摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)階段中，通信技術(shù)與計(jì)算技術(shù)都已經(jīng)有了較好的融合，但是如果想要突破傳統(tǒng)移動(dòng)通信的技術(shù)瓶頸，就必須站在系統(tǒng)的角度上開(kāi)展通信與計(jì)算融合的研究與應(yīng)用。從過(guò)往的研究結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)層面對(duì)通信與計(jì)算進(jìn)行融合之后，能夠降低對(duì)移動(dòng)通信容量上的需求，并提升系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)的支撐能力。而在未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)上，可在基礎(chǔ)理論上來(lái)構(gòu)建出可拓展、可重塑的透明化、模塊化的系統(tǒng)構(gòu)件，這將大大的推動(dòng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；通信與計(jì)算融合；系統(tǒng)思維；信息交流
在龐大的信息技術(shù)領(lǐng)域中，移動(dòng)通信與計(jì)算是其中兩類(lèi)核心技術(shù)，隨著時(shí)代的變遷、科技的發(fā)展，移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)與計(jì)算類(lèi)的產(chǎn)業(yè)一直都是密切相關(guān)的，并且彼此之間相互促進(jìn)。從移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程來(lái)看，還是遵循著一定的發(fā)展規(guī)律，從過(guò)去的2G到現(xiàn)在普及的4G，其發(fā)展時(shí)間為30年，而發(fā)展的增速也逐漸變緩。與此同時(shí)，系統(tǒng)的建設(shè)成本也逐漸升高，性能方面開(kāi)始向著理論方向趨緊靠攏，因此系統(tǒng)的收益也逐漸穩(wěn)定化，故而當(dāng)代的移動(dòng)通信系統(tǒng)在可持續(xù)方面面臨著挑戰(zhàn)。而且在計(jì)算領(lǐng)域中，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及智能計(jì)算等等諸多的新理論、新技術(shù)也如雨后春筍般層出不窮，因此移動(dòng)通信行業(yè)也開(kāi)始借助計(jì)算的力量，將通信與計(jì)算進(jìn)行更加全面的融合，從而在技術(shù)層面上突破了傳統(tǒng)概論中移動(dòng)通信系統(tǒng)的限制，幫助促進(jìn)了整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展。
1.早期發(fā)展階段中通信與計(jì)算的融合
在上世紀(jì)40年代至50年代之間，世界上的信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展還處于初期，而世界上計(jì)算領(lǐng)域中的科學(xué)家、專(zhuān)家等等都在通信、計(jì)算以及控制等領(lǐng)域提出了奠基性的基礎(chǔ)理論，從某種層面上來(lái)說(shuō)，通信、計(jì)算與控制之間其實(shí)是存在著天然融合的關(guān)系的，計(jì)算機(jī)甚至可以被看作是另一種形式上的通信設(shè)備，只不過(guò)隨著后續(xù)科技的不斷發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相互獨(dú)立，分離發(fā)展。但是不得不說(shuō)，二者之間的融合一直沒(méi)有中斷過(guò)。
在我國(guó)上世紀(jì)90年代中期，我國(guó)的智能計(jì)算機(jī)研究中心研制的曙光1000大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就已經(jīng)融合了重要的通信技術(shù)。而曙光1000主要是由36個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)構(gòu)成的，各個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)之間的并行計(jì)算還是依賴(lài)于高速的數(shù)據(jù)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此采用了二維mesh通信的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，除此之外，還創(chuàng)新地應(yīng)用了基礎(chǔ)蛀洞機(jī)制的異步路由器，使得高速、可靠的數(shù)據(jù)通信得以被實(shí)現(xiàn)。
曙光1000在單個(gè)設(shè)備的層面上實(shí)現(xiàn)了通信與計(jì)算之間的融合，而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展則為計(jì)算與通信之間的融合提供了更加廣闊的平臺(tái)。其實(shí)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身就是通信與計(jì)算融合后的產(chǎn)物，它的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有著較為豐富的計(jì)算、存儲(chǔ)功能，而節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)更加依賴(lài)于通信技術(shù)的發(fā)展，而將多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)后就可以形成超大的計(jì)算、存儲(chǔ)能力，這些節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)是依賴(lài)于通信技術(shù)的。當(dāng)我們將多個(gè)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)起來(lái)后就可以形成具有超大計(jì)算以及存儲(chǔ)能力的云，如果想要應(yīng)用云計(jì)算的諸多功能，那么就不能脫離了以通信技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，因此即便云與網(wǎng)絡(luò)之間沒(méi)有明顯的關(guān)聯(lián)，但是我們不難發(fā)現(xiàn)，云與網(wǎng)絡(luò)之間的融合從根本上來(lái)說(shuō)也是計(jì)算與通信之間的融合。
2.核心網(wǎng)中的通信與計(jì)算的融合
在現(xiàn)階段中的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)核心領(lǐng)域中，主要的技術(shù)挑戰(zhàn)還是來(lái)自網(wǎng)絡(luò)上的部署、維護(hù)以及升級(jí)等等各方面的成本高漲，通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)最大的差別在于，通信網(wǎng)不會(huì)像互聯(lián)網(wǎng)那樣提供服務(wù)，它本身就是以商業(yè)的經(jīng)營(yíng)為目的的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也正因如此，通信網(wǎng)會(huì)極大的確保通信的服務(wù)質(zhì)量與安全性，而對(duì)網(wǎng)絡(luò)的部署建設(shè)、維護(hù)升級(jí)以及電信設(shè)備等諸多的性能都有著較高的要求。通信網(wǎng)初期的核心服務(wù)主要就是語(yǔ)音服務(wù)，而為了能夠滿足語(yǔ)音通信關(guān)于實(shí)時(shí)性的要求，就必須使用基于專(zhuān)用集成類(lèi)電路的專(zhuān)業(yè)設(shè)備。
但是通信領(lǐng)域中的專(zhuān)用設(shè)備固然能夠保障其服務(wù)的質(zhì)量，可成本費(fèi)用也很高。在經(jīng)歷了有線、移動(dòng)通信方面的迅猛發(fā)展之后，多種多樣的通信服務(wù)需求開(kāi)始逐漸涌現(xiàn)出來(lái)，而按照傳統(tǒng)通信網(wǎng)中專(zhuān)用硬件要對(duì)應(yīng)上專(zhuān)用服務(wù)的思路來(lái)看，通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從最初的簡(jiǎn)單、低負(fù)荷、易運(yùn)維的網(wǎng)絡(luò)演化成了一個(gè)多網(wǎng)共存、高負(fù)荷、高能耗以及高運(yùn)維的復(fù)雜類(lèi)型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，自然而然，其中運(yùn)營(yíng)商的收益開(kāi)始下滑。所以這就要求對(duì)傳統(tǒng)的思路進(jìn)行改革，盡可能地對(duì)降低通信網(wǎng)絡(luò)中的建設(shè)成本、運(yùn)維成本以及能耗上的成本。
3.無(wú)線接入網(wǎng)中的通信與計(jì)算融合
在移動(dòng)通信的無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域中，技術(shù)人員一直致力于提高頻譜的利用率，并且已經(jīng)逐漸逼近了香農(nóng)容量的理論極限，比如，信道編碼就是提升無(wú)線信道可靠性的重要技術(shù)。這種技術(shù)能夠通過(guò)編碼上的計(jì)算，將冗余度按照一定的邏輯引入到有效的數(shù)字信息中，使其成為一個(gè)碼字，而碼字在無(wú)線信道中傳輸時(shí)，就容易被信道扭曲，從而變成一個(gè)誤碼。
與信道編碼一樣，任何一個(gè)具體的移動(dòng)類(lèi)的通信無(wú)線傳播技術(shù)，都是不能脫離計(jì)算的，所以計(jì)算在實(shí)際工作中的作用越來(lái)越重要。當(dāng)然，從這個(gè)層面來(lái)分析的話，目前的通信與計(jì)算在無(wú)線傳輸領(lǐng)域中已經(jīng)有了很好的融合。但是我們需要注意的是，通信與計(jì)算之間的融合并不是單個(gè)技術(shù)層面上的融合，更重要的是，應(yīng)該站在系統(tǒng)的角度上，來(lái)對(duì)二者之間的融合進(jìn)行合理的優(yōu)化，以此來(lái)滿足用戶(hù)群體隨著時(shí)間流逝而不斷變化的需求。
在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，系統(tǒng)思維模式是其重要的一個(gè)特征，它特指對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同層次進(jìn)行抽象與歸納，也是對(duì)整體的系統(tǒng)進(jìn)行性能上的分析與優(yōu)化，但是移動(dòng)通信的整體系統(tǒng)是很龐大的，這其中包含了移動(dòng)終端、無(wú)線傳輸、基站以及核心網(wǎng)等等，因此對(duì)整體的移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行性能上的分析與優(yōu)化還是有一定的難度的，現(xiàn)有的研究主要是局限于某一個(gè)技術(shù)點(diǎn)，比如在信道編碼、多天線等方面。
4.未來(lái)的通信與計(jì)算之間的融合
在未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，將會(huì)從多個(gè)方面深入的對(duì)通信以及計(jì)算融合進(jìn)行探討。在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，重要關(guān)注的是通信方面的技術(shù)能力，其核心功能其實(shí)還是信息上的傳輸。而融合了計(jì)算存儲(chǔ)之后，未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)就可以更加有效的利用計(jì)算存儲(chǔ)的信息交換能力，并結(jié)合無(wú)線傳輸?shù)哪芰Γ瑢⑾到y(tǒng)中的核心功能轉(zhuǎn)化為信息之間的交流。與此同時(shí)，也需要提出相應(yīng)的新的系統(tǒng)能力的定義與度量的辦法。
當(dāng)然，隨著后續(xù)技術(shù)的變遷以及人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求，網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)槿藗兲峁┑臉I(yè)務(wù)也開(kāi)始越來(lái)越多樣化，通信只是其網(wǎng)絡(luò)核心能力的一部分，而通信能力也不會(huì)是網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)能力，面對(duì)不同的業(yè)務(wù)上的需求，在融合了通信、計(jì)算以及存儲(chǔ)資源等等的未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)服務(wù)能力將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于通信上的能力。
結(jié)束語(yǔ)：
通過(guò)移動(dòng)通信系統(tǒng)幾十年的不斷發(fā)展，可以說(shuō)通信的容量已經(jīng)處于飽和的階段了，因此該技術(shù)能夠持續(xù)發(fā)展的空間并不大，因此突破傳統(tǒng)意義上的移動(dòng)通信發(fā)展困境的解決方案就是將計(jì)算與通信進(jìn)行融合，行業(yè)中諸多的實(shí)例以及技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)都初步表明，通信與計(jì)算之間的融合可以有效的降低網(wǎng)絡(luò)在部署以及維護(hù)上的成本，同時(shí)也能夠降低對(duì)系統(tǒng)容量上的要求，從而來(lái)提高系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)的支撐能力，不得不說(shuō)，計(jì)算與通信融合的未來(lái)發(fā)展確實(shí)能夠大大的推動(dòng)移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)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(xiàn)：
[1]周一青, 李國(guó)杰. 未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的通信與計(jì)算融合[J]. 電信科學(xué), 2018(3).
[2]薛紹龍, 李春陽(yáng). 未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的通信與計(jì)算融合[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊, 2018, 26(28):36+38.
[3]唐建偉, 梁春花, 李靜則,等. 直放站在當(dāng)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)新通信, 2018, 20(2).
[4]李顯松. 5G移動(dòng)通信技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J]. 數(shù)字通信世界, 2018, No.162(6):82.
[5]王麗. 移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的演進(jìn)與發(fā)展[J]. 數(shù)碼世界, 2018(1):368-369.
