信息通信技术的发展趋势

20世纪在人类历史上写下了光辉的一章：1900年波罗的海的一群遇难渔民，通过无线电呼叫而得救，移动通信第一次在海上证明了它对人类的价值；1903年底莱特驾驶自己的飞行器飞上了蓝天，开创了航空交通新领域；1946年世界上第一架计算机诞生，开创了信息经济时代和扩展人类脑力的里程碑；1969年世界上第一个采用存储转发的分组交换计算机网络ARPANET开通，为因特网的高速发展奠定了基础。这些激动人心的伟大发明虽已成为历史陈迹，值此世纪之始，我们还是有必要回顾昨天，总结历史，以便把握今天，展望明天。

　　1 信息通信产业的现状

　　据ITU资料：Infocommunications(信息通信)产业1995年的总产值达到13 700亿美元(见表1)。

表1　1995年信息通信产业的各项组成

　　从表1知，通信业为7809亿美元，占57％；信息业为5891亿美元，占43％。随着时间的推移，后者的比重将超过前者。美国1997年因特网带动的经济收入包括基础设施建设、应用设施、媒体和因特网商务，总计是3010亿美元，提供120万个就业机会。与之相比，美国的汽车业是3500亿美元，通信业是2700亿美元。所以，信息业1997年的发展已超过通信业，低于汽车业。美国的GDP年增长率是2.8％，而因特网经济的增长率是174％。
　　当代的信息通信业有两大热点：一个是因特网，一个是移动网。这两者结合的无线因特网，就会产生巨大的能量，形成新的经济增长点。目前固定电话已经开始向IP电话转移，移动电话的交换系统也必然会IP化，现已成立了3G.IP协会、MWIF论坛等来研究这项技术并且制定标准。
　　
　　1.1 当前国际信息通信产业的现状

　　因特网方面(至2000年底)：

• 全球用户数：5亿户；
  
• 全球主机数：1亿台；
  
• 全球电子邮件数：70 000亿份；
  
• 全球网上交易额：2 000亿美元。

　　移动网方面(至2000年底)：

• 全球用户数：7.34亿户；
  
• 全球GSM网：标准化程度高、进入市场早，是当代最成功的移动通信技术。目前GSM全球移动通信市场占有率为57％，全球共有140多个国家、350多个运营商使用；
  
• 全球IS－95 CDMA网：虽然具有容量大、覆盖好、话音质量高等优点，但标准化程度较低、进入市场晚。目前全球市场占有率约11％，主要集中在北美、韩国、日本等国家。
  　　
  

　　1.2 当前国内信息通信产业的现状

　　因特网方面(至2000年底)：

• 全国用户数：2 250万，其中专线上网的用户人数约为364万，拨号上网的用户人数约为1 543万，同时使用专线与拨号的用户人数为343万；
  
• 全国主机数：892万台，其中专线上网计算机141万台，拨号上网计算机751万台；
  
• CN下注册的域名数：122 099个；
  
• 全国WWW站点数：265 405个；
  
• 全国国际线路的总容量为：2 799M；
  
• 在中国，因特网用户的年增长率高达170％。
  

　　移动网方面(至2000年底)：

• 全国移动电话用户数(主要为GSM网)：8 526万，其中，中国移动用户约6 820万，中国联通用户达到1 700万；
  
• 全国移动交换机总容量已达1.3亿门；
  
• 全国移动信道总数已超过300万个，成为全球第一大网；
  
• 全国IS－95 CDMA网用户数：50万户；
  
• 全国移动电话用户的增量首次超过固定电话。
  

　　2 信息通信技术的特点

　　新技术的驱动力是推动信息通信系统演进的重要因素。一项新技术的出现，往往会造就一代新产品，推动市场的发展。但新技术有无生命力，必须要有恰当的市场定位并接受市场的考验。当前信息通信领域需要积极跟踪和关注以下新技术的发展。

　　2.1 当前信息通信新技术的发展

　　从网络层来看，计算机网、电信网、电视网等加快融合为一体，宽带IP技术成为三网融合的支撑和结合点；VoIP逐渐成熟，并将推动移动话音和数据业务的融合，可以更加广泛地支持移动多媒体业务。

　　20世纪90年代以来，数字化革命带来的深远影响可以概括为3点：一是1994年因特网商业化以后的急剧增长；二是数字化导致的“三网”融合；三是通信体制从电路交换向分组交换转化的体制革命。

　　因特网的一个最重要特点是基础设施和应用是分离的。任何一个人都可以在网上设立一个网页，全世界都可以看到。尽管早期因特网是窄带的、非实时的数据网，由于因特网有这么突出的特点，人们还是开始尝试在因特网上提供话音和各种数据通信以及视频业务。关键问题是如何在IP这种无连接的网上提供端到端的连接，并且能够保证服务质量(QoS)。目前这方面的主要问题已经得到解决，开始出现Everything over IP 即任何一种业务都可以在因特网上实现的局面。因特网不仅可以提供基于Web的新的因特网业务，也可以提供各种传统电信业务，甚至视频传输和广播业务。实际上，从发展趋势看，过去的B－ISDN的概念在逐步消亡，未来的综合业务网将是基于宽带的因特网，这一点目前已经被绝大多数运营商和设备制造商所接受。最近两年产生的一系列全球性的产业重组，无一不是围绕着争夺未来IP市场的竞争。

　　由于经营内容、传输手段和处理方法的数字化，导致了一个行业可以做另一行业的事情，使得过去几个独立的行业--电信业、广播电视业和计算机业之间出现了互相融合的趋势。实际上这个进程早已开始，20世纪80年代，电信业就开始发展窄带综合业务数字网(N－ISDN)，提供话音、数据、视频综合业务，随后又发展宽带综合业务数字网(B－ISDN)；20世纪90年代，广播业也想在有线电视网上做全业务网(FSN)，但这些早期的努力都没有成功。其根本原因是，虽然这3个网出现了融合的可能性，但是由于3个网采用不同的传输技术和协议，要从链路层上来连接这3个网几乎是不可能的。互通互联都做不到，又如何实现融合呢？因特网是网络层上的互联，而不是在链路层上互联。3个网都接受IP协议，因而为三网融合提供了一个结合点，一个共同基础。

　　现代电信网是以话音业务为主进行优化设计，100多年来一直是电路交换，需要一个交换控制中心在通信前先建立连接。它有3个特点：面向连接、电路交换、时分复用。而更古老的通信方式--邮政通信交换的是信件，邮局按地址选择邮路递送即可，不必建立连接。因特网采用邮政交换方式，将数据组装成分组(信包)，网络上的路由器根据分组头中的终点地址选路传输，也是无连接的。与传统电信网不同，因特网的3个基本特点是：无连接、分组交换、统计复用。在网络层互联，只用一个IP协议就解决问题了。至于链路是什么技术、什么媒体都没有关系，从而避免了在链路层互联的困难。这使因特网出现了爆炸式的增长。多少年来想搞综合业务，就是网络联不起来。所以说，IP为三网融合提供了一个结合点，从而产生从电路交换向分组交换转化的体制革命。

　　从空中接口来看，面向移动数据业务的2.5G过渡技术日益活跃，并走向成熟，其中GPRS因为其突出的优点，而成为GSM向第3代的主要过渡技术；移动因特网接入业务前景看好，并开始进入实用阶段，移动终端上网已成为人们关注的焦点，针对这一应用提出的WAP(无线应用协议)技术，已引起了全球的普遍关注。软件无线电，高频谱效率多址码，时空联合处理技术，现代编码/调制技术(包括各类语音、图像的数字压缩技术以及如Turbo码和R－S码等新型的信道编码技术)，多用户检测和干扰抵消技术，智能天线等都是值得我们高度重视的关键技术。

　　2.2 摩尔定律与超摩尔定律

　　在信息通信领域新技术的发展速度一直到21世纪前期，微电子器件仍遵循摩尔定律： 每隔18个月芯片上的元件密度加倍；每隔18个月处理机速度加倍；每隔18个月芯片成本减半。而网络发展则遵循着超摩尔定律：每隔6个月数据通信量加倍；网络容量的年增长率超过78％。

　　2.3 2010年前可能出现4个超过

　　由于新技术的驱动，预计2010年前可能出现4个超过：

• 数据超过话音--信息需求。发达国家在3年内数据业务将超过话音业务，而且10年内数据业务将占到90％甚至95％的比重；全球网上交易额2003年将超过12 000亿美元。
  
• 分组超过电路--经济需求。下一代骨干网面临整体的转换，电路交换通过与分组交换融合，终究要被分组交换所取代。数据分组网络将降低运营商的运营成本，其原因在于不必为一次呼叫提供一个专用电路。估计1998年1兆位数据的传输成本为37美分，而到2002年利用分组交换技术提高效率以后将使成本降低到10美分，到2004年通过新一代网络技术可降低到4美分。
  
• 软件超过硬件--技术需求。软件无线电技术可用不同软件来实现不同无线电设备的各种功能，可任意改变信道接入方式或调制方式，利用不同软件即可适应不同标准，构成多模手机和多功能基站，具有高度的开放性和灵活性。软件无线电技术的出现，使无线通信的发展经历了由固定到移动，由模拟到数字，由硬件到软件的3次变革，使得信息通信设备由硬件为主到硬件 ＋ 软件以至软件为主。
  
• 移动超过固定--个性需求。移动通信的用户数、业务量和网络基础设施均将全面超过固定通信。目前移动通信的业务收入已占电信业务收入的40％，而且还在继续上升。全球2000年的移动通信用户达到7.34亿，芬兰已经成为第一个移动电话普及率超过固定电话的国家，中国深圳、厦门两市的移动电话数业已超过固定电话数。据预测2003年，具有上网功能的手机和移动终端将超过上网PC机的数量。2004年，固定电话用户和通过固定方式或移动方式上网的因特网用户将同时达到10亿。2015年，移动电话用户将达到24亿。历史上固定用户达到10亿花了130年，而移动通信只花了21年。移动通信正从当初固定通信的一种补充和延伸手段，逐渐发展成一个独立承载业务的主要网络。

　　3 信息通信技术的发展趋势

　　3.1 因特网的发展趋势--电信级因特网

　　世界走向互联，各种各样的网络使得不同国家和地区的人及机器紧密联系在一起，从而走向大联合。因特网爆炸性发展，以Web应用为代表的IP数据通信快速增长，并正在改变人们的社会、文化、经济生活方式，带动形成新的网络经济。下一代因特网将是高速、宽带、可支持全业务、不面向连接、无复杂流程的混合网结构，具有可管理性、可维性、能保证服务质量的电信级IP网，形成一个不依赖无线接入网或其它接入的全球单一全IP网结构。

　　信息化社会需要高速传输信息，为高速存取、处理、加工并利用信息提供高速公路；把声音、数据和图像的传输逐步融为一体--多媒体；把信息从单向传输变为双向甚至多向的交流--交互式；把现有分离的电信网、计算机网和有线电视网在更高的层次上加以综合，形成新一代统一的信息网，作为工业、商业、金融、教育、科研、卫生、文娱和国防等等领域信息服务的载体。

　　未来的核心网主要是一个运行IP的光网，未来的接入网主要是一个运行IP的无线网。这一过程在最近5年将引发一场通信体制的革命。Everything over IP，IP网将成为基础网。

　　3.2 移动网的发展趋势--移动无线因特网

　　移动通信业务和技术呈现出从传统的话音领域向数据领域和宽带多媒体领域转变的态势。当前信息通信领域的两大热点??移动网与因特网必然要走向融合，移动通信与IP通信的融合将开创信息通信业发展的新纪元。下一代移动通信网将是高速、宽带、可支持多媒体业务，适用于所有移动运行环境的移动无线因特网。

　　移动无线因特网不是移动电话技术和因特网技术的简单凑合或叠加，它是在创新理念指引下的一项高技术集成，是通信与计算机融合的又一次升级。

　　移动电话与因特网的融合，不仅实现了两大技术的优势互补，而且还在很大程度上改变了旧通信的观念和网络访问的基本规则。它使得移动电话能在因特网上得到延伸，也就是说，移动终端不仅有通信功能，还将有作为网络终端，从因特网这个信息的汪洋大海中自由获取信息的功能。移动通信与定位技术相结合，具有移动体自动定位功能，因特网将为人们提供一种“活”的地图，使人们不致迷途。这对于移动电话来说真是如虎添翼，注入了无限的生机和活力。

　　而另一方面，因特网与移动电话的融合，使因特网摆脱了“物理性束缚”，即用户不再受自身所处位置的限制，可以更自由地获取网上信息。传统的“上网”方式将改变成为网络主动寻找用户，并能投其所好，将所感兴趣的信息及时提供给用户。这无疑是一场革命性的变革，它必将对移动办公和移动电子商务等的广泛应用起到催化作用。

　　3.3 移动无线因特网前景

　　移动无线因特网将分3步发展：

　　第一步：人与人之间的通信

　　从人被束缚在电话机旁的固定通信转变为人与人之间的移动通信正在进行之中。无线手机的使用成为有史以来发展最快的通信革命。在提供更丰富的语音、数据和多媒体功能的同时，无线手机的体积将会越来越小，重量越来越轻，功能越来越强，价格越来越低，必将为个人通信的普及创造条件。个人通信是一种以无线接入技术为手段，以因特网为基础的面向个人的移动多媒体通信。初期的个人通信，由于受频谱资源的限制，其业务将以话音、数据等窄带业务为主，随着毫米波的开发、无线电通信技术的进步，才可能拓展到图像等宽带业务，实现个人多媒体通信。个人通信的业务将从满足业务工作需求向满足大众生活需求过渡，可以预计，它必将具有巨大的潜在市场。人与人之间的个人通信服务的普及率预计未来将超过全球人口60％。上世纪末，全球人口已达60亿，那么21世纪移动通信用户将可能超过40～50亿之多。

　　第二步：人与机器之间的通信

　　这一转变刚刚开始。支持客户机/服务器接入因特网和内特网的无线设备已经出现。随着全球因特网和无线接入网的扩展，以及随之而来的新的多媒体和基于定位基础上的服务的出现，活动的人与固定或移动的机器之间通信的需求会日益增长。例如，外出人员用移动终端控制日用家用电器的开关运行等等。预计未来无线设备市场渗透率将会超过全球人口的90％。

　　第三步：机器与机器之间的通信这一转变将使全球无线设备在如下领域提供自动服务：遥控、监视、自动化、批处理、异地备份、web缓存、多播馈送、数据库同步、地/空数据库映射、天体成像、生物信息传递、售卖、财产追踪、银行业务、经纪人服务、公共事业以及家庭智能用品等。最近出现的蓝牙技术已初露端倪，可以适用于家域网内机器之间的连接。这种使固定的或移动的机器之间通信的技术极具潜力，预计未来普及率甚至会超过全球人口300％。

　　在新的世纪里，中国实现信息化的使命光荣而又艰巨，这是极富挑战性的伟大事业，任重而道远。千里之行，始于足下，我们只有脚踏实地，大力加强创新工程研究，深入了解信息通信的特点与发展趋势，不失时机地加速开发中国技术体制标准的第3代移动通信系统，形成产业，开拓市场，建设全国移动无线因特网，努力促使中国国民经济的发展和社会的信息化，迎来新的发展高潮。

参考文献

1 Mobile Wireless Internet Forum:Architecture Principles Technical Report MTR－001,
Feb 2001
2 Mobile Wireless Internet Forum: Layered Functional Architecture Draft Technical Report MTR－003, Aug 2000
3 李进良.个人通信.北京:人民邮电出版社,1999

[摘要] 20世纪信息通信产业高速发展。预计21世纪前期，摩尔定律仍起作用，即将出现数据超过话音，分组超过电路，软件超过硬件和移动超过固定等4个“超过”现象。当前的两大热点移动网与因特网必然要走向融合，移动无线因特网将有着光辉的前景。

[关键词] 信息通信 移动通信 因特网 摩尔定律

[Abstract] Infocommunications industry has undergone rapid development in the 20th century and now the world is changing into an information society. The Moore;s law may still work in the early part of the 21st century. It can be predicted that data service will exceed voice service, packet switching will replace circuit switching, software will get more advantages in applications than hardware, and the number of mobile telephone users will exceed that of fixed telephone subscribers. As two booming networks, now the mobile network and the Internet are destined to converge in the future, and the mobile wireless Internet will have a bright future.

[Keywords] Infocommunication Mobile communication Internet Moore;s law