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未来移动通信系统中的通信与计算融合
[ 通信界 / 张怡 / www.cntxj.net / 2020/5/11 10:59:51 ]
 

  摘要:随着我国科学技术的不断发展,在目前的移动通信系统阶段中,通信技术与计算技术都已经有了较好的融合,但是如果想要突破传统移动通信的技术瓶颈,就必须站在系统的角度上开展通信与计算融合的研究与应用。从过往的研究结果中可以发现,在系统层面对通信与计算进行融合之后,能够降低对移动通信容量上的需求,并提升系统对业务的支撑能力。而在未来的移动通信系统上,可在基础理论上来构建出可拓展、可重塑的透明化、模块化的系统构件,这将大大的推动移动通信系统的技术发展。
  关键词:移动通信;通信与计算融合;系统思维;信息交流


        在庞大的信息技术领域中,移动通信与计算是其中两类核心技术,随着时代的变迁、科技的发展,移动通信产业与计算类的产业一直都是密切相关的,并且彼此之间相互促进。从移动通信系统的发展进程来看,还是遵循着一定的发展规律,从过去的2G到现在普及的4G,其发展时间为30年,而发展的增速也逐渐变缓。与此同时,系统的建设成本也逐渐升高,性能方面开始向着理论方向趋紧靠拢,因此系统的收益也逐渐稳定化,故而当代的移动通信系统在可持续方面面临着挑战。而且在计算领域中,云计算、大数据以及智能计算等等诸多的新理论、新技术也如雨后春笋般层出不穷,因此移动通信行业也开始借助计算的力量,将通信与计算进行更加全面的融合,从而在技术层面上突破了传统概论中移动通信系统的限制,帮助促进了整个系统的发展。
1.早期发展阶段中通信与计算的融合
        在上世纪40年代至50年代之间,世界上的信息科学技术发展还处于初期,而世界上计算领域中的科学家、专家等等都在通信、计算以及控制等领域提出了奠基性的基础理论,从某种层面上来说,通信、计算与控制之间其实是存在着天然融合的关系的,计算机甚至可以被看作是另一种形式上的通信设备,只不过随着后续科技的不断发展,使得计算机与通信技术相互独立,分离发展。但是不得不说,二者之间的融合一直没有中断过。
        在我国上世纪90年代中期,我国的智能计算机研究中心研制的曙光1000大规模并行计算机系统就已经融合了重要的通信技术。而曙光1000主要是由36个节点机构成的,各个节点机之间的并行计算还是依赖于高速的数据通信来实现,因此采用了二维mesh通信的网络架构,除此之外,还创新地应用了基础蛀洞机制的异步路由器,使得高速、可靠的数据通信得以被实现。
        曙光1000在单个设备的层面上实现了通信与计算之间的融合,而互联网技术的蓬勃发展则为计算与通信之间的融合提供了更加广阔的平台。其实互联网技术本身就是通信与计算融合后的产物,它的网络节点有着较为丰富的计算、存储功能,而节点之间的互联更加依赖于通信技术的发展,而将多个节点进行互联后就可以形成超大的计算、存储能力,这些节点之间的互联是依赖于通信技术的。当我们将多个节点互联起来后就可以形成具有超大计算以及存储能力的云,如果想要应用云计算的诸多功能,那么就不能脱离了以通信技术为基础的网络,因此即便云与网络之间没有明显的关联,但是我们不难发现,云与网络之间的融合从根本上来说也是计算与通信之间的融合。
2.核心网中的通信与计算的融合
        在现阶段中的移动通信网络核心领域中,主要的技术挑战还是来自网络上的部署、维护以及升级等等各方面的成本高涨,通信网与互联网最大的差别在于,通信网不会像互联网那样提供服务,它本身就是以商业的经营为目的的一个网络结构,也正因如此,通信网会极大的确保通信的服务质量与安全性,而对网络的部署建设、维护升级以及电信设备等诸多的性能都有着较高的要求。通信网初期的核心服务主要就是语音服务,而为了能够满足语音通信关于实时性的要求,就必须使用基于专用集成类电路的专业设备。
        但是通信领域中的专用设备固然能够保障其服务的质量,可成本费用也很高。在经历了有线、移动通信方面的迅猛发展之后,多种多样的通信服务需求开始逐渐涌现出来,而按照传统通信网中专用硬件要对应上专用服务的思路来看,通信网络已经从最初的简单、低负荷、易运维的网络演化成了一个多网共存、高负荷、高能耗以及高运维的复杂类型结构的网络,自然而然,其中运营商的收益开始下滑。所以这就要求对传统的思路进行改革,尽可能地对降低通信网络中的建设成本、运维成本以及能耗上的成本。
3.无线接入网中的通信与计算融合
        在移动通信的无线技术领域中,技术人员一直致力于提高频谱的利用率,并且已经逐渐逼近了香农容量的理论极限,比如,信道编码就是提升无线信道可靠性的重要技术。这种技术能够通过编码上的计算,将冗余度按照一定的逻辑引入到有效的数字信息中,使其成为一个码字,而码字在无线信道中传输时,就容易被信道扭曲,从而变成一个误码。
        与信道编码一样,任何一个具体的移动类的通信无线传播技术,都是不能脱离计算的,所以计算在实际工作中的作用越来越重要。当然,从这个层面来分析的话,目前的通信与计算在无线传输领域中已经有了很好的融合。但是我们需要注意的是,通信与计算之间的融合并不是单个技术层面上的融合,更重要的是,应该站在系统的角度上,来对二者之间的融合进行合理的优化,以此来满足用户群体随着时间流逝而不断变化的需求。
        在计算机领域中,系统思维模式是其重要的一个特征,它特指对计算机系统不同层次进行抽象与归纳,也是对整体的系统进行性能上的分析与优化,但是移动通信的整体系统是很庞大的,这其中包含了移动终端、无线传输、基站以及核心网等等,因此对整体的移动通信系统进行性能上的分析与优化还是有一定的难度的,现有的研究主要是局限于某一个技术点,比如在信道编码、多天线等方面。
4.未来的通信与计算之间的融合
        在未来的移动通信系统中,将会从多个方面深入的对通信以及计算融合进行探讨。在传统的移动通信系统中,重要关注的是通信方面的技术能力,其核心功能其实还是信息上的传输。而融合了计算存储之后,未来的移动通信系统就可以更加有效的利用计算存储的信息交换能力,并结合无线传输的能力,将系统中的核心功能转化为信息之间的交流。与此同时,也需要提出相应的新的系统能力的定义与度量的办法。
        当然,随着后续技术的变迁以及人们对网络服务的需求,网络能够为人们提供的业务也开始越来越多样化,通信只是其网络核心能力的一部分,而通信能力也不会是网络中的服务能力,面对不同的业务上的需求,在融合了通信、计算以及存储资源等等的未来移动通信系统服务能力将会远远的大于通信上的能力。
结束语:
        通过移动通信系统几十年的不断发展,可以说通信的容量已经处于饱和的阶段了,因此该技术能够持续发展的空间并不大,因此突破传统意义上的移动通信发展困境的解决方案就是将计算与通信进行融合,行业中诸多的实例以及技术的发展趋势都初步表明,通信与计算之间的融合可以有效的降低网络在部署以及维护上的成本,同时也能够降低对系统容量上的要求,从而来提高系统对业务的支撑能力,不得不说,计算与通信融合的未来发展确实能够大大的推动移动通信系统进行长远的可持续发展。

作者单位:湖北电信工程有限公司   湖北省武汉市   430000
参考文献:
[1]周一青, 李国杰. 未来移动通信系统中的通信与计算融合[J]. 电信科学, 2018(3).
[2]薛绍龙, 李春阳. 未来移动通信系统中的通信与计算融合[J]. 科技经济导刊, 2018, 26(28):36+38.
[3]唐建伟, 梁春花, 李静则,等. 直放站在当代移动通信系统中的应用及其未来发展趋势[J]. 中国新通信, 2018, 20(2).
[4]李显松. 5G移动通信技术及未来发展趋势[J]. 数字通信世界, 2018, No.162(6):82.
[5]王丽. 移动通信系统关键技术的演进与发展[J]. 数码世界, 2018(1):368-369.

 

作者:张怡 合作媒体:科学与技术 编辑:顾北

 

 

 
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