目前的移動通信行業4G、5G再往後發展，未來的發展趨勢在哪裡呢？

02-04

之前聽一個講座，說目前的4G都是3G往後演進的成果，速度和安全性都有顯著提升。
但移動端畢竟不像桌面電腦有那麼多功能，網速不斷的追求作為移動通信未來發展趨勢是不是並不合適？
另外對於民用通信的安全性也不是那麼有嚴格需求，安全性上還能做文章嗎？
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目前的移動通信行業4G、5G再往後發展，未來的發展趨勢在哪裡呢？還有哪些地方可以做文章呢？

關於第一問，首先我們的智能手機的功能性已經不想以往那樣僅限於上網、收發郵件那麼簡單，現在我們會使用手機收看在線視頻，玩網路遊戲，未來也會作為 VR/AR 頭盔的顯示介質進行使用。而高質量的 4K 視頻流以及 360° VR/AR 內容都需要巨量的數據傳輸。目前 4G 網路的還無法勝任這樣的數據傳輸，因此提升網速勢在必行。而在未來，隨著雲服務的不斷完善，加上現在越來越多的 PAD、筆記本電腦等大尺寸屏幕能夠通過插入 SIM 卡直接使用無線網路進行辦公或者使雲端硬碟等操作，因此未來用戶對網速的要求只會不斷增加。

第二問，隨著無線通信區域全球化，有組織黑客進行的跨地域攻擊在未來也將會越來越頻繁，加上在未來我們的經濟行為也將越來越依賴網路（比如便利店的免現金支付、以及網上購物甚至海淘等），如果不繼續對民用通信網路加強安全防護，那麼可預見的損失將不僅僅是一個賬號密碼這麼簡單。

至於最後一個問題，也就是題主在問題上提出的問題，目前可以確定的是，4G 將會逐漸演化成 5G，並且隨著 5G 的到來，以及 Qualcomm 和全球通信企業對用戶需求的預判，5G 技術將會作為一種通用性技術為未來的個人生活以及各個行業帶來巨大變革。

5G 的特性之一就是擁有很高的靈活性，它能夠使用多個頻譜，為不同需求的設備提供服務。加上 5G 在未來將會擁有的高覆蓋率和穩定性等優點，5G 網路將會為更多行業帶來改變。

除了為個人無線通信服務提速，5G 還會對包括室內/外無線寬頻部署、企業團隊培訓/協作、VR/AR、資產與物流跟蹤、智能農業、遠程監控、自動駕駛汽車、無人機以及工業和電力自動化等 21 個領域造成影響。（IHS Markit《5G 如何影響經濟》）

但是若將眼光放的更長遠一些的話，從技術成熟度的焦點考慮，目前還沒有發現特別清晰的技術。

未來一定會出現新的通信系統，也可能會在諸如網速或者穩定性上超越 4G 、5G ，但新的系統設計目標目前是沒有辦法確定的。

新的通信系統由 Use Case 驅動，即根據用戶潛在需求進行設計，而並非傳統的由技術進行驅動，不過就目前而言，移動互聯網的演進還是無線通信的發展方向之一。

總體而言，因為沒有辦法預見5G之後的 Use Case，所以無法預測系統設計目標。

網路資訊理論：普適信道條件下的超過三節點的可達容量區域的閉合表達式，可達到該界的手段，比如編碼、時延、路由、功率等的優化。該方向從P R Kumar的那篇文章開始後如火如荼，吸引了一大批資訊理論高手來探討，但是目前得到的結論大部分都是一些界，這些界的鬆緊不好評斷，要麼得到的是特殊信道和網路條件下的閉合表達式，不具備普適性。

網路層信息安全和隱私：目前很多基於無線通信的安全和隱私是直接借用傳統計算機網路的分析方法，無線通信同計算機網路有著本質的區別，信道的開放式、計算能力的有限性、信道的時變特性，這個時候如何從無線通信本身出發考慮安全和隱私，而且這其中隱私是比安全還重要的且難的方向。目前很多安全和隱私的分析都是針對特定的網路，比如VANET, smart grid,DTN等，如何從無線通信本身的特點來分析是個值得研究的問題。

物理層安全：目前這個方向也比較熱門，主要分為兩個流派，一類是傳統的資訊理論角度來分析安全容量，當然超過3節點的通信容量本身就是沒解決的問題。一類是從經典的信號處理角度出發，設計一些協議來實現這樣的物理層安全。

干擾對齊：干擾對齊能夠從數學上解決資源的切蛋糕利用的局限性，從自由度的角度來分析可用資源的刻畫，然後很多基於數學空間理論的分析在數學黎曼本身就是沒解決的問題，比如預處理的數學理論結果應該是一個不變的非平凡子空間，這個空間的尋找在數學上也是值得研究的。

能量有效性：一講到能量，這是無線通信裡面比較根本的問題，很多技術都是針對能量本身提的，之前我們是考慮能量的一維特性，那就是能量的消耗，現在我們有能量捕獲的概念，這拓展了能量的維度，在有進有出的情況下，如何去評價能量有效性，並且達到這個能量有效性是個有意義的話題。

軟體定義網路：以前SDR啊 CR啊很火，那是從底層的適變性拓展性兼容性等角度來分析的，現在為了更好的實現網路融合，SDN很火，把傳統網路中的數據平面和控制平面分離，從業務本身來出發來選擇網路，而不是以前的有什麼樣的網路決定了什麼的業務。統一由一個控制平面來調度，打破傳統的網路間的區分，這是一個很了不起的想法。因此這裡面的很多關鍵技術是很值得研究的。

量子計算對傳統技術的衝擊：現有的所以加密解密方式看似有很好的性能，但是一旦量子計算達到了很高的水平，現有的密碼體制統統作廢，那對現有的各種網路的影響會怎樣？這是個很知道深思的問題

深海深空通信 ：水下通信一直是個比較難的問題，要麼靠聲吶要麼靠激光，這些都是本身就有很多局限性的，水下信道的建模，容量的分析等等都是難題。深空的話主要是超長距離大時延，以及一些星體遮擋啊各種射線和太陽黑子的影響等等導致信道的特性十分惡劣，同時很難進行大規模組網，因為深空的東西都是在運動的，那些相對靜止的穩定點比如拉格朗日點就那麼多，如何進行組網，這中間的調製啊編碼啊路由啊都是大問題。底層的大口徑天線和微弱信號檢測和接收也是難題。

業務的建模和預測：如果一個網路能對所承載的業務進行很精確的建模和預測，那麼會大大提高網路的效率，但是業務的產生大部分是由人產生的，這個時候的建模和預測就很難單單從物理上去分析了，地域時間人群等等都會產生影響。

機器學習對無線通信的影響：我們以前提的CR啊 SDR啊之類的很多都類似於人工智慧，自我學習自我成長的機制是一個趨勢，但是無線通信的信道條件，網路結構相當複雜，相當於傳統計算機網路而言，有很大的不確定性，如何從無線通信的角度去闡述機器學習，學習什麼？不確定因素的建模等等都是難題。

毫米波通信的信道建模：太赫茲傳輸這些技術讓人眼前一亮，但是頻率那個高，很多現象也跟著出現了，各種吸收和損耗，如何進行建模是個難題

納米通信：這個概念是近幾年開始火的，從微觀的角度去分析和利用這些特性，這裡面的天線啊調製啊信道建模啊容量分析啊統統都是新領域，同時借鑒細胞和病毒傳播機理的無線通信體制的設計，這個也是劃時代的。因為靠晶體硅的時代應該要到極致了，不然很多計算能力就上不去了。

社交網路：基於小世界現象的社交網路的分析是一個很有趣的問題，因為六度分割理論本身就很有意思，對他的精確數學描述和物理映射將會是一個難題，這個直接決定了社交網路的理論基礎。

個人看法，就是無限移動性。3G也罷，6G也罷。甚至LIFI。要的是統一的移動性協議。無論啥網都能保持持續在線。