Die jüngsten Fortschritte bei der Entwicklung von Technologien wie dem industriellen Internet der Dinge (IIoT), drahtlosen Sensornetzwerken, Deep-Learning-Algorithmen oder Cloud-basierten Plattformen haben das neue datengesteuerte Paradigma des digitalen Zwillings, ein Konzept, das erstmals von der NASA im Rahmen ihres APOLLO-Raumfahrtprogramms zum Leben erweckt wurde, in Schwung gebracht.
In der 5G-Umgebung steckt der digitale Zwilling als emuliertes Modell/Live-Replikat des physischen drahtlosen Netzwerks und seiner Prozesse noch in den Kinderschuhen, gewinnt aber rasch an Dynamik. Der digitale Zwilling ermöglicht eine kontinuierliche Bewertung, Überwachung und Steuerung durch den permanenten Übergang von Daten aus dem geschlossenen Regelkreis von den physischen Einheiten zu den virtuellen Gegenstücken und umgekehrt, sodass wiederholbare Entwicklungsansätze sowie effiziente Test- und Validierungsverfahren in der fortgeschrittenen 5G-Forschung zum Standard geworden sind.
Einer der prädestinierten 5G-Anwendungsfälle für den digitalen Zwilling sind vernetzte/autonome Autos. Die Anwendung von hochzuverlässige Kommunikation mit kurzen Latenzzeiten (ultra reliable low latency communication, URLLC) in Verbindung mit emulierten virtuellen Modellen des vernetzten und fahrerlosen Fahrzeugs, wird in naher Zukunft zu einer erhöhten Verkehrssicherheit und einem besseren Verkehrsmanagement beitragen. Auch neue Dienste wie Verkehrsvorhersage, intelligente Navigationssysteme oder kooperative Kollisionsvermeidungsanwendungen sind durch den Einsatz des digitalen Zwillings kurzfristig auf dem Entwicklungsradar.
Über die Kanalemulation und Leistungsmessung (z.B. Paketfehlerrate) hinaus wird die Anwendung des drahtlosen digitalen Zwilling nicht nur Mobilfunknetzbetreiber in ihren Geschäftsstrategien neue Marktfelder zu besetzen unterstützen, sondern auch die Innovationskraft vertikaler Industrien stärken. Die Technologiesegmente der immer wichtiger werdenden Maschinenkommunikation (z.B. Smart Metering, kooperative Fahrerassistenzsysteme), als Vorläufer von 6G warten darauf, mit neuen intelligenten Services versorgt zu werden. Das erweiterte, mobile Breitband wird durch bandbreitenhungrige, neue Anwendungen (VR/AR) und den konvergenten Festnetzzugang (Enterprise und Home) getrieben.
Am AIT nutzen wir bereits den drahtlosen digitale Zwilling für das Testen von sicherheits- und zeitkritischen Anwendungen für die Kommunikation von Fahrzeug (V2X, V2V). Damit können teure Feldtests vermieden werden. Wir haben einen digitalen Zwilling als Echtzeit-Funkkanalmodell entwickelt, das die Umgebung aus OpenStreetMap-Daten generiert und in dem wir diffuse und statische Streuer platzieren können. Damit kann nun Reflexion, Beugung und Streuung der Funksignalausbreitung die durch Objekte verursacht werden und zu einer Mehrwege-Funkwellenausbreitung führen simuliert werden. Mit dem Kanalemulator messen wir die Paketfehlerrate, um die Qualität einer Funkverbindung zu bestimmen. Unser digitaler Zwilling kann die Frequenzbereiche von 1 - 6 GHz und bei 30 GHz abdecken.
