Castle on a Cloud

就讓我們從 Aerial Omniverse Digital Twin 談起吧!  為了減少打字的麻煩, 在後續文章中簡寫為 AODT, 以 AODT 作為介紹的起點, 一方面是因為他有完整的使用者介面, 可以視覺化的呈現 AI RAN 的應用與概念, 另一方面, AODT 也有善用到 CUDA 的平行運算能力, 我們可以介紹 Nvidia 對於 AI RAN 的投入. 我們先從 AODT 的是範例出發, 可以參考以下影片: 來自:  https://www.youtube.com/watch?v=J5-rkgL2dFA 在影片中, AODT 展示了兩個主要的能力: 透過 3D 城市建模, 模擬電磁波實際和場景互動 模擬使用者的移動行為, 即時計算傳送端到接收端的訊號變化 透過以上兩個能力, 在布建基地台前, 我們就可以評估是否有訊號死角, 不必像傳統的行動網路業者, 還需要開車去做事後評估與補強, 同時, 這些模擬不只是訊號強度, 還包含了通道的時域 (CIR) 與頻域 (CFR) 特徵, 可以直接匯入 cuMAC 和 cuPHY 的模組中, 進行網速的評估. 因此, AODT 可以提供一個大型通訊網路在一個城市中的數位雙生 (Digital Twin), 這些收集來的通道資訊, 更可以作為 AI/ML 模型的訓練資料, 透過大量的訓練資料, 賦予通訊網路引入 AI/ML 能力的潛力. 看起來非常厲害, 簡直就是無線通訊的未來對吧? 一方面, 是的. Nvidia 憑藉著其對 GPU 平行運算能力的掌握, 將原有無線通道模擬的速度從小時, 推進到分鐘. (依據我們的經驗) 這樣的模擬速度與尺度, 的確讓大量訓練資料產生變成可能, 同時, 考量到 AI/ML 模型的訓練需要大量的資料,  AODT 也的確解決了 AI-RAN 訓練資料從何而來的問題. 另一方面, AODT 1.0 版的發布時間為 2024 年 4 月. 作為一個年輕的專案, 其本身一定會有許多限制 (以及 bugs ...) 我們將在後續文章中, 先介紹其實作框架, 以及各元件功能, 接著, 我們將繼續介紹他們的限制,  給予 AODT 目前的狀態一個較全面的評估.

隨著 AI 在近年的興起,  Nvidia 憑藉著其 CUDA 平台的平行計算能力, 在 AI 領域取得了大量的成功, 為了推展 CUDA 的應用, Nvidia 推出了一系列 Omniverse 的服務, 其基本的想法是: 隨著平行化運算晶片的發展, 算力將更加便宜, 此時, 對於 AI 模型的問題將不是算力限制, 而是訓練資料不足, 因此, Nvidia 希望透過 Omniverse 的數位雙生技術 (Digital Twins), 來提供訓練模型的大量訓練資料.   *Note: 可以參考黃仁勳於 Computex 的演說: https://www.nvidia.com/en-us/events/computex/ 在 Nvidia 為了通訊系統 (稱為 Aerial RAN) 的生態系中, 又可以分成三個不同的專案: Sionna:  https://nvlabs.github.io/sionna/examples/Discover_Sionna.html Aerial Omniverse Digital Twin:  https://docs.nvidia.com/aerial/aerial-dt/index.html Aerial CUDA-Accelerated RAN:  https://docs.nvidia.com/aerial/cuda-accelerated-ran/index.html 在整體 AI-RAN 的架構中, 可以用下面這張圖來表示各分項的功能: 來自:  https://developer.nvidia.com/blog/boosting-ai-driven-innovation-in-6g-with-the-ai-ran-alliance-3gpp-and-o-ran/  在 Nvidia 的 AI-RAN 架構中, 區分成三個層級: Link-level: 模擬通道特性, 並分析網路的效能, 對應於 Sionna System-level: 包含 cuMAC, cuPHY 的模擬, 對應於 AODT End-to-End: 介接其他設備 (CU/DU/RU), 提供真實 5G 連線, 對應於 Aerial RAN   在實作上, 其中的差...