сетей позволяет ещё до физического развертывания оценить производительность, выявить проблемы и проверить потенциальные решения — до того, как будет проложен первый кабель или установлена первая мачта. Результат — более надёжные сети, более быстрый запуск и масштабирование, более безопасное внедрение новых технологий и снижение совокупной стоимости владения (TCO). Это особенно важно для 5G и будущих 6G, которые будут сочетать открытые компоненты Open RAN со спутниковыми Non‑Terrestrial Networks (NTN).

Цифровой двойник — это виртуальная копия «живой» сети, которая работает непрерывно и эволюционирует благодаря данным из реального мира. Он ценен на всём жизненном цикле сети: выступает как операционный дублёр с обратной связью в реальном времени (оптимизация сети, предиктивное обслуживание) и одновременно как стратегическая «песочница» для тестирования конфигураций и сценариев. Как показано на рис. 1, цифровой двойник специально проектируют и разрабатывают так, чтобы он максимально точно отражал реальную сеть.

Такой подход позволяет заранее проверять обновления, альтернативные настройки и корректирующие действия, повышая производительность и энергоэффективность, улучшая QoS, надёжность и безопасность, а также переходить к плановому обслуживанию без аварийных ремонтов и простоев. Работая непрерывно, двойник принимает телеметрию в реальном времени — задержки, пропускную способность, журналы сбоев, показатели клиентского опыта — анализирует трафик, выявляет «узкие места» и предоставляет безопасную среду для испытаний, в том числе для проверки устойчивости к DDoS‑атакам.

Как создают цифровой двойник

Реализация может быть разной — от внутренней разработки до сотрудничества с партнёрами на базе проверенных платформ. В любом случае нужен набор инструментов для валидации двойника и постановки экспериментов, которые дают измеримые результаты для принятия решений в «живой» сети: инструменты сбора реальных измерений, средства задания условий для двойника и контроля его реакции.

Независимо от масштаба — моделирование отдельных компонентов или полной связки от RAN до Core (см. рис. 2) — критически важно проверять точность прогнозов двойника сравнением с реальной сетью и после запуска поддерживать синхронизацию, чтобы виртуальная копия оставалась актуальной.

Для создания и эксплуатации цифрового двойника обычно нужны некоторые или все следующие компоненты:

- эмуляция пользовательского оборудования (UE)

- генератор сценариев RAN (RSG)

- возможности трассировки лучей (ray tracing)

- эмулятор ядра (Core)

- оркестрационный движок

- валидационный движок

- наборы тестов безопасности

- средства захвата «живых» данных

- полевые инструменты беспроводных измерений

Расширенные сети

По мере подключения новых сайтов, сот и edge‑узлов двойник «подтягивает» их топологию, конфигурацию и телеметрию, расширяя свою модель. Он может прогнозировать зоны покрытия, ёмкость и уровень помех на разных этапах развертывания, а также помогает соблюдать регуляторные требования — от распределения спектра до лимитов ЭМП.

Операторы, которые уже имеют цифровые двойники для 5G, смогут использовать их как трамплин к 6G. Когда 6G принесёт нативный ИИ и интегрированные радиолокацию и связь (ISAC), двойник будет эволюционировать, моделируя и эти новые возможности без «перезапуска с нуля».

Ключевым для 6G станет диапазон FR3 — как для покрытия, так и для ёмкости. Важно оценить его совместное использование с FR1, чтобы достичь целей сети. Для этого применяют трассировку лучей (моделирует взаимодействие радиосигналов со стенами и препятствиями) в сочетании с генерацией сценариев RAN, что даёт масштаб за счёт моделирования множества похожих радиомодулей. Эмуляция UE обеспечивает сценарии в FR1 и FR3, а цифровой двойник позволяет инжектировать аномалии и проигрывать тысячи вариантов. Так инженеры проектируют, анализируют и оптимизируют системы связи для лучшего покрытия и производительности в разных средах.

Цифровые двойники также помогают интегрировать в 6G‑базовые станции и радио возможности ISAC — высокоточное позиционирование, распознавание жестов и картографирование окружения. Они позволяют проверять алгоритмы ISAC благодаря квазиреалистичной трассировке лучей для ISAC‑радиосцены, моделированию канала для эмуляции целей (дроны, авто, пешеходы) и эмуляции приёмника сенсинга.

Примеры применения

- США, 6G City‑Scale Digital Twin. Проект Северо‑Восточного университета использует ИИ/ML для обучения компонентов вроде 6G AI‑Native Air Interface и для понимания динамики и производительности сети. Акцент — на роли ИИ/ML в моделировании радиораспространения для крупномасштабных двойников, которые интегрируют реальные измерения и KPI более высоких уровней в кооперации с партнёрами.

- Великобритания, TUDOR. Консорциум университетов, операторов и вендоров (в том числе VIAVI) исследует компоненты Open RAN, борясь с цифровым неравенством и оптимизируя энергоэффективность. На базе 5G/6G Innovation Centre Университета Суррея проект изучает новые открытые элементы сетей и их взаимодействие в RAN и Core, открывая новые вызовы и возможности тестирования для 6G. VIAVI предоставляет экспертизу и инструменты, включая 6G 3D‑моделирование канала и 3D‑цифровой двойник RAN.

- ЕС, 6G‑TWIN. Инициатива формирует основы реактивных и предиктивных сетевых двойников для операционных сетей, ориентируясь на сценарии телеоперационного вождения и энергосбережения. Предложена ИИ‑нативная референсная архитектура 6G, где цифровые двойники — ядро для сквозной оптимизации, управления и контроля сети в реальном времени. Предусмотрены методы, модели и симуляционные решения для многослойных виртуальных представлений 6G‑систем, охватывающих edge, fog и облако, а также разные технологии связи — сотовые, оптические и NTN.

- Великобритания, Open Networks Ecosystem (ARIANE). Проект моделирует мультивендорную среду Open RAN с малыми сотами, несколькими RIC и наборами xApps/rApps. Цель — оценить возможности усиления безопасности, измерить влияние на производительность RAN в разных сценариях с несколькими приложениями, а также выдать рекомендации для стандартов O‑RAN Alliance. Цифровой двойник с несколькими RIC тестирует xApps/rApps для энергоменеджмента, управления трафиком (в т.ч. расширенного) и динамического распределения ресурсов на основе QoS.

- Сингапур, O‑RAN ALLIANCE Global Plugfest. Университет технологий и дизайна Сингапура (SUTD) совместно с VIAVI создал продвинутый цифровой двойник для повышения энергосбережения в 5G Open RAN. Разработано rApp синхронизации, которое поддерживает двойник в реальном времени на уровне фактической сети. Используя AI RAN Scenario Generator (AI RSG), двойник помог обучить и протестировать ИИ‑стратегии энергосбережения, которые затем подтвердили в меньшем реальном стенде — решение легко перенесли в продакшн. Соблюдение открытых интерфейсов O‑RAN обеспечивает масштабируемость и простую интеграцию.

Цифровые двойники уже стали стандартным инструментом операторов и производителей оборудования для низкорискового проектирования, тестирования и долгосрочной эксплуатации и эволюции сетей. Проверенные средства эмуляции и тестирования — как отдельных сегментов (RAN, Core), так и всей сети — помогли во внедрении 5G и готовы эволюционировать вместе с существующими инфраструктурами, ускоряя переход к 6G.

Источник: VIAVI Perspectives