移動通信的創新與發展

劉詩揚

5G應用當前應該聚焦五大重點領域，即VR/AR、醫療健康、工業互聯網、無人機以及車聯網

我國已經進入以互聯網、大數據、人工智能、區塊鏈等技術為代表的新一代信息技術革命蓬勃發展的時期，智能產業快速發展，對經濟發展、社會進步、國家治理產生了巨大深遠的作用。中國工程院院士張平指出，新一代前沿技術與實體經濟的深度融合，從根本上改變了經濟的發展方式，是當前創新發展的重要動能。

移動通信的由弱到強

我國移動通信在1G、2G時代是跟隨國外在做;到了3G時代，我們有了突破，有了中國自己的標準;4G時代，我國與國外實現了同步;而到了5G時代，中國的技術實現了領先，表現在兩方面，一個在創新鏈，一個在產業鏈，創業鏈圍繞產業鏈服務。4G時代應用非常多，像BAT等，都是很好的應用范例。互聯網+移動通信，構成了生態，這些應用做得非常成功。

移動通信網絡和終端整機設備涉及元器件和芯片種類很多，基帶、射頻器件、光器件等是關鍵核心。總體上看，芯片產業和基礎軟件支撐了移動通信產業，從細分領域上看，包含整機系統和零部件，我國的元器件水平正在逐步趕上國際先進水平。

移動通信產業價值鏈長，輻射帶動能力強，能夠帶動上游基礎產業快速發展。目前，我國在產業應用服務方面做得非常好。系統設備全球領先，華為、中興已成為全球領先的通信設備制造商;元器件國產化率持續提升，京東方、天馬進入全球前五，天線和基站部分器件由主要依賴外國到全部國產;國產智能手機邁向中高端，華為、小米、OPPO進入全球智能手機出貨量前五;集成電路產業快速升級，海思和紫光躋身全球IC設計公司前十。

當前，我國移動數據流量增長達到了新水平，移動數據流量，從2013年到2018年，年復合增長率為122%。2018年前11個月，移動數據流量同比增長達到194%，11月中國的人均DOU達到5.79GB，是2017年同期的2.42倍，根據預測，移動數據流量的快速增長還將持續。

從全球視野看，整個態勢發生了很大變化，移動通信形成了新格局。習總書記在2016年全國“科技三會”上講話指出，移動通信等工程技術成果，為我國成為一個有世界影響的大國奠定了重要基礎。

5G開啟移動物聯新時代

和4G相比，5G不是單純的越來越快，而是綜合未來市場趨勢、用戶和業務需求，有更高的體驗速率、接近零時延、海量設備連接、高流量密度、更高的移動速度。同時，從可持續發展（頻譜、能源、成本等）角度考慮，需要更高的頻譜效率，更低單位比特成本，更高的能效。這些就是5G在性能和效率層面所面臨的主要挑戰。

5G意味著全新的網絡架構，至少十倍于4G的峰值速率、毫秒級的傳輸時延和百萬級的連接能力，5G將成為引領數字化轉型的通用目的技術，開啟萬物廣泛互聯、人機深度交互的新時代，成為經濟社會數字化轉型的關鍵使能器。5G將會把移動通信從單純的通信變成行業里的應用、信息產業里的應用，特別是在智能制造方面的應用，將是最大的變化，因此，大家對5G充滿期望。

5G的關鍵技術，包括大規模天線、新型多址接入、新型多載波，先進調制編碼、超密集組網、高頻段通信等無線關鍵技術以及與具體應用相關的按需提供網絡功能、網絡切片、邊緣計算、云化基礎設施等全新網絡架構。

這套網絡體系，構成了安全的新挑戰，因為安全不再是人和人之間的，而是人和物、物和物之間的。所以我們需要重視六大關鍵安全能力，即統一的認證架構、多層次的切片安全、面向業務的安全保護、多樣的安全認證管理、開放的安全能力以及按需的隱私保護。

張平認為，5G將成為推動各產業發展的加速引擎，催生更多新興需求和服務。特別是5G+ICT新技術以及5G+產業數字化，構成了新的垂直應用。當前應該聚焦五大重點應用領域，即VR/AR、醫療健康、工業互聯網、無人機以及車聯網。

需要重點提一下5G在工業互聯網領域的應用。工業互聯網是滿足工業智能化發展需求，低時延、高可靠、廣覆蓋的關鍵網絡基礎設施，是新一代信息通信技術與現代工業深度融合所形成的新興業態與應用模式。5G將有助于實現全系統、全流程、全產業鏈、全生命周期的網絡連接。

有了5G“助力”后，作為網絡，工業互聯網可實現機器、物品、控制系統、信息系統、人之間的泛在聯接;作為平臺，工業互聯網通過工業云和工業大數據實現海量工業數據的集成、處理與分析;作為新模式新業態，工業互聯網將促進智能化生產、網絡化協同、個性化定制和服務化延伸。可以說，5G將成為工業互聯網的重要支撐。

6G將推動信息化社會發展

移動通信是面向商業需求的工程科學，其發展歷程是理論、技術和需求三個要素組成的迭代器系統平穩運行的過程。對三要素的角色和相互作用要有準確理解。找準需求是成功的前提，對理論和技術發展方向形成牽引;理論發展是技術突破的基礎;技術創新是滿足需求的最終執行力。

移動通信將繼續發展，5G相當于為我們開創了新時代，把單純通信的系統變成了與全產業相融合的IT技術。6G將繼續發展，在理論和需求的驅動下，技術繼續演進。從演進邏輯上看，1G到4G是線性的，就是通信速率越來越快。到了5G，人們覺得不能只是提高速率，于是又增加了兩個維度：超可靠和低時延。到了6G，通信智慧和通信空間將會進一步擴展，智能通信和人類未來的關系將需要基于新的技術體制進行研究。

發展6G已經有了相應需求。比如高精密儀器制造、自動駕駛、智能電網控制等。從服務國民經濟的主戰場來看，怎樣使端對端時延完全達到我們要求的范圍，是未來智能制造非常重要的一部分。從服務人民社會生活層面講，全息視頻通話、遠程全息手術、遠程智能養老、沉浸式購物等應用場景，需要主觀信息數字化抽象和測度、Tbps的傳輸速率、幾納秒到幾百納秒級的低傳輸時延、虛實結合對網絡智能化要求等，這些都是5G所不能做到的。

國外也在開展這方面的研究，2018年9月，美國聯邦通信協會（FCC）專員展望6G頻譜、6G無線超大容量、6G頻譜使用如何創新等三大類關鍵技術。2018年11月，諾基亞與奧盧大學、芬蘭國家技術研究中心等合作開啟“6Genesis—支持 6G 的無線智能社會與生態系統”項目。發展可能的6G標準，瞄準無線連接和分布式智能運算等領域，該項目將在未來8年獲得超過2.5億歐元的資助，欲“6G引領”。

國際競爭形勢嚴峻，我國也迫切需要開展6G網絡基礎理論與核心技術研究，工信部和科技部分別成立了專家組對6G進行研究。6G的研究全周期大約是30年，預計到2030年5G的應用將達到峰值，之后6G開始慢慢被使用，2040年前后6G將成為主流。

張平認為，目前來看，6G的應用尚有如搭建人-機-物-靈融合的 6G 全析網絡架構、6G環境下的人-機-物融合機理研究、認知增強的網絡立體感知、6G高性能編碼傳輸方案等很多理論和關鍵技術亟待突破。這就需要我們通過學科間的融合來解決復雜問題，可以借鑒腦科學觀點，以“系統論、信息論、控制論”三論融合方法，對6G-類腦移動網絡（BMN）進行優化設計。通過三論融合，融合客觀信息與主觀信息，構建新型的廣義信息測度理論，解決單個理論無法解決的基礎問題。