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未來移動通信系統中的通信與計算融合
[ 通信界 | 張怡 | www.6611o.com | 2020/5/11 10:59:51 ]
 

  摘要:隨著我國科學技術的不斷發展,在目前的移動通信系統階段中,通信技術與計算技術都已經有了較好的融合,但是如果想要突破傳統移動通信的技術瓶頸,就必須站在系統的角度上開展通信與計算融合的研究與應用。從過往的研究結果中可以發現,在系統層面對通信與計算進行融合之后,能夠降低對移動通信容量上的需求,并提升系統對業務的支撐能力。而在未來的移動通信系統上,可在基礎理論上來構建出可拓展、可重塑的透明化、模塊化的系統構件,這將大大的推動移動通信系統的技術發展。
  關鍵詞:移動通信;通信與計算融合;系統思維;信息交流


        在龐大的信息技術領域中,移動通信與計算是其中兩類核心技術,隨著時代的變遷、科技的發展,移動通信產業與計算類的產業一直都是密切相關的,并且彼此之間相互促進。從移動通信系統的發展進程來看,還是遵循著一定的發展規律,從過去的2G到現在普及的4G,其發展時間為30年,而發展的增速也逐漸變緩。與此同時,系統的建設成本也逐漸升高,性能方面開始向著理論方向趨緊靠攏,因此系統的收益也逐漸穩定化,故而當代的移動通信系統在可持續方面面臨著挑戰。而且在計算領域中,云計算、大數據以及智能計算等等諸多的新理論、新技術也如雨后春筍般層出不窮,因此移動通信行業也開始借助計算的力量,將通信與計算進行更加全面的融合,從而在技術層面上突破了傳統概論中移動通信系統的限制,幫助促進了整個系統的發展。
1.早期發展階段中通信與計算的融合
        在上世紀40年代至50年代之間,世界上的信息科學技術發展還處于初期,而世界上計算領域中的科學家、專家等等都在通信、計算以及控制等領域提出了奠基性的基礎理論,從某種層面上來說,通信、計算與控制之間其實是存在著天然融合的關系的,計算機甚至可以被看作是另一種形式上的通信設備,只不過隨著后續科技的不斷發展,使得計算機與通信技術相互獨立,分離發展。但是不得不說,二者之間的融合一直沒有中斷過。
        在我國上世紀90年代中期,我國的智能計算機研究中心研制的曙光1000大規模并行計算機系統就已經融合了重要的通信技術。而曙光1000主要是由36個節點機構成的,各個節點機之間的并行計算還是依賴于高速的數據通信來實現,因此采用了二維mesh通信的網絡架構,除此之外,還創新地應用了基礎蛀洞機制的異步路由器,使得高速、可靠的數據通信得以被實現。
        曙光1000在單個設備的層面上實現了通信與計算之間的融合,而互聯網技術的蓬勃發展則為計算與通信之間的融合提供了更加廣闊的平臺。其實互聯網技術本身就是通信與計算融合后的產物,它的網絡節點有著較為豐富的計算、存儲功能,而節點之間的互聯更加依賴于通信技術的發展,而將多個節點進行互聯后就可以形成超大的計算、存儲能力,這些節點之間的互聯是依賴于通信技術的。當我們將多個節點互聯起來后就可以形成具有超大計算以及存儲能力的云,如果想要應用云計算的諸多功能,那么就不能脫離了以通信技術為基礎的網絡,因此即便云與網絡之間沒有明顯的關聯,但是我們不難發現,云與網絡之間的融合從根本上來說也是計算與通信之間的融合。
2.核心網中的通信與計算的融合
        在現階段中的移動通信網絡核心領域中,主要的技術挑戰還是來自網絡上的部署、維護以及升級等等各方面的成本高漲,通信網與互聯網最大的差別在于,通信網不會像互聯網那樣提供服務,它本身就是以商業的經營為目的的一個網絡結構,也正因如此,通信網會極大的確保通信的服務質量與安全性,而對網絡的部署建設、維護升級以及電信設備等諸多的性能都有著較高的要求。通信網初期的核心服務主要就是語音服務,而為了能夠滿足語音通信關于實時性的要求,就必須使用基于專用集成類電路的專業設備。
        但是通信領域中的專用設備固然能夠保障其服務的質量,可成本費用也很高。在經歷了有線、移動通信方面的迅猛發展之后,多種多樣的通信服務需求開始逐漸涌現出來,而按照傳統通信網中專用硬件要對應上專用服務的思路來看,通信網絡已經從最初的簡單、低負荷、易運維的網絡演化成了一個多網共存、高負荷、高能耗以及高運維的復雜類型結構的網絡,自然而然,其中運營商的收益開始下滑。所以這就要求對傳統的思路進行改革,盡可能地對降低通信網絡中的建設成本、運維成本以及能耗上的成本。
3.無線接入網中的通信與計算融合
        在移動通信的無線技術領域中,技術人員一直致力于提高頻譜的利用率,并且已經逐漸逼近了香農容量的理論極限,比如,信道編碼就是提升無線信道可靠性的重要技術。這種技術能夠通過編碼上的計算,將冗余度按照一定的邏輯引入到有效的數字信息中,使其成為一個碼字,而碼字在無線信道中傳輸時,就容易被信道扭曲,從而變成一個誤碼。
        與信道編碼一樣,任何一個具體的移動類的通信無線傳播技術,都是不能脫離計算的,所以計算在實際工作中的作用越來越重要。當然,從這個層面來分析的話,目前的通信與計算在無線傳輸領域中已經有了很好的融合。但是我們需要注意的是,通信與計算之間的融合并不是單個技術層面上的融合,更重要的是,應該站在系統的角度上,來對二者之間的融合進行合理的優化,以此來滿足用戶群體隨著時間流逝而不斷變化的需求。
        在計算機領域中,系統思維模式是其重要的一個特征,它特指對計算機系統不同層次進行抽象與歸納,也是對整體的系統進行性能上的分析與優化,但是移動通信的整體系統是很龐大的,這其中包含了移動終端、無線傳輸、基站以及核心網等等,因此對整體的移動通信系統進行性能上的分析與優化還是有一定的難度的,現有的研究主要是局限于某一個技術點,比如在信道編碼、多天線等方面。
4.未來的通信與計算之間的融合
        在未來的移動通信系統中,將會從多個方面深入的對通信以及計算融合進行探討。在傳統的移動通信系統中,重要關注的是通信方面的技術能力,其核心功能其實還是信息上的傳輸。而融合了計算存儲之后,未來的移動通信系統就可以更加有效的利用計算存儲的信息交換能力,并結合無線傳輸的能力,將系統中的核心功能轉化為信息之間的交流。與此同時,也需要提出相應的新的系統能力的定義與度量的辦法。
        當然,隨著后續技術的變遷以及人們對網絡服務的需求,網絡能夠為人們提供的業務也開始越來越多樣化,通信只是其網絡核心能力的一部分,而通信能力也不會是網絡中的服務能力,面對不同的業務上的需求,在融合了通信、計算以及存儲資源等等的未來移動通信系統服務能力將會遠遠的大于通信上的能力。
結束語:
        通過移動通信系統幾十年的不斷發展,可以說通信的容量已經處于飽和的階段了,因此該技術能夠持續發展的空間并不大,因此突破傳統意義上的移動通信發展困境的解決方案就是將計算與通信進行融合,行業中諸多的實例以及技術的發展趨勢都初步表明,通信與計算之間的融合可以有效的降低網絡在部署以及維護上的成本,同時也能夠降低對系統容量上的要求,從而來提高系統對業務的支撐能力,不得不說,計算與通信融合的未來發展確實能夠大大的推動移動通信系統進行長遠的可持續發展。

作者單位:湖北電信工程有限公司   湖北省武漢市   430000
參考文獻:
[1]周一青, 李國杰. 未來移動通信系統中的通信與計算融合[J]. 電信科學, 2018(3).
[2]薛紹龍, 李春陽. 未來移動通信系統中的通信與計算融合[J]. 科技經濟導刊, 2018, 26(28):36+38.
[3]唐建偉, 梁春花, 李靜則,等. 直放站在當代移動通信系統中的應用及其未來發展趨勢[J]. 中國新通信, 2018, 20(2).
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[5]王麗. 移動通信系統關鍵技術的演進與發展[J]. 數碼世界, 2018(1):368-369.

 

1356作者:張怡 來源:科學與技術 編輯:顧北

 

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