From Simulators to Digital Twins for Enabling Emerging Cellular Networks: A Tutorial and Survey

Marvin Manalastas

doi:10.1109/COMST.2024.3490178

2024-01-01

PRE

Marvin Manalastas

Muhammad Umar Bin Farooq

Syed Muhammad Asad Zaidi

Haneya Naeem Qureshi

Yusuf Sambo

Ali Imran

DOI：10.1109/COMST.2024.3490178

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摘要

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模拟器是推动无数行业（包括蜂窝网络）发展所必需的研究与开发中不可或缺的部分。借助模拟器，可以以更经济、更便捷的方式执行新型设计和算法的评估、分析、测试和实验，而无需承担真实网络服务中断的风险。此外，近期趋势表明，这些数字系统模型（DSM），例如系统级模拟器，将通过促进数字孪生的发展，在推动蜂窝网络发展方面发挥关键作用。鉴于其日益增长的重要性，在本篇综述与教程论文中，我们全面回顾了当前可用的面向5G及未来（5G&B）网络的DSM。具体而言，我们首先介绍5G&B网络模拟的基本概念教程，随后识别出用于建模这些网络关键特性的必要设计要求。我们还提出了不同类型5G&B网络模拟器的分类体系。与现有模拟器综述（主要利用适用于传统网络的常规指标）不同，我们制定了并使用了针对5G的特定评估指标，这些指标涵盖网络模拟器的三大关键方面，即真实度、完整性和计算效率。我们根据这些指标评估每个模拟器，以生成一个适用性矩阵，该矩阵将不同的5G&B模拟器与其可能支持的不同研究主题进行映射。我们还介绍了当前开发5G&B模拟器所面临的挑战，并提出了若干潜在解决方案以应对这些问题。最后，我们讨论了随着6G网络的出现而将出现的与模拟器设计规范相关的未来挑战。

Keyword:

Digital system models

5G&b networks

digital twin

system-level simulators

link-level simulators

network-level simulators

6G networks