探讨网络通信融合发展与技术革命研究

2018-01-24刘子谦

移动信息 2017年8期

刘子谦

中睿通信规划设计有限公司，广东广州 510630

1 网络通信技术的发展要点

1.1 网络通信技术的惯性特点

目前，互联网在发展过程中存有一定的惯性特点。简单来说，就是在网络通信技术基本满足互联网发展态势的情况下，其相关技术发展也会出现延缓现象，因此使得网络通信技术无法出现革命性的改变。以此情况来看，在未来5年之内网络通信技术仍然会以IP技术为支撑。

1.2 网络通信技术的融合要求

现今，许多具备新元素的网络通信技术不断涌现。虽然这些技术仍然有不成熟之处，但是其整体仍然在不断进步。例如，SDN、NFV、ICN等技术的发展受到了极大的关注。这些技术也通过技术融合的方式应用于IP技术（见图1）体系中。这也显示出现今网络通信在发展中对不同技术的需求。

图1

1.3 网络通信业务的增多

互联网业务增多对网络通信质量的要求提高。在网络通信技术中，传输容量及传输速率一直是非常重要的内容。在互联网业务形式不断增加的情况下，必须保证网络通信的传输速率及容量。只有这样才能使互联网业务可以为人们提供更加优质的服务。因此，提速也成为网络通信技术发展中的重点内容。

1.4 网络通信技术的“IT化”发展

“IT化”推动了网络通信技术的进步。以现今网络通信发展形态来看，其系统从以往的封闭状态向着全面开放的形势转变。在信息技术的推动下网络通信产业链必然要产生新的变化。可以说，IT技术带动了网络通信技术的重塑，因此“IT化”也成为其发展中的要点部分。

1.5 网络通信复杂化巨系统的变化

复杂化信息网络对网络通信技术的要求更高。信息网络进一步向复杂化巨系统发展、演进。传统的网络通信设计基础理论与方法正面临巨大的挑战。基于大数据和统计规律的新型设计方法已处于起步期。基础器件、支撑软件、终端形态、网络构建方法孕育着变革。

2 网络通信技术融合发展的趋势

2.1 网络技术体系的变化特点

根据网络技术体系发展情况来看，其在实际中主要的支持为信息技术。因此，其体系结构并非是一成不变的。在现今IP技术体系中，许多新元素、新技术不断融入，带来了革命性的发展变化。同时，在经济快速发展的背景下，社会对网络通信的需求种类也在不断增加。以网络流量为代表性的需求、流量传输分布特征需求以及网络服务需求等也成为现今网络技术体系在发展中必须重视的要点。只有这样，才能通过灵活的调配及适配来拓展互联网业务，而这些因素也使得 SDN、NFV、ICN等新兴技术在网络技术体系中得到了快速的发展及融合。

2.2 提供特殊应用方向的网络通信技术融合发展

互联网与传统行业的融合越来越深入，因此“互联网+”“工业4.0”等理念也被提出，而其也逐渐深入我国国民经济发展中的支柱型产业。在此情况下，要想保证经济发展的稳定性，就必须确保网络通信的可靠性、安全性、实时性。只有这样，才能升级服务，使互联网业务向着多样性的方向发展。这些需求为网络通信技术的发展带来了挑战，同时也可以看出，轻量化、可剪裁、可定义的网络特点也成为网络通信在行业中的重要发展方向。

2.3 信息技术的融合得到快速发展

信息技术在发展过程中体现出了其所具备的感知、计算、存储、处理等功能。由此可以看出，信息技术所具备的优势，目前以网络通信发展的趋势来看，平台通用已经成为其主要的方向之一。因此，信息技术在网络通信技术及设备中的应用也越来越广泛，尤其是在“云化”“云计算”“数据化”的大背景下，网络通信的架构（见表1）也在不断演进。网络通信设备形态及其运营模式也产生了极大的改变及革新。这也使得相关产业在发展过程中不断对自我进行重新定位，以满足网络通信技术的发展需求。

表1

2.4 新兴业务的快速普及

目前3D、VR、全息影像等高新技术已经在人们的生活中不断推广及快速发展。这些技术需要有高带宽的网络作为支持，必须通过高容量的网络传输才能保证各类新兴业务的功能可以发挥出来。截止2017年，我国在网络通信上已经基本普及4G网络，较上一代移动通信的网络传输速度有了极大的提高。根据调查显反映出目前对网络通信传输容量的需求。我国网络通信中100 Gbps光纤传输已经大规模的普及及商用，并且400 Gbps光纤传输的样机也被研发出来。在光电转换及核心路由设备中，技术瓶颈及器件限制的问题也逐渐显露了出来。这也使传输容量的提升在发展中受到一定的阻碍。千兆网络接入也成为网络通信技术研发中的重点[1]。

3 网络通信的技术革命分析

3.1 通信系统设计上的技术革命

目前，在网络通信系统的设计上，一直以Shannon信息论作为基础理论。虽然在以往的发展中此理论为网络通信系统设计提供了很好的支持，但是其存在的制约及限制也在网络通信技术发展的过程中逐渐浮现出来。目前，在网络通信系统设计中，工程师为了保证系统可以与 Shannon信息论所提出的性能界重合，一直追求对系统进行精准设计，但是现今互联网所要求的通信巨系统其所具备的复杂化特点是精准设计无法满足的，因此精准设计存在的弊端也不断显露了出来。因此，概率设计的理念将为网络通信系统的设计带来技术革命。

3.2 系统应用器件上的技术革命

网络通信系统的设计实现了突破，如利用量子理论及人工神经网络作为支持所设计出的通信系统。这两种通信系统都具备复杂计算系统的特点。因此在实际中得到了极大的关注和支持，体现出了科技发展的可能性，处于科技的前沿部分。但是从客观的角度来看，量子理论及人工神经元网络在人们的生活中很难看到，这也体现出了以上技术仍然无法实现规模化商用的问题。为此，要想使网络通信系统应用器件实现真正意义上的技术突破，就需要利用工艺技术提升其功能性质，通过采用新型材料使关键器件突破限制，从而使其极限特性可以得到有效的强化及提升。

3.3 网络通信的空、天、地一体化技术突破

空、天、地一体化是网络通信技术在发展中的一种理想状态。目前，我国对其的研发仍然处于初始阶段。虽然网络通信空、天、地一体化产业发展尚不成熟，但以小卫星及其平台的建设及应用需求来看，其所需要的技术投入及成本投入在不断减少，而这为网络通信的空、天、地一体化发展创造了良好的条件。目前，我国在网络通信中主要以地面通信系统为主。卫星通信系统则可以为网络通信带来更好的支持。但是卫星载荷、技术工艺及核心设计等关键部分仍然存有一些不足。如何对关键技术进行突破也是网络通信技术在发展中所面临的问题[2]。

3.4 通信系统资源利用上的技术革命

目前，网络通信中主要利用光纤通信，其所提供的波长资源在实际中虽然能满足现今通信的需求，但是其对网络通信系统的开发及性能的提高却有一定的限制。同时，无线频谱资源提供的支持有限，使得网络通信传输容量的扩充受到限制。为此，在行业内开始研发新的频谱资源，如毫米波、太赫兹等，其可以使网络通信系统资源得到更好的利用，但是在大规模无线覆盖上仍然存有一定的难度。依据相关研究，如果采用分布式或集中式的大规模天线阵列（天线数达到数千或者数万），实现大范围无线覆盖仍然是可能的。如果这方面的努力是富有成效的，那么将开启无线频谱资源利用的全新模式。