信息通信技术发展趋势展望

信息通信技术发展趋势展望

王青容

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【摘要】为了更好推动通信技术发展与普及，本文将围绕国家发展战略，结合行业发展需要，对信息通信领域未来3~5年发展趋势和重点技术进行分析和预判。

【关键词】信息通信技术；发展趋势；展望

2020年4月28日，中央提出，要部署加快推进信息网络等新型基础设施建设，推动产业和消费升级。新基建九大行业，包括5G、物联网、工业互联网、卫星互联网、人工智能、云计算、区块链、数据中心、智能计算中心，成为业界关注的焦点。

1. 信息通信技术发展趋势

1.1基础理论研究进度加快

香农定理、摩尔定律逐步逼近理论极限，各类数字技术不断冲击自身发展天花板。随着5G的发展，我们很快将逼近香农定理的理论极限，即可靠数据传输速率的上限值；随着石墨烯、自旋晶体管、3DIC等新技术的兴起，集成电路已经无法严格按照摩尔定律向前发展，进入了“后摩尔时代”。新原理、新材料、新工艺等革新实用仍需探索，量子计算、类脑技术等新技术也亟待创新突破。过去几十年，在基础理论的支撑下，信息通信技术取得了丰硕的成果，5G、6G时代，基础理论研究需要更多的创新突破。

1.2新技术新业态层出不穷

20世纪后半叶，科学技术以惊人的速度和空前的规模向前发展，并正在经历着一场深刻的革命。就信息通信领域而言，从1G到5G、6G，从本地计算到云计算、边缘计算，随着千行百业数字化转型的提速，信息通信技术变革也在不断加速。工业和信息化部副部长刘烈宏在三家运营商2021年工作会议上提出，要加快5G技术创新，加强芯片、终端模组、边缘计算、网络切片等关键技术研发攻关，大力推进6G愿景和需求研究，加强关键技术预研和储备[1]。

1.3新兴前沿交叉领域开拓部署

信息通信技术正处于深度融合、系统创新、智能引领的重大变革期，以5G、人工智能、物联网为代表的新一代信息通信技术与航空航天、国防、海洋、天文以及生命科学等新兴领域融合创新，工业互联网、能源互联网、新型智慧城市等的建设如火如荼。此外，哲学与人工智能的交叉融合，也是伦理学家、科技人员需要共同面对的问题。

1.4空天地一体化成为重要趋势

随着信息通信技术的发展，交通、能源、环保等行业对信息化的要求也越来越高。6G能够提供无缝覆盖的泛在无线连接和情景感知的智能服务与应用，将突破地面网络限制，实现地面、卫星、机载网络和海洋通信网络的无缝覆盖，即空天地一体化的通信网络，延伸信息服务的广度和深度。在空天地一体化网络建设中，低轨卫星是技术门槛较高的部分。当前，全球性卫星导航系统已建成，卫星互联网或将成为下一个建设重点，卫星通信的国产化，不仅将填补各行业的通信需求，也将强化我国军队的卫星通信水平。

2. 技术趋势预判

2.1全频谱通信

随着移动通信技术的不断发展，人们对于频谱资源的需求越来越大。目前6GHz以下的频谱资源已经分配殆尽，26GHz、39GHz的毫米频谱频段也已经分配给5G使用，需要研究其他频段，以满足通信网络发展的需求。2020年11月，在2020全球移动宽带论坛期间，华为发布了支撑“1+N”的5G全系列解决方案，全频谱向5G演进，以中频大带宽为核心构筑一张普遍覆盖的宽管道基础网；利用其他频段构筑差异化优势，实现N维能力按需叠加。

未来需要综合考虑成本和需求，分场景有效使用各类频谱资源，考虑太赫兹、可见光、毫米波等全部频段的深度融合组网。太赫兹波是电磁波中唯一尚未完全开发的频段，以其独特的光谱特征、重大的科学研究价值和广泛的应用前景，成为世界科技领域前沿研究热点之一；可见光通信是可以直接在空气中传播光信号的通信方式，它可以有效避免无线电通信电磁信号的泄露，是各国竞相角逐的下一代核心通信技术[2]。

2.2卫星互联网

作为新一代的空间信息基础设施，卫星互联网是一个全球重资产配置的产业，国际上轨道和频段稀缺资源争夺激烈，2020年，FCC正式授权亚马逊Kuiper低轨宽带星座，该星座计划部署共计3236颗卫星。国内低轨卫星星座计划主要包括鸿雁星座、行云工程、虹云工程、天象星座等，卫星互联网已经上升为国家战略工程。未来重点研究方向包括，一是要构建空天地一体化网络安全保障，有效应对身份认证、安全传输等多种威胁；二是日益紧张的频谱空间资源已经成为制约卫星通信发展的重要因素，高通量卫星不断增长的需求将推动卫星通信向频率更高的Q/V频段发展；三是卫星互联网将助力实现全覆盖新型应用，包括生态环境保护、灾害预警、电力设施及线路的实时布控等。

2.3先进计算

近年来，我国数据环境在各类应用场景爆发之下发生深刻变化，海量数据向异构化、多模化、泛在化等形态演进发展。当前晶体管尺寸与密度已逼近极限，经典计算系统通过工艺制程的微缩提升性能的空间有限。未来先进计算将从体系结构上进行创新，从材料、架构、软件等方向多路径演进。未来重点发展方向包括超级计算、量子计算、边缘计算、人工智能等。超级计算是衡量一个国家科技水平和创新能力的重要标志，未来要重点突破芯片、系统和应用软件等核心技术，实现自主可控；量子通信和量子计算是各主要科技大国重点抢占的战略技术高地，目前我国在关键技术研发方面与国外相比仍然存在一定差距；边缘计算目前是当前学术和产业界的研究热点，要重点解决多源、异构、异地性以及数据隐私与信息安全等问题。

3.相关意见和建议

3.1加大基础研究投入

党的十九届五中全会提出要“加大研发投入，健全政府投入为主、社会多渠道投入机制，加大对基础前沿研究支持”，明确了科技投入的重点和方向。在加大政府科技投入的基础上，引导信息通信龙头企业、重点高校、科技社团、联盟组织等，布局基础研究，科学利用“揭榜挂帅”等方式，自上而下健全支持基础研究、原始创新的体制机制，探索多元化科技投入方式，提高科研项目申报质量，加强成果管理。

3.2研究坚持需求导向

习近平总书记在科学家座谈会上强调，研究方向的选择要坚持需求导向，从国家急迫需要和长远需求出发，真正解决实际问题。以网络强国战略需求导向和问题导向，明确研发方向和目标，精准解决信息通信关键领域的“卡脖子”问题，在若干技术领域取得重大突破，掌握科技发展的主动权。各级政府、企业、高校和社团组织，要坚持面向需求和问题的科技项目选题机制，培养一批技术过硬、有前瞻性、创新性强的专家人才队伍。

3.3加快交叉学科布局

未来，多学科汇聚及科技跨界融合将成为常态。面向量子计算与环境科技创新、精准医学等学科交叉，计算科学、人工智能与脑科学、神经科学融合创新等重点方向，加紧布局。高校及科技社团组织，要合理制定和调整学科布局规划，建立和完善学科、人才、科研一体化的创新生态系统，确保能够为相关技术和产业发展提供智力支撑。

3.4智能网络

人工智能、大数据、云计算等IT技术的发展，对无线网络有重大影响，也为无线网络带来更强大的能力。中国移动提出，大数据、人工智能、数字孪生、工业互联网、智能制造、区块链、分布式结构等的融合，将驱动网络架构变革和网络能力升级，助力全社会、全领域数字化。中国电信引入AI、大数据和智能中台等概念，推进网络架构重构，打造简洁、敏捷、开放、集约、泛在、高速的新型网络。未来将进一步加强网络技术研究，创建强大的新一代信息基础设施。在企业数字化转型方面，打造具有运营商特色的智慧中台，包括技术中台、业务中台、数据中台、AI中台和能力运营中心等。在网络运维方面，利用数据和算法进一步提高运维的自动化和效率，异常检测、故障定位；在网络体系方面，从离散的专业网向虚拟化、软件化、云化的云网一体化架构转变。

【参考文献】

[1]孟亚洁,武林.信息通信技术发展趋势展望[J].中国电信业,2021(02):12-15.

[2]全锦松.信息通信技术的基本原理及发展趋势分析[J].数字通信世界,2018(07):133.