2022技术预判 | 5G R16 让这项黑科技也驶入了发展“快车道”

数字孪生(Digital Twin)是信息空间与物理空间的交互与融合，实现了物理世界与数字世界互联、互通、互操作。数字孪生的概念由迈克尔·格里夫(Michael Grieves)教授于2002年首先提出。数字孪生以数字化方式创建物理实体的虚拟实体，依托知识机理、数字化等技术构建数字模型，利用物联网等技术将物理世界中的数据及信息转换为通用数据，并且结合 AR、VR、MR、GIS 等技术将物理实体在数字世界完整复现出来，具有互操作性、可扩展性、实时性、保真性以及闭环性等特征。

数字孪生有什么价值?

数字孪生通过设计工具、仿真工具、物联网、虚拟现实等各种数字化的手段，将物理设备的各种属性映射到虚拟空间里，形成可拆解、可复制、可转移、可修改、可删除、可编辑的数字镜像。

过去，没有数字化模型时，制造一件产品要经过多次迭代设计、打样、测试。现在，有了数字孪生技术，就可以在虚拟空间里修改产品的规格和配置，通过仿真预测产品性能，这大幅度减少了迭代过程中实体产品的制造次数、时间、成本。数字孪生技术可以应用在工业制造领域，比如汽车、电子制造等等，特别是在智能制造领域，数字孪生被认为是一种实现制造信息世界与物理世界交互融合的有效手段。

数字孪生已形成生态系统

目前，数字孪生已形成生态系统，主要分为基础支撑层、数据互动层、模型构建与仿真分析层、共性应用层以及行业应用层等，如下图：

数字孪生生态系统示意图(图片来源：《数字孪生应用白皮书2020版》)

数字孪生从物理世界到虚拟世界的感知接入、可靠传输、智能服务，不仅要支持跨接口、跨协议、跨平台的互联互通，还强调数字孪生不同维度(物理实体、虚拟实体、孪生数据、服务/应用)之间的双向连接、双向交互、双向驱动。因此数字孪生的落地，需要一个融合了多路高速并行、协同采样、大运算量协作算法、多路输出精准协同、强实时性(低延迟量+低延迟抖动量)等特性的高性能控制系统。

以5G连接为中心的数字孪生五维模型

数字孪生的落地需要5G

对物理世界的全面感知，是数字孪生落地的重要基础与前提。虚拟模型的精准映射与物理实体的快速反馈控制，是实现数字孪生的关键。物联网通过有线或无线网络，为孪生数据的实时、可靠、高效传输提供了支持。因此，满足超高可靠、超低时延以及连接海量设备的需求，对数字孪生的应用落地甚为重要。

5G 通信技术具有高速率、大容量、低时延、高可靠的特点，能够契合数字孪生的数据传输要求，满足虚拟模型与物理实体的海量数据更高要求的高可靠、低延迟传输、海量设备的互通互联，从而更好的推进数字孪生的应用落地。

5G R16对数字孪生的全面支持

5G第一个标准版本R15在2018年冻结，应用重点放在eMBB端。5G R16在2020年7月冻结，它完善了URLLC和mMTC的特性，这些技术特性将加速5G在工业、汽车、能源、医疗、公用事业等物联网领域的应用。因此，5G R16被寄予厚望，业界认为R16才是破解工业互联网设备互联互通的“金钥匙”。

展锐基于首款支持 5G R16 技术特性的平台唐古拉 V516，于2021年7月率先完成了全球首个基于 3GPP R16 标准的 eMBB+URLLC+IIoT(增强移动宽带+超高可靠超低时延通信+工业物联网)的端到端业务验证，以及由IMT-2020(5G)推进组组织的“5G 增强技术研发试验低时延高可靠(uRLLC)关键技术测试”。这些技术测试是 5G R16 标准迈向商用的重要里程碑，为包括数字孪生在内的5G应用场景提供了重要的基础支持。

今天，5G和AI技术的飞速发展，数字孪生落地需要集成和融合的跨领域、跨专业技术已经逐渐成熟，数字孪生作为万物互联时代的重要一环，将由缓慢发展走向发展的快车道。