探討網(wǎng)絡(luò)通信融合發(fā)展與技術(shù)革命研究

劉子謙

中睿通信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510630

1 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展要點(diǎn)

1.1 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的慣性特點(diǎn)

目前，互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中存有一定的慣性特點(diǎn)。簡單來說，就是在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基本滿足互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢的情況下，其相關(guān)技術(shù)發(fā)展也會出現(xiàn)延緩現(xiàn)象，因此使得網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)無法出現(xiàn)革命性的改變。以此情況來看，在未來5年之內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)仍然會以IP技術(shù)為支撐。

1.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的融合要求

現(xiàn)今，許多具備新元素的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)。雖然這些技術(shù)仍然有不成熟之處，但是其整體仍然在不斷進(jìn)步。例如，SDN、NFV、ICN等技術(shù)的發(fā)展受到了極大的關(guān)注。這些技術(shù)也通過技術(shù)融合的方式應(yīng)用于IP技術(shù)（見圖1）體系中。這也顯示出現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)通信在發(fā)展中對不同技術(shù)的需求。

圖1

1.3 網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)的增多

互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)增多對網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的要求提高。在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中，傳輸容量及傳輸速率一直是非常重要的內(nèi)容。在互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)形式不斷增加的情況下，必須保證網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸速率及容量。只有這樣才能使互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可以為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。因此，提速也成為網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展中的重點(diǎn)內(nèi)容。

1.4 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的“IT化”發(fā)展

“IT化”推動了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進(jìn)步。以現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展形態(tài)來看，其系統(tǒng)從以往的封閉狀態(tài)向著全面開放的形勢轉(zhuǎn)變。在信息技術(shù)的推動下網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)業(yè)鏈必然要產(chǎn)生新的變化。可以說，IT技術(shù)帶動了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的重塑，因此“IT化”也成為其發(fā)展中的要點(diǎn)部分。

1.5 網(wǎng)絡(luò)通信復(fù)雜化巨系統(tǒng)的變化

復(fù)雜化信息網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的要求更高。信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步向復(fù)雜化巨系統(tǒng)發(fā)展、演進(jìn)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論與方法正面臨巨大的挑戰(zhàn)?；诖髷?shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律的新型設(shè)計(jì)方法已處于起步期?；A(chǔ)器件、支撐軟件、終端形態(tài)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法孕育著變革。

2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融合發(fā)展的趨勢

2.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系的變化特點(diǎn)

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系發(fā)展情況來看，其在實(shí)際中主要的支持為信息技術(shù)。因此，其體系結(jié)構(gòu)并非是一成不變的。在現(xiàn)今IP技術(shù)體系中，許多新元素、新技術(shù)不斷融入，帶來了革命性的發(fā)展變化。同時，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，社會對網(wǎng)絡(luò)通信的需求種類也在不斷增加。以網(wǎng)絡(luò)流量為代表性的需求、流量傳輸分布特征需求以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求等也成為現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系在發(fā)展中必須重視的要點(diǎn)。只有這樣，才能通過靈活的調(diào)配及適配來拓展互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，而這些因素也使得 SDN、NFV、ICN等新興技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系中得到了快速的發(fā)展及融合。

2.2 提供特殊應(yīng)用方向的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融合發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)的融合越來越深入，因此“互聯(lián)網(wǎng)+”“工業(yè)4.0”等理念也被提出，而其也逐漸深入我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的支柱型產(chǎn)業(yè)。在此情況下，要想保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的穩(wěn)定性，就必須確保網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性、安全性、實(shí)時性。只有這樣，才能升級服務(wù)，使互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向著多樣性的方向發(fā)展。這些需求為網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)，同時也可以看出，輕量化、可剪裁、可定義的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)也成為網(wǎng)絡(luò)通信在行業(yè)中的重要發(fā)展方向。

2.3 信息技術(shù)的融合得到快速發(fā)展

信息技術(shù)在發(fā)展過程中體現(xiàn)出了其所具備的感知、計(jì)算、存儲、處理等功能。由此可以看出，信息技術(shù)所具備的優(yōu)勢，目前以網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的趨勢來看，平臺通用已經(jīng)成為其主要的方向之一。因此，信息技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及設(shè)備中的應(yīng)用也越來越廣泛，尤其是在“云化”“云計(jì)算”“數(shù)據(jù)化”的大背景下，網(wǎng)絡(luò)通信的架構(gòu)（見表1）也在不斷演進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備形態(tài)及其運(yùn)營模式也產(chǎn)生了極大的改變及革新。這也使得相關(guān)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中不斷對自我進(jìn)行重新定位，以滿足網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展需求。

表1

2.4 新興業(yè)務(wù)的快速普及

目前3D、VR、全息影像等高新技術(shù)已經(jīng)在人們的生活中不斷推廣及快速發(fā)展。這些技術(shù)需要有高帶寬的網(wǎng)絡(luò)作為支持，必須通過高容量的網(wǎng)絡(luò)傳輸才能保證各類新興業(yè)務(wù)的功能可以發(fā)揮出來。截止2017年，我國在網(wǎng)絡(luò)通信上已經(jīng)基本普及4G網(wǎng)絡(luò)，較上一代移動通信的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度有了極大的提高。根據(jù)調(diào)查顯反映出目前對網(wǎng)絡(luò)通信傳輸容量的需求。我國網(wǎng)絡(luò)通信中100 Gbps光纖傳輸已經(jīng)大規(guī)模的普及及商用，并且400 Gbps光纖傳輸?shù)臉訖C(jī)也被研發(fā)出來。在光電轉(zhuǎn)換及核心路由設(shè)備中，技術(shù)瓶頸及器件限制的問題也逐漸顯露了出來。這也使傳輸容量的提升在發(fā)展中受到一定的阻礙。千兆網(wǎng)絡(luò)接入也成為網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)研發(fā)中的重點(diǎn)[1]。

3 網(wǎng)絡(luò)通信的技術(shù)革命分析

3.1 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的技術(shù)革命

目前，在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，一直以Shannon信息論作為基礎(chǔ)理論。雖然在以往的發(fā)展中此理論為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了很好的支持，但是其存在的制約及限制也在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的過程中逐漸浮現(xiàn)出來。目前，在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，工程師為了保證系統(tǒng)可以與 Shannon信息論所提出的性能界重合，一直追求對系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，但是現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)所要求的通信巨系統(tǒng)其所具備的復(fù)雜化特點(diǎn)是精準(zhǔn)設(shè)計(jì)無法滿足的，因此精準(zhǔn)設(shè)計(jì)存在的弊端也不斷顯露了出來。因此，概率設(shè)計(jì)的理念將為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來技術(shù)革命。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用器件上的技術(shù)革命

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了突破，如利用量子理論及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為支持所設(shè)計(jì)出的通信系統(tǒng)。這兩種通信系統(tǒng)都具備復(fù)雜計(jì)算系統(tǒng)的特點(diǎn)。因此在實(shí)際中得到了極大的關(guān)注和支持，體現(xiàn)出了科技發(fā)展的可能性，處于科技的前沿部分。但是從客觀的角度來看，量子理論及人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在人們的生活中很難看到，這也體現(xiàn)出了以上技術(shù)仍然無法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃玫膯栴}。為此，要想使網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)應(yīng)用器件實(shí)現(xiàn)真正意義上的技術(shù)突破，就需要利用工藝技術(shù)提升其功能性質(zhì)，通過采用新型材料使關(guān)鍵器件突破限制，從而使其極限特性可以得到有效的強(qiáng)化及提升。

3.3 網(wǎng)絡(luò)通信的空、天、地一體化技術(shù)突破

空、天、地一體化是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在發(fā)展中的一種理想狀態(tài)。目前，我國對其的研發(fā)仍然處于初始階段。雖然網(wǎng)絡(luò)通信空、天、地一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚不成熟，但以小衛(wèi)星及其平臺的建設(shè)及應(yīng)用需求來看，其所需要的技術(shù)投入及成本投入在不斷減少，而這為網(wǎng)絡(luò)通信的空、天、地一體化發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。目前，我國在網(wǎng)絡(luò)通信中主要以地面通信系統(tǒng)為主。衛(wèi)星通信系統(tǒng)則可以為網(wǎng)絡(luò)通信帶來更好的支持。但是衛(wèi)星載荷、技術(shù)工藝及核心設(shè)計(jì)等關(guān)鍵部分仍然存有一些不足。如何對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行突破也是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在發(fā)展中所面臨的問題[2]。

3.4 通信系統(tǒng)資源利用上的技術(shù)革命

目前，網(wǎng)絡(luò)通信中主要利用光纖通信，其所提供的波長資源在實(shí)際中雖然能滿足現(xiàn)今通信的需求，但是其對網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的開發(fā)及性能的提高卻有一定的限制。同時，無線頻譜資源提供的支持有限，使得網(wǎng)絡(luò)通信傳輸容量的擴(kuò)充受到限制。為此，在行業(yè)內(nèi)開始研發(fā)新的頻譜資源，如毫米波、太赫茲等，其可以使網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)資源得到更好的利用，但是在大規(guī)模無線覆蓋上仍然存有一定的難度。依據(jù)相關(guān)研究，如果采用分布式或集中式的大規(guī)模天線陣列（天線數(shù)達(dá)到數(shù)千或者數(shù)萬），實(shí)現(xiàn)大范圍無線覆蓋仍然是可能的。如果這方面的努力是富有成效的，那么將開啟無線頻譜資源利用的全新模式。

3.5 網(wǎng)絡(luò)通信終端應(yīng)用上的技術(shù)革命

自從蘋果公司開創(chuàng)了智能手機(jī)應(yīng)用的新模式以來，通信世界走向了“千機(jī)一面”的大一統(tǒng)局面，今后5～10年也正是孕育著物極必反的革命性變革的機(jī)遇期。3D、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興業(yè)務(wù)的發(fā)展以及可折疊顯示屏（OLED）、柔性電子技術(shù)的日趨成熟，為這種變革提供了可能，孕育著嶄新形式的個人通信終端信息承載平臺。

3.6 網(wǎng)絡(luò)支撐軟件突破

根據(jù)業(yè)內(nèi)專家的預(yù)計(jì)，通信網(wǎng)絡(luò)的平臺通用化將是未來 5～10年的主要發(fā)展趨勢?，F(xiàn)有的基于 Linux命令行的開發(fā)系統(tǒng)難以滿足通信網(wǎng)絡(luò)的高效開發(fā)需求，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)將成為技術(shù)的制高點(diǎn)，也將是通信網(wǎng)絡(luò)整個生態(tài)鏈中最核心的組成部分，所有的業(yè)務(wù)與應(yīng)用都需要圍繞網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來設(shè)計(jì)、開發(fā)與生長。

4 結(jié)語

現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)正處于高速發(fā)展的階段，而這也推動了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的融合，尤其是在網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展的情況下，單一技術(shù)已經(jīng)無法為其發(fā)展提供更好的技術(shù)支持，因此技術(shù)革命是推動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)突破的必經(jīng)路徑。只有通過網(wǎng)絡(luò)通信融合發(fā)展及技術(shù)革命才能使網(wǎng)絡(luò)通信為人們提供更好的技術(shù)服務(wù)。

[1]吳巍.通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合發(fā)展研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（17）：40.

[2]董國鋒，唐勇.通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合發(fā)展研究[J].通信電源技術(shù)，2015，32（2）：103-104.