通信的未來(lái)研究方向

姓名：陳博偉

學(xué)號(hào)：19021210926

轉(zhuǎn)載源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/95133633

嵌牛導(dǎo)讀：眾所周知散庶，我們現(xiàn)在處于5G的起步時(shí)期毁葱。同時(shí)洼哎，我們也處于一個(gè)空前的“迷茫”時(shí)期华糖。

嵌牛鼻子：通信

嵌牛提問：通信的未來(lái)研究方向到底在哪兒？

嵌牛正文：

我們剛剛推出的5G通信標(biāo)準(zhǔn)，堪稱有史以來(lái)最強(qiáng)的一代標(biāo)準(zhǔn)脾歧，也是最讓人“糾結(jié)”的一代標(biāo)準(zhǔn)。從誕生之日起演熟，圍繞它的發(fā)展前景就充滿了爭(zhēng)議和質(zhì)疑鞭执。很多人認(rèn)為5G是巨大的創(chuàng)新和突破，將開創(chuàng)“萬(wàn)物互聯(lián)”的全新時(shí)代芒粹。但是兄纺，不少人認(rèn)為，5G沒有實(shí)質(zhì)性的技術(shù)創(chuàng)新化漆，也沒有找到真正的需求痛點(diǎn)估脆，它很可能遭遇失敗。

在這樣的爭(zhēng)論背景下座云，人們不免更為焦慮——5G尚未得到驗(yàn)證疙赠，現(xiàn)在又急于確認(rèn)方向，那么朦拖，下一代通信標(biāo)準(zhǔn)圃阳，究竟該何去何從？除了移動(dòng)通信之外璧帝，包括互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的整個(gè)通信技術(shù)的未來(lái)研究方向捍岳，又在何方？在這次大會(huì)上睬隶，很多專家學(xué)者都表達(dá)了自己對(duì)上述問題的看法锣夹。“未來(lái)在哪里”苏潜，也成為了大會(huì)的“隱藏主旨”银萍。根據(jù)我的所見所聽所想，我把專家們的意見整理為以下幾個(gè)方面：

1恤左、簡(jiǎn)單or復(fù)雜

未來(lái)方向的選擇一般有兩個(gè)原則贴唇，一是滿足未來(lái)需求贰锁，而是解決現(xiàn)有問題。專家們對(duì)當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的最大意見滤蝠，在于“不斷提升的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度”豌熄。隨著時(shí)代的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在不斷發(fā)展物咳÷嘞眨總體的趨勢(shì)，是變得越來(lái)越龐大览闰，越來(lái)越復(fù)雜芯肤，熵增效應(yīng)明顯。每次工程師們?cè)诠拇敌录夹g(shù)的時(shí)候压鉴，都會(huì)說(shuō)這些技術(shù)會(huì)讓我們的網(wǎng)絡(luò)更加簡(jiǎn)單崖咨，更加容易維護(hù)∮涂裕可是事實(shí)上击蹲，新技術(shù)往往帶來(lái)更加復(fù)雜的組網(wǎng)，更加復(fù)雜的協(xié)議婉宰，更加復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程歌豺。鄔江興院士在主題演講時(shí)，就直接對(duì)現(xiàn)在流行的虛擬化技術(shù)提出了質(zhì)疑心包。他認(rèn)為类咧，“靠虛擬化技術(shù)繁榮網(wǎng)絡(luò)功能終究不可持續(xù)”，“網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展蟹腾，使得網(wǎng)絡(luò)功能已不能與之完全解耦”痕惋，“核心路由器復(fù)雜度劇增，軟件代碼量超過(guò)1億行娃殖，已完全背離互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初衷”值戳。句句振聾發(fā)聵，引人深思珊随。

難道不是嗎述寡？技術(shù)的發(fā)展是源于需求的柿隙，也許你會(huì)說(shuō)叶洞，是用戶的需求越來(lái)越多，所以網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜禀崖●帽伲可是，捫心自問波附，我們所開發(fā)的技術(shù)艺晴，有多少是真正源自用戶需求昼钻？又有多少是“假設(shè)”出來(lái)的需求？新增的代碼封寞，100%是必要的嗎然评？實(shí)際上，現(xiàn)在更多企業(yè)在做的事情狈究，是創(chuàng)造需求碗淌，創(chuàng)造復(fù)雜度，創(chuàng)造工作量抖锥。原因不言自明亿眠，美其名曰“為了行業(yè)的發(fā)展”。發(fā)展到現(xiàn)在磅废，我們的通信網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)體積無(wú)比巨大纳像、架構(gòu)無(wú)比復(fù)雜的怪物。面對(duì)這樣一個(gè)怪物拯勉，如何讓它瘦身竟趾，就是一個(gè)重要的技術(shù)發(fā)展方向。于是宫峦，研究機(jī)構(gòu)和個(gè)人提出了至簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)潭兽，或者智簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)、極簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)斗遏，并將此作為自己的研究方向山卦。想要做到網(wǎng)絡(luò)至簡(jiǎn)，一方面是基礎(chǔ)功能極簡(jiǎn)化诵次，另一方面是網(wǎng)絡(luò)層級(jí)扁平化账蓉。專家們不約而同提到了AI人工智能技術(shù)對(duì)至簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)的必要性，認(rèn)為AI是網(wǎng)絡(luò)瘦身的一次機(jī)遇逾一。此外铸本，運(yùn)營(yíng)商鼓足勇氣和魄力，加快落后技術(shù)的淘汰遵堵，也是創(chuàng)造至簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵因素箱玷。

2、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)

提到網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜陌宿，除了內(nèi)部組網(wǎng)和功能的復(fù)雜之外锡足，最重要的“幫兇”其實(shí)是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，甚至超異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)壳坪。什么是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)舶得？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)搞不定爽蝴，同時(shí)采用多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沐批，滿足多樣化需求纫骑，就是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。例如我們現(xiàn)在采用2G/3G/4/5G九孩，甚至加上Wi-Fi先馆、藍(lán)牙，提供多種接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)躺彬，就是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)磨隘。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)本身是一個(gè)褒義詞，代表網(wǎng)絡(luò)的多樣性顾患，什么都能支持番捂，大小通吃。而且異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于頻譜效率的充分利用江解，是有幫助的设预。但是，它帶來(lái)的后果犁河，就是大幅增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度鳖枕，以及網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)難度。就有點(diǎn)像一個(gè)國(guó)家的軍隊(duì)桨螺，如果使用了多種制式口徑的武器宾符，那么對(duì)它的后勤就是一場(chǎng)噩夢(mèng)，一樣的道理灭翔。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還會(huì)大幅提升通信系統(tǒng)的能耗魏烫，這也是很致命的缺陷。通信技術(shù)的發(fā)展肝箱，未來(lái)是否可以通過(guò)一種統(tǒng)一的接入技術(shù)哄褒，融合所有的制式標(biāo)準(zhǔn)呢？承載網(wǎng)和核心網(wǎng)煌张，是不是也可以“去異構(gòu)化”呢呐赡？與會(huì)的專家，就有提出這樣的設(shè)想骏融。他們認(rèn)為链嘀，這是可行的，也是非常值得研究的方向档玻。這里順便提一下怀泊，有專家提出，6G可能會(huì)研究“頻譜靈活共享技術(shù)”窃肠。我們知道包个，現(xiàn)在有很多種接入技術(shù)，不同的接入技術(shù)使用不同的頻譜冤留。我們傳統(tǒng)的頻譜分配模式碧囊，是固定劃分，也就是指定頻譜給指定的對(duì)象纤怒。這種模式糯而，導(dǎo)致頻譜資源被強(qiáng)行分割占用。但實(shí)際上泊窘，使用對(duì)象對(duì)頻譜的利用率是不平衡的熄驼。很多頻段，利用率不足10%烘豹。于是瓜贾，就提出了“頻譜靈活共享技術(shù)”。就是說(shuō)携悯，頻譜資源動(dòng)態(tài)占用祭芦，某一使用對(duì)象可以靈活使用空閑的頻譜，也可以使用非授權(quán)頻譜（類似LTE-U）憔鬼，多個(gè)運(yùn)營(yíng)商多制式共享頻譜（5G的用2/3/4G的龟劲，或者電信5G用聯(lián)通5G頻段，剛好符合電聯(lián)共建）轴或。

這確實(shí)為解決頻譜資源不足問題提供了一個(gè)很好的思路昌跌。

3、天線射頻的究極形態(tài)

小棗君以前給大家科普過(guò)照雁，頻率×波長(zhǎng)=光速蚕愤。我們移動(dòng)通信使用的頻率，正在不斷變得更高饺蚊，從800M审胸、900M到1800M、1900M卸勺，然后現(xiàn)在是Sub-6G的2600M砂沛，3500M，馬上進(jìn)入毫米波曙求。未來(lái)6G碍庵，又要進(jìn)入太赫茲領(lǐng)域。那么悟狱，波長(zhǎng)不斷減小静浴，從毫米到微米，甚至更小挤渐，我們的天線形態(tài)苹享，會(huì)往什么方向發(fā)展呢？有專家提出一個(gè)概念——超表面。具體來(lái)說(shuō)得问，是用于光束轉(zhuǎn)向的等離子表面散射元件和超表面囤攀。天線的電磁特性動(dòng)態(tài)可調(diào)，可以有效用于太赫茲頻段的信號(hào)收發(fā)宫纬，還可以用于隱身焚挠、成像。具體的描述可以參考下面的PPT：

結(jié)合今年愛立信展示的“膠帶天線”漓骚，還有日本廠家提出的“玻璃天線”蝌衔，相信以后的天線形態(tài)一定會(huì)有進(jìn)一步的變化。也許整面墻刷的涂層蝌蹂，整個(gè)建筑的外立面玻璃噩斟，都是天線也說(shuō)不定。

4孤个、確定性時(shí)延

本次大會(huì)上剃允，有多位專家反復(fù)提到了時(shí)延。我們知道硼身，5G的眾多特性里面硅急，就包括一個(gè)“低時(shí)延”。5G號(hào)稱能做到1ms的時(shí)延佳遂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于4G营袜。但是專家認(rèn)為，時(shí)延這個(gè)值并不是單純追求低丑罪，更重要的是荚板，應(yīng)該追求“確定性時(shí)延”。確定性時(shí)延吩屹，是指時(shí)延值處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)跪另。也就是說(shuō)，你的時(shí)延可以是10ms煤搜，但必須保證能在10ms上下很小的范圍內(nèi)波動(dòng)免绿，不能一會(huì)10ms，一會(huì)突然跳一個(gè)50ms擦盾。大部分場(chǎng)景嘲驾，其實(shí)追求的并不是極低的時(shí)延，而是時(shí)延的穩(wěn)定性迹卢。例如遠(yuǎn)程手術(shù)和遠(yuǎn)程駕駛辽故，如果出現(xiàn)時(shí)延抖動(dòng)，后果將是致命的腐碱。有一位專家就直接表示了：“誰(shuí)能夠掌握確定性時(shí)延誊垢，誰(shuí)就能掌握市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)台颠【┚埃”（類似這個(gè)意思聋庵，表明了確定性時(shí)延的重要性吧宏胯。）

5劳殖、柔性網(wǎng)絡(luò)

柔性網(wǎng)絡(luò)也是本次大會(huì)的熱詞缓溅。所謂柔性網(wǎng)絡(luò)砸讳，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)骂际，就是網(wǎng)絡(luò)軟件化瓷们、服務(wù)軟件化业栅，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，提供不同的網(wǎng)絡(luò)能力谬晕。此前的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)碘裕，都是剛性網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)元設(shè)備封閉攒钳、資源分散帮孔、無(wú)法快速配置。其實(shí)柔性網(wǎng)絡(luò)并不是新詞不撑，NFV/SDN其實(shí)就是柔性網(wǎng)絡(luò)的一種實(shí)現(xiàn)方式文兢。專家認(rèn)為，柔性網(wǎng)絡(luò)的需求相比以往更加迫切』烂剩現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)柔性不足姆坚，影響了業(yè)務(wù)的快速部署，也影響了用戶需求的快速響應(yīng)实愚。一張可感知兼呵、可重構(gòu)、可演進(jìn)的柔性網(wǎng)絡(luò)腊敲，更加關(guān)注上層應(yīng)用的表現(xiàn)击喂，更符合未來(lái)的用戶需求。傳統(tǒng)SDN更關(guān)注網(wǎng)絡(luò)底層碰辅。和柔性網(wǎng)絡(luò)類似的說(shuō)法懂昂，是鄔院士提到的“全維可定義”，即軟件定義功能編排没宾、軟件定義多模態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)凌彬、軟件定義多模態(tài)路由。通信網(wǎng)絡(luò)的一切榕吼，皆可軟件定義饿序。

6、內(nèi)生安全

安全的重要性不用多說(shuō)羹蚣，本次大會(huì)關(guān)于安全的內(nèi)容占了不小的比例原探。相比傳統(tǒng)的安全防御，這次更為強(qiáng)調(diào)的是內(nèi)生安全。傳統(tǒng)安全是“外生”安全咽弦，立足于邊界保護(hù)徒蟆，修“圍墻”。內(nèi)生安全則強(qiáng)調(diào)信息系統(tǒng)的安全體系必須具有自我免疫型型、內(nèi)外兼修段审、自我進(jìn)化的特點(diǎn)。目前的網(wǎng)絡(luò)安全闹蒜，主要面對(duì)四個(gè)難題：軟硬件設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的安全漏洞寺枉；全球化時(shí)代開放式的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，導(dǎo)致系統(tǒng)后門無(wú)法徹底管控或清除绷落；系統(tǒng)軟硬件代碼問題難以窮盡和徹查姥闪；軟硬件產(chǎn)品的安全性無(wú)法從源頭加以控制。現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主題思想是面向性能砌烁，缺乏安全性分析和設(shè)計(jì)筐喳，沒有建立安全指標(biāo)量化體系，加之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)軟件開發(fā)者不開發(fā)函喉，導(dǎo)致系統(tǒng)在構(gòu)建時(shí)避归，就存在一些錯(cuò)誤的安全架構(gòu)。說(shuō)白了管呵，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候梳毙，就沒有做好安全的防護(hù)。而內(nèi)生安全撇寞，就是強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)顿天，將“免疫系統(tǒng)”設(shè)計(jì)進(jìn)去，具備免疫能力蔑担，消滅各種風(fēng)險(xiǎn)牌废。鄔院士認(rèn)為，內(nèi)生安全是新一代IT/ICT/ICS/CPS等技術(shù)的標(biāo)志性功能啤握。

7鸟缕、AI

最重要的，也是最公認(rèn)的未來(lái)方向排抬，就是AI人工智能懂从。所有專家都認(rèn)為AI是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的組成部分。和上面的安全內(nèi)生一樣蹲蒲，有專家提出了“智慧內(nèi)生”番甩、“網(wǎng)絡(luò)智慧化”，也就是說(shuō)届搁，網(wǎng)絡(luò)自身就整合了AI缘薛，具有AI大腦窍育。電信領(lǐng)域是目前最大的AI細(xì)分市場(chǎng)。根據(jù)預(yù)測(cè)宴胧，到2025年漱抓，全球電信行業(yè)對(duì)人工智能軟件、硬件和服務(wù)的投資恕齐，預(yù)計(jì)將達(dá)到367億美元乞娄。5G時(shí)代，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和AI的連接將更為緊密显歧。一方面仪或，電信網(wǎng)絡(luò)和終端將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，為AI挖掘分析提供數(shù)據(jù)源追迟、學(xué)習(xí)樣本溶其。另一方面骚腥，通信網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層級(jí)（云敦间、邊緣、端）可以為AI提供算力資源束铭。此外廓块，通信網(wǎng)絡(luò)很多場(chǎng)景，都非常適用于AI建立學(xué)習(xí)模型契沫，便于AI快速落地带猴。目前業(yè)界對(duì)網(wǎng)絡(luò)智能化能力也進(jìn)行了像車聯(lián)網(wǎng)無(wú)人駕駛一樣的分級(jí)，也是一共6級(jí)懈万，分別是：

L0拴清、無(wú)智能輔助

L1、初級(jí)智能輔助

L2会通、高級(jí)智能輔助

L3口予、網(wǎng)絡(luò)部分自治

L4、網(wǎng)絡(luò)高度自治

L5涕侈、網(wǎng)絡(luò)完全自治

達(dá)到L5的話沪停，將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作無(wú)人化，完全憑意圖驅(qū)動(dòng)裳涛。

目前AI在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中落地最快的是維護(hù)和優(yōu)化方面的工作木张。例如：借助AI技術(shù)，優(yōu)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)端三，提升無(wú)線資源利用率舷礼，提升網(wǎng)絡(luò)容量。借助AI技術(shù)郊闯，預(yù)測(cè)用戶運(yùn)動(dòng)軌跡和業(yè)務(wù)行為妻献，優(yōu)化內(nèi)容緩存策略浮声，提升用戶感受。借助AI技術(shù)旋奢，管理Massive

MIMO天線陣列泳挥，快速適應(yīng)變化，提升接入體驗(yàn)至朗。

借助AI技術(shù)屉符，對(duì)切片資源進(jìn)行管理，使切片配置自動(dòng)化锹引、幫助切片故障快速自愈恢復(fù)矗钟、提升切片性能等。借助AI技術(shù)嫌变，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備工作功率吨艇，控制設(shè)備能耗。

……

AI的落地場(chǎng)景舉例

正因?yàn)锳I的價(jià)值非常明顯腾啥，所以各大設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在都在投入大量精力在AI落地上东涡。今天所說(shuō)的這些方向里，AI可以說(shuō)是最明確的發(fā)展方向了倘待。除了上述方向之外疮跑，還有算力內(nèi)生、標(biāo)識(shí)尋址凸舵、天地一體化祖娘、數(shù)字孿生等等概念，本次大會(huì)都有提及啊奄。限于篇幅渐苏，無(wú)法一一介紹，后續(xù)將通過(guò)專題進(jìn)行說(shuō)明菇夸。

總而言之琼富，通過(guò)專家們的分享，小棗君的腦海里對(duì)通信技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向有了一個(gè)大致的了解峻仇。需要強(qiáng)調(diào)的是公黑，會(huì)議畢竟是學(xué)術(shù)討論和分享，很多內(nèi)容和概念只是一個(gè)想法摄咆，并不一定是對(duì)的凡蚜。如果是確定性的，那就不是想法吭从，而是規(guī)劃了朝蜘。