Toward Experimentation-as-a-Service in 5G/6G: The Plaza6G Prototype for AI-Assisted Trials

Dit artikel introduceert Plaza6G, het eerste operationele Experiment-as-a-Service-platform dat cloudresources en 5G/6G-wireless-infrastructuur verenigt en experimenten via een door een LLM-aangedreven assistent in natuurlijke taal mogelijk maakt, waardoor geautomatiseerde CI/CD-integratie en interactieve over-the-air-tests met hoge reproduceerbaarheid worden gerealiseerd.

De kern

Stel je voor dat je een nieuwe auto wilt bouwen, maar in plaats van een echte garage met gereedschap, moet je eerst een hele fabriek huren, duizenden schroeven zelf kopen en een team van specialisten inhuren om de motor te starten. Dat is hoe het testen van nieuwe mobiele netwerken (zoals 5G en de toekomstige 6G) vaak voelt: extreem duur, complex en alleen voor experts.

Dit paper introduceert Plaza6G, een revolutionair nieuwe manier om dit te doen. Het is als het "Netflix" of "Uber" van het testen van mobiele netwerken.

Hier is de uitleg in simpele taal, met een paar creatieve vergelijkingen:

1. Wat is Plaza6G eigenlijk?

Stel je een gigantische, super-slimme speelgoeddoos voor. Maar in plaats van poppen en autootjes, zit er in deze doos alles wat je nodig hebt om een heel mobiel netwerk na te bootsen:

• De "Brein" (Cloud): Krachtige computers die alles regelen.
• De "Spelregels" (Netwerk): De software die bepaalt hoe data reist (zoals de verkeersborden).
• De "Auto's" (Radio): De antennes en telefoons die de signalen sturen.

Het unieke aan Plaza6G is dat je niet zelf hoeft te bouwen. Je kunt gewoon praten tegen de doos.

2. De "Sprekende Assistent" (De AI)

Vroeger moest je om een experiment te starten, urenlang complexe computercode schrijven. Dat is als proberen een auto te starten door de motor zelf te bouwen.

Bij Plaza6G heb je een AI-assistent (een soort super-intelligente vertaler).

• Hoe het werkt: Je gaat naar een website en typt gewoon in normaal Nederlands (of Engels): "Ik wil testen of mijn nieuwe app snel genoeg werkt op drie verschillende 5G-netwerken tegelijk."
• Wat de AI doet: De AI (die is getraind met een speciale "geheugenbank" van technische kennis) vertaalt die zin direct naar de juiste instructies voor de computers. Het regelt alles: het start de servers, kiest de antennes en zet de test op.
• Het resultaat: In minder dan 10 minuten staat je hele testomgeving klaar. Geen code schrijven, geen gedoe.

3. De vier manieren om te "spelen"

Plaza6G biedt vier verschillende niveaus van realisme, net als in een videospel:

1. De Simulatie (Het Droombeeld): Alles gebeurt puur in de computer. Je test hoe een netwerk zou werken als je 1 miljoen mensen tegelijk zou hebben. Dit is snel en goedkoop, maar niet 100% echt.
2. De Emulatie (Het Poppenhuis): Je bouwt een virtueel netwerk dat zich gedraagt als een echt netwerk, maar zonder de echte antennes. Dit is perfect om software snel te testen.
3. De Lab-test (De Proefkeuken): Hier komen echte telefoons en antennes in een speciale kamer (een "geluidsdichte kamer" die ook radio-echo's blokkeert). Je kunt hier precies controleren hoe een signaal zich gedraagt, alsof je in een laboratorium zit, maar dan volledig geautomatiseerd.
4. De Buiten-test (De Echte Straat): Plaza6G heeft ook echte antennes op daken in Barcelona. Hier kun je testen hoe het werkt met echte mensen die wandelen, in de regen of in de zon. Dit is de "echte wereld".

4. Twee voorbeelden uit de praktijk

Voorbeeld A: De Automatische Kwaliteitscontroleur
Stel je een fabriek voor die elke dag duizenden nieuwe apps maakt. Vroeger moest een mens elke app handmatig testen op snelheid.
Met Plaza6G kan de fabriek zeggen: "Test deze app op drie verschillende netwerken." De AI start drie virtuele netwerken, laat de app erop draaien en meet de snelheid. Als de app te traag is, wordt hij automatisch geweigerd voordat hij de markt op gaat. Dit gaat zo snel dat het net is alsof je een auto laat testen terwijl je nog koffie drinkt.

Voorbeeld B: De Interactieve Speelruimte
Stel je een onderzoeker voor die wil weten wat er gebeurt als je telefoon in een lift gaat (waar het signaal slecht is).
In het verleden moest je naar een lift gaan, met een telefoon en meetapparatuur, en hopen dat het signaal goed was.
Met Plaza6G kun je in de "Proefkeuken" (de speciale kamer) een echte Android-telefoon en een echte antenne zetten. De AI regelt de "muur" tussen hen zo, dat je precies kunt instellen hoe slecht het signaal is. Je kunt dan zelf met de telefoon spelen en kijken hoe de video's haperen, terwijl de AI alles opneemt. Het is alsof je de weersomstandigheden in een computerspel kunt veranderen, maar dan met echte technologie.

Waarom is dit belangrijk?

• Iedereen kan het doen: Je hoeft geen computerwiskundige te zijn om een 5G-test te doen.
• Herhaalbaarheid: Als je een test doet, slaat het systeem precies op wat er gebeurd is. Je kunt het morgen opnieuw doen en het resultaat is exact hetzelfde.
• Snelheid: Wat vroeger dagen duurde, duurt nu minuten.

Kortom: Plaza6G is de "supermarkt" voor mobiele netwerken. Je loopt er niet meer met een kar vol losse onderdelen rond, maar je kiest je ingrediënten, de chef-kok (de AI) bereidt het gerecht voor, en jij proeft gewoon of het lekker is. Dit maakt de ontwikkeling van de toekomstige 6G-netwerken veel sneller, goedkoper en toegankelijker voor iedereen.

Technische samenvatting

Titel: Toward Experimentation-as-a-Service in 5G/6G: The Plaza6G Prototype for AI-Assisted Trials

Auteurs: Sergio Barrachina-Muñoz et al. (CTTC/CERCA, Barcelona, Spanje)

---

1. Het Probleem

De toenemende complexiteit van next-generation (xG) draadloze netwerken (5G/6G) vereist experimentele omgevingen die verder gaan dan simulatie en theoretische modellering. Hoewel cloud-native architecturen en software-gedefinieerde netwerken de dienstontwikkeling veranderen, blijft het integreren van realistische radio-omstandigheden met schaalbare rekenkracht een uitdaging.
Bestaande testbeds hebben de volgende beperkingen:

• Ze vereisen vaak handmatige ingrepen en gespecialiseerde expertise.
• Ze hebben gefragmenteerde interfaces.
• Ze ondersteunen moeilijk reproduceerbare experimenten en automatisering (CI/CD).
• Er is een kloof tussen cloud-elasticiteit en realistische draadloze validatie.

2. Methodologie: Het Plaza6G Platform

Het paper introduceert Plaza6G, het eerste operationele "Experiment-as-a-Service" (ExaS) platform dat cloud-resources unificeert met next-generation draadloze infrastructuur. Het platform is ontwikkeld bij het CTTC in Barcelona.

Architectuur en Componenten:
Het platform volgt een drie-laags architectuur:

1. Gebruikerslaag: Biedt toegang via een webportal en een REST API, verrijkt met een LLM-assistent (Large Language Model). Deze assistent vertaalt natuurlijke taalverzoeken naar uitvoerbare experimenten.
2. Orkestratielaag: Coördineert resource-toewijzing via beleidsgestuurde planning.
3. Infrastructuurlaag: Biedt heterogene compute-, netwerk- en radio-resources als samenvoegbare diensten.

Technische Specificaties:

• Compute: Clusters met meer dan 3.000 CPU-kernen, 30 vGPUs (NVIDIA L40S) en 500 TB opslag.
• Netwerk: Meerdere 5G-kernimplementaties (Open-source: Free5GC, Open5GS; Commercieel: Cumucore) en ondersteuning voor netwerkslicing.
• Radio: Programmeerbare RAN-platforms (Amarisoft Callbox, O-RAN, srsRAN) en zowel geëmuleerde als fysieke User Equipment (UE).
• Testomgevingen:
  • In-lab: Een vierkamer-anechoïsche ruimte voor reproduceerbare Over-The-Air (OTA) tests.
  • Outdoor: Een dual-site 5G-netwerk op het PMT-campus (sub-6 GHz en mmWave) voor veldtests onder realistische omstandigheden.

AI-Integratie (LLM):
De LLM-assistent maakt gebruik van RAG (Retrieval-Augmented Generation) voor actuele experimentkennis en LoRA (Low-Rank Adaptation) voor continue domeinspecifieke fine-tuning. Dit stelt gebruikers in staat om complexe experimenten te ontwerpen zonder scripting-ervaring.

Experimentele Modaliteiten:
Plaza6G ondersteunt vier modaliteiten onder één orkestratie:

1. Simulatie: Gebruik van ns-3 en Komondor.
2. Emulatie: Virtuele protocolstapels (bijv. UERANSIM, srsRAN).
3. In-lab: Fysieke apparatuur in anechoïsche kamers.
4. Outdoor: Veldtests met echte netwerken.

3. Belangrijkste Bijdragen

• Eerste operationele ExaS-implementatie: Plaza6G is, voor zover bekend, het eerste platform dat cloud-schaalresources en echte draadloze infrastructuur combineert onder een AI-ondersteund ExaS-model.
• Zero-touch Experimentatie: Door de integratie van LLM's kunnen gebruikers met minimale domeinkennis complexe experimenten starten via natuurlijke taal, wat de drempel voor toegang verlaagt.
• Experiment-as-Code (ExaC): Het platform ondersteunt machine-leesbare experimentbeschrijvingen die versiebeheer en volledige reproduceerbaarheid garanderen.
• Unificatie van Validatie: Het overbrugt de kloof tussen simulatie, emulatie en veldvalidatie binnen één enkel framework.

4. Resultaten en Demonstraties

Het paper presenteert twee gebruiksscenario's om de functionaliteit te valideren:

Gebruikscase 1: Geautomatiseerde CI/CD Netwerkacceptatie (API)

• Doel: Validatie van applicaties in parallelle 5G-kernnetwerken.
• Proces: Een ontwikkelaar stuurt een natuurlijk taalverzoek via de API om een app (geïmplementeerd als iperf3) te testen op drie verschillende 5G-kernen (Open5GS, Free5GC, OAI-CN).
• Resultaat: Het systeem instantieerde drie geïsoleerde 5G-systemen en voerde tests uit. Alle gemiddelde doorvoersnelheden (throughput) overschreden de drempel van 50 Mbps.
• Efficiency: De opzetijd was minder dan 10 minuten per experiment, wat een orde van grootte verbetering is ten opzichte van handmatige procedures.

Gebruikscase 2: Gecontroleerde OTA Experimenten (Webportal)

• Doel: Interactieve, mens-in-de-lus experimenten met fysieke apparatuur.
• Proces: Een gebruiker vraagt via de webportal om een 5G-netwerk met een Amarisoft Callbox (gNB) en een Android-smartphone (UE) in de anechoïsche kamer.
• Resultaat: Het systeem stelde de resources automatisch in. De gebruiker kon vervolgens interactief de padverlies (path loss) en demping aanpassen om het effect op doorvoer en latentie te bestuderen. De LLM-assistent gaf contextuele informatie over de signaalomstandigheden.

5. Betekenis en Toekomstperspectief

Betekenis:
Plaza6G transformeert netwerkexperimenten van een handmatige, gespecialiseerde taak naar een on-demand cloudservice. Dit bevordert reproduceerbaarheid, versnelt de ontwikkeling van 5G/6G-toepassingen en maakt geavanceerde validatie toegankelijk voor ontwikkelaars en onderzoekers zonder diepgaande radio-ervaring.

Toekomstig Werk:

• Beleidsbewuste orkestratie: Optimalisatie van planning op basis van kosten, energie en radio-resources.
• Veiligheid en Validatie: Mechanismen om door LLM gegenereerde acties te verifiëren.
• Verbeterde LLM: Verdere fine-tuning met LoRA op basis van orkestratie-logs.
• Federatie: Integratie met externe testbeds en standaardisatie via ETSI OpenSlice voor gedistribueerde experimenten.

Kortom, Plaza6G zet een nieuwe standaard voor hoe toekomstige draadloze netwerken worden getest, door automatisering, AI en fysieke infrastructuur naadloos te integreren.