我們已進入“大智物移云”時代,這是一個計算無處不在、軟件定義一切、網(wǎng)絡(luò)包容萬物、連接隨手可及、寬帶永無止境、智慧點亮未來的時代。隨著新技術(shù)不斷融合發(fā)展,現(xiàn)在已到了換代發(fā)展的新起點。
ICT技術(shù)新時代
首先,集成電路已有60年歷史,目前來看,通過片上系統(tǒng),及SoC、SiP兩者結(jié)合,集成電路技術(shù)走向后摩爾時代。 石墨烯技術(shù)還在發(fā)揮作用,但石墨烯等碳基材料有可能成為對硅基材料的顛覆性技術(shù)。 2015年,IBM發(fā)布了由片級石墨烯材料做的集成電路,實現(xiàn)了速度更快、能效更低、成本更低的集成電路。
其次,經(jīng)歷早期在計算機平臺上支撐平臺應(yīng)用和開發(fā)環(huán)境到后來在互聯(lián)網(wǎng)平臺或云平臺上來支撐的發(fā)展過程,軟件也在適應(yīng)云上的運算和存儲能力的動態(tài)變化。軟件的上層(開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境)不斷完善,可以用云平臺上的開發(fā)工具,在線開發(fā)、異地開發(fā)、協(xié)同開發(fā),可以通過云來實現(xiàn)知識積累、軟件復(fù)用。軟件內(nèi)容通過云平臺可以有SaaS、PaaS等。 軟件開發(fā),從面向模塊到面向數(shù)據(jù)、面向事件、面向用戶、面向?qū)ο蟆⒚嫦蛴布暯?,向著?gòu)建化、語義化、智能化、服務(wù)化的方向發(fā)展。
再說人工智能,目前人工智能還不能夠超過已有專家。深度學習是當前最熱的人工智能研究領(lǐng)域。利用GPU可以模擬超大型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),效果也在不斷地提升。另外,深度學習能夠更加匹配我們的需求。盡管深度學習理論機制還不清晰,但基于深度學習的語音、圖象識別率已提升至95%。
另一個值得關(guān)注的技術(shù)是區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈是由密碼關(guān)聯(lián)的區(qū)塊串組成的一個分布式數(shù)據(jù)庫(也稱為分布式賬本)。假設(shè)有一些交易發(fā)生,那么這些交易需要使用加密和計算,誰能計算出來誰就獲得發(fā)布權(quán),發(fā)布完之后由所有節(jié)點來驗證,產(chǎn)生新的區(qū)塊加入并與前一個區(qū)塊關(guān)聯(lián)。因此,一旦信息經(jīng)過驗證并添加到區(qū)塊鏈,就會永久地存儲,所有當前參與的節(jié)點來共同維護這個交易用戶的數(shù)據(jù),因此區(qū)塊鏈的穩(wěn)定性和可靠性很高。 當然,區(qū)塊鏈不僅僅是底層有加密、數(shù)字簽名,它提供了不對稱的加密技術(shù),公鑰是公開發(fā)布的(即用戶名),私鑰是密碼,通過解Hash函數(shù)來檢查數(shù)據(jù)有沒有錯誤并驗證數(shù)字簽名,所以它不需要中介方,可通過密碼學方式進行驗證?;趨^(qū)塊鏈可實現(xiàn)智能合約,應(yīng)用于公正、驗證、仲裁、審計、股市、保險、支付、清算、保薦、供應(yīng)鏈等領(lǐng)域。
現(xiàn)在發(fā)展較快的還有虛擬機和容器。公有云服務(wù)于很多企業(yè),每個企業(yè)間可利用虛擬機或容器技術(shù)實現(xiàn)隔離。目前較火的容器技術(shù)通過對進程隔離、操作系統(tǒng)共享的方式實現(xiàn)輕量化和秒級啟動。當然,容器的安全性可能沒有虛擬機隔離得那么好,但是目前技術(shù)也在發(fā)展,還是可用的。
無線寬帶新技術(shù)
5G來了,相比4G用戶體驗提高10倍,頻譜效率提高3倍,移動性提高3倍,無線接口延時減少90%,連接密度提高10倍。5G支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng),能效提高100倍、流量密度提高100倍、峰值速率提高30倍。5G性能為何能提高這么多?根據(jù)香農(nóng)定理,要提高網(wǎng)絡(luò)容量,無非是增加基站數(shù)(蜂窩變密)、天線數(shù)(空分復(fù)用),增加帶寬(更多的帶寬資源)、增加信噪比。
首先,大規(guī)模的天線是支撐5G的主要技術(shù),使5G容量大幅提升;其次,要同頻同時全雙工最大的問題是自干擾,解決辦法是在發(fā)送端通過調(diào)整時延和衰減來抵消掉串擾,從而提升容量。
此外,通過高密集組網(wǎng)、分布式多天線等進行聯(lián)合的數(shù)據(jù)發(fā)送,可以將其他基站的干擾變成有用信號,提升單用戶的吞吐率和系統(tǒng)的頻譜效率。當然,5G要用到很多帶寬,這么高的峰值,帶寬頻譜需要很寬。因此TDD是5G的主要模式,其在天線、業(yè)務(wù)、頻譜、網(wǎng)絡(luò)上都顯示出優(yōu)點,并且上行下行都是使用同一頻率的信道。
另外,5G要低頻譜接入。目前,中國只安排了3.4GHz到3.6GHz,國內(nèi)5G面臨頻率方面較大的挑戰(zhàn)。 除5G外,現(xiàn)在需要在衛(wèi)星上應(yīng)用。過去我們高空同步軌道的衛(wèi)星數(shù)量可以比較少,低軌衛(wèi)星需要數(shù)量比較多。同步軌道的衛(wèi)星離地面3.6萬公里(基本上是不可能用手機來接收的),但最近發(fā)展了Ka頻段衛(wèi)星,其工作頻段是26到40GHz,比現(xiàn)在常規(guī)用的C頻段和Ka、Ku頻段都要高。頻段高的好處是,天線可以做到小,而增益做到比較大。衛(wèi)星上的天線增益大了,地面上接收的天線就可以做小。因此,地面上可以用手持終端接收,而且Ka頻段本身容量大,這樣地面終端也可以做到寬帶化。
此外,發(fā)射Ka衛(wèi)星和C頻段衛(wèi)星成本一樣,但Ka容量大,平均到每兆的發(fā)射成本大大降低。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新進展
通過提高單波長比特率、增加波長數(shù)、增加調(diào)制的多電頻數(shù)、增加芯數(shù)和模式等方式,光通信在最近20年增長1萬倍,目前最高記錄是單波長400G、單纖100T。 中國的光纖光纜發(fā)展很快,我們現(xiàn)在生產(chǎn)了全世界一半的光纖、光纜,而國內(nèi)市場也消耗了全世界一半的光纖、光纜,光纖價格下降很快。中國的光纖寬帶滲透率達80%,同期OECD不到20%。
另外,我們現(xiàn)在大量應(yīng)用云,在傳輸網(wǎng)上有接入的云,邊緣有彈性的城域網(wǎng)的邊緣云,核心網(wǎng)有中心云。我們移動通信,接入有接入云、轉(zhuǎn)發(fā)有轉(zhuǎn)發(fā)云、控制平面有控制平面的云。比如說,過去我們很多基站都要通過基站解調(diào)以后,把基帶信號通過光纖傳送網(wǎng)送至后臺。現(xiàn)在,我們把所有基帶處理都集中起來,每個基站只負責射頻,這樣我們的光纖傳送網(wǎng)改成內(nèi)部射頻的光纖傳送網(wǎng),實現(xiàn)集中的無線接入網(wǎng)。所以,云會在通信網(wǎng)上大量應(yīng)用。 另外,除了云計算,我們現(xiàn)在還有邊緣技術(shù)。不是什么東西都送到云才最好,如果我們的VR、AR所有的視頻都要送到云,這樣一方面加大了核心網(wǎng)寬帶的壓力,另一方面送到云端增加了路徑的延時。特別是,車聯(lián)網(wǎng)需要高速反應(yīng),這個時候不允許高延時。所以現(xiàn)在提出,有些計算是放到云上,有些計算是放到霧上(IBM叫霧計算),因為霧比云要矮一點。 當然,甚至還可以把這個計算能力放到靠近基站的地方,我把它叫霾計算,比霧還要更靠近地面。也就是說,云計算、霧計算和霾計算,可以根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域來使用。
傳統(tǒng)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面是一起的,每個路由器只根據(jù)IP地址實現(xiàn)最短路徑優(yōu)先,找到相鄰的路由器,實際上就是不考慮全網(wǎng)優(yōu)化了。在大數(shù)據(jù)時代,這樣做是不經(jīng)濟的,所以現(xiàn)在提出來SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò)),把控制面功能集合起來變成網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),把應(yīng)用提出來集成應(yīng)用,通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來實現(xiàn)全網(wǎng)的路由控制,適應(yīng)我們大數(shù)據(jù)時代的不規(guī)則性。
另外值得一提的是窄帶物聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)從2008年提出到現(xiàn)在已有八九年時間,應(yīng)用不盡人意。大量物聯(lián)網(wǎng)就像金字塔,60%是低速率的。用普通的光纖不經(jīng)濟,用3G、4G也不經(jīng)濟,用藍牙等也不是很可靠。所以,連到運營商的終端物聯(lián)網(wǎng)只有6%。去年在韓國釜山,通過了一個新的窄帶物聯(lián)網(wǎng)標準,它占用GSM的一個載波200kB,通過OFDN的辦法產(chǎn)生出很多個子載波。它有四大特點:一是廣覆蓋;二是網(wǎng)絡(luò)增益能高20個DB;三是大連接,一個扇區(qū)能支持10萬個連接,比通常的移動通信扇區(qū)的能力高50~100倍; 四是低功耗,一個電池可以工作十年。窄帶物聯(lián)網(wǎng)避免了物聯(lián)網(wǎng)的碎片化,可用在智慧城市、智慧工廠、能源監(jiān)控、物流管理、環(huán)境監(jiān)測、安全監(jiān)管等領(lǐng)域。實際上,區(qū)塊鏈也可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)。因為物聯(lián)網(wǎng)終端有時可能是惡意的,而區(qū)塊鏈的驗證和共識機制,有助于隱私和安全??傊髷?shù)據(jù)、智能化、移動互聯(lián)網(wǎng)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的“大智物移云”已成為ICT融合的創(chuàng)新平臺。
(本文根據(jù)鄔賀銓院士在“2017中國IT市場年會”上的演講整理而成,未經(jīng)本人確認。)