Page 101 - 通信技术分析及发展研究

第四章 基于数字孪生体系的 5G 通信信号仿真应用分析

二、数字孪生的关键技术和体系架构

（一）数字孪生关键技术
根据数字孪生体系架构，数字孪生包含了以下各项关键技术。
1. 建模

建模是创建数字孪生体的核心技术，也是数字孪生体进行上层操作的基础。
建模不仅包括对物理实体的几何结构和外形进行三维建模，还包括对物理实体本
身的运行机理、内外部接口、软件与控制算法等信息进行全数字化建模。数字孪
生建模具有较强的专用特性，即不同物理实体的数字孪生模型千差万别。目前

不同领域的数字孪生建模主要借助 CAD、Matlab、Revit、CATIA 等软件实现，
前两者主要面向基础建模，Revit 主要面向建筑信息模型（Building Infor⁃mation
Modeling，BIM）建模，CATIA 则是面向更高层次的产品生命周期管理（Product
Lifecycle Management，PLM）。

2. 仿真
仿真是数字孪生模型验证的关键方法。仿真和建模是一对伴生体，如果说建
模是对物理实体理解的模型化，那仿真就是验证和确认这种理解的正确性和有效
性的工具。仿真是将具备确定性规律和完整机理的模型以软件的方式来模拟物理

实体的一种技术。在建模正确且感知数据完整的前提下，仿真可以基本正确地反
映物理实体一定时段内的状态。
仿真起源于工业领域，近年来，随着工业 4.0 和智能制造等新一轮工业革命
的兴起，仿真软件开始与传统制造技术及各类新兴技术结合，在研发设计、生产

制造、试验运维等各环节发挥了重要的作用。
3. 云计算与边缘计算
云计算为数字孪生提供重要计算基础设施。云计算采用分布式计算等技术，
集成强大的硬件、软件、网络等资源，为用户提供便捷的网络访问，用户使用按

需计费的、可配置的计算资源共享池，借助各类应用及服务完成目标功能的实现，
且无需关心功能实现方式，显著提升了用户开展各类业务的效率。云计算根据网
络结构可分为私有云、公有云、混合云和专有云等，根据服务层次可分为基础设
施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。

边缘计算是将云计算的各类计算资源配置到更贴近用户侧的边缘，即计算可

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