移动通信的创新与发展

刘诗扬

5G应用当前应该聚焦五大重点领域，即VR/AR、医疗健康、工业互联网、无人机以及车联网

我国已经进入以互联网、大数据、人工智能、区块链等技术为代表的新一代信息技术革命蓬勃发展的时期，智能产业快速发展，对经济发展、社会进步、国家治理产生了巨大深远的作用。中国工程院院士张平指出，新一代前沿技术与实体经济的深度融合，从根本上改变了经济的发展方式，是当前创新发展的重要动能。

移动通信的由弱到强

我国移动通信在1G、2G时代是跟随国外在做;到了3G时代，我们有了突破，有了中国自己的标准;4G时代，我国与国外实现了同步;而到了5G时代，中国的技术实现了领先，表现在两方面，一个在创新链，一个在产业链，创业链围绕产业链服务。4G时代应用非常多，像BAT等，都是很好的应用范例。互联网+移动通信，构成了生态，这些应用做得非常成功。

移动通信网络和终端整機设备涉及元器件和芯片种类很多，基带、射频器件、光器件等是关键核心。总体上看，芯片产业和基础软件支撑了移动通信产业，从细分领域上看，包含整机系统和零部件，我国的元器件水平正在逐步赶上国际先进水平。

移动通信产业价值链长，辐射带动能力强，能够带动上游基础产业快速发展。目前，我国在产业应用服务方面做得非常好。系统设备全球领先，华为、中兴已成为全球领先的通信设备制造商;元器件国产化率持续提升，京东方、天马进入全球前五，天线和基站部分器件由主要依赖外国到全部国产;国产智能手机迈向中高端，华为、小米、OPPO进入全球智能手机出货量前五;集成电路产业快速升级，海思和紫光跻身全球IC设计公司前十。

当前，我国移动数据流量增长达到了新水平，移动数据流量，从2013年到2018年，年复合增长率为122%。2018年前11个月，移动数据流量同比增长达到194%，11月中国的人均DOU达到5.79GB，是2017年同期的2.42倍，根据预测，移动数据流量的快速增长还将持续。

从全球视野看，整个态势发生了很大变化，移动通信形成了新格局。习总书记在2016年全国“科技三会”上讲话指出，移动通信等工程技术成果，为我国成为一个有世界影响的大国奠定了重要基础。

5G开启移动物联新时代

和4G相比，5G不是单纯的越来越快，而是综合未来市场趋势、用户和业务需求，有更高的体验速率、接近零时延、海量设备连接、高流量密度、更高的移动速度。同时，从可持续发展（频谱、能源、成本等）角度考虑，需要更高的频谱效率，更低单位比特成本，更高的能效。这些就是5G在性能和效率层面所面临的主要挑战。

5G意味着全新的网络架构，至少十倍于4G的峰值速率、毫秒级的传输时延和百万级的连接能力，5G将成为引领数字化转型的通用目的技术，开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代，成为经济社会数字化转型的关键使能器。5G将会把移动通信从单纯的通信变成行业里的应用、信息产业里的应用，特别是在智能制造方面的应用，将是最大的变化，因此，大家对5G充满期望。

5G的关键技术，包括大规模天线、新型多址接入、新型多载波，先进调制编码、超密集组网、高频段通信等无线关键技术以及与具体应用相关的按需提供网络功能、网络切片、边缘计算、云化基础设施等全新网络架构。

这套网络体系，构成了安全的新挑战，因为安全不再是人和人之间的，而是人和物、物和物之间的。所以我们需要重视六大关键安全能力，即统一的认证架构、多层次的切片安全、面向业务的安全保护、多样的安全认证管理、开放的安全能力以及按需的隐私保护。

张平认为，5G将成为推动各产业发展的加速引擎，催生更多新兴需求和服务。特别是5G+ICT新技术以及5G+产业数字化，构成了新的垂直应用。当前应该聚焦五大重点应用领域，即VR/AR、医疗健康、工业互联网、无人机以及车联网。

需要重点提一下5G在工业互联网领域的应用。工业互联网是满足工业智能化发展需求，低时延、高可靠、广覆盖的关键网络基础设施，是新一代信息通信技术与现代工业深度融合所形成的新兴业态与应用模式。5G将有助于实现全系统、全流程、全产业链、全生命周期的网络连接。

有了5G“助力”后，作为网络，工业互联网可实现机器、物品、控制系统、信息系统、人之间的泛在联接;作为平台，工业互联网通过工业云和工业大数据实现海量工业数据的集成、处理与分析;作为新模式新业态，工业互联网将促进智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸。可以说，5G将成为工业互联网的重要支撑。

6G将推动信息化社会发展

移动通信是面向商业需求的工程科学，其发展历程是理论、技术和需求三个要素组成的迭代器系统平稳运行的过程。对三要素的角色和相互作用要有准确理解。找准需求是成功的前提，对理论和技术发展方向形成牵引;理论发展是技术突破的基础;技术创新是满足需求的最终执行力。

移动通信将继续发展，5G相当于为我们开创了新时代，把单纯通信的系统变成了与全产业相融合的IT技术。6G将继续发展，在理论和需求的驱动下，技术继续演进。从演进逻辑上看，1G到4G是线性的，就是通信速率越来越快。到了5G，人们觉得不能只是提高速率，于是又增加了两个维度：超可靠和低时延。到了6G，通信智慧和通信空间将会进一步扩展，智能通信和人类未来的关系将需要基于新的技术体制进行研究。

发展6G已经有了相应需求。比如高精密仪器制造、自动驾驶、智能电网控制等。从服务国民经济的主战场来看，怎样使端对端时延完全达到我们要求的范围，是未来智能制造非常重要的一部分。从服务人民社会生活层面讲，全息视频通话、远程全息手术、远程智能养老、沉浸式购物等应用场景，需要主观信息数字化抽象和测度、Tbps的传输速率、几纳秒到几百纳秒级的低传输时延、虚实结合对网络智能化要求等，这些都是5G所不能做到的。

国外也在开展这方面的研究，2018年9月，美国联邦通信协会（FCC）专员展望6G频谱、6G无线超大容量、6G频谱使用如何创新等三大类关键技术。2018年11月，诺基亚与奥卢大学、芬兰国家技术研究中心等合作开启“6Genesis—支持 6G 的无线智能社会与生态系统”项目。发展可能的6G标准，瞄准无线连接和分布式智能运算等领域，该项目将在未来8年获得超过2.5亿欧元的资助，欲“6G引领”。

国际竞争形势严峻，我国也迫切需要开展6G网络基础理论与核心技术研究，工信部和科技部分别成立了专家组对6G进行研究。6G的研究全周期大约是30年，预计到2030年5G的应用将达到峰值，之后6G开始慢慢被使用，2040年前后6G将成为主流。

张平认为，目前来看，6G的应用尚有如搭建人-机-物-灵融合的 6G 全析网络架构、6G环境下的人-机-物融合机理研究、认知增强的网络立体感知、6G高性能编码传输方案等很多理论和关键技术亟待突破。这就需要我们通过学科间的融合来解决复杂问题，可以借鉴脑科学观点，以“系统论、信息论、控制论”三论融合方法，对6G-类脑移动网络（BMN）进行优化设计。通过三论融合，融合客观信息与主观信息，构建新型的广义信息测度理论，解决单个理论无法解决的基础问题。