- 卫星互联网:构建天地一体化网络新时代
- 申志伟等编著
- 2535字
- 2022-08-16 17:10:33
1.1 新基建的沿革
随着政府、科研机构、企业等推动新一代信息技术进一步发展,与卫星互联网融合的5G、人工智能、区块链、大数据、量子计算等新技术也取得了长足发展,按照其各自特点,与卫星互联网相融合的新基建的沿革可划分为酝酿期、发展期和应用期。
1. 酝酿期:提出概念或形成专业术语
1)卫星互联网
卫星互联网通过卫星为全球提供互联网接入服务。卫星互联网早在20世纪90年代就已经出现提供通信和网络服务的卫星星座,包括美国铱星(Iridium)、全球星(Globalstar)、轨道通信卫星(Orbcomm)等。多家公司曾试图建立一个天基网络,销售独立的卫星电话或上网终端,与地面电信运营商争夺用户[1]。
2)5G
2015年6月,国际电信联盟明确了5G的名称、发展愿景和技术时间表等关键内容,并指出了5G的主要应用场景。
3)人工智能
1956年夏,麦卡锡、明斯基等科学家开会研讨“用机器模拟人的智能”,首次提出“人工智能”概念,标志着人工智能学科的诞生。互联网网络技术的发展加速了人工智能的发展,促使人工智能走向实用化。典型的标志性事件为“深蓝”超级计算机战胜了国际象棋世界冠军加里·卡斯帕罗夫。
4)区块链
区块链概念起源于比特币。2008年,中本聪发表《比特币:一种点对点的电子现金系统》[2]一文,详细阐述了基于P2P(Peer to Peer)网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等电子现金系统的构架理念,这标志着比特币的诞生。两个月后,比特币理论存储实践。2009年第一个序号为0的创世区块诞生,随后序号为1的区块诞生,序号为1的区块与序号为0的区块连接形成了链,标志着区块链的诞生[3]。2014年,“区块链”作为关于去中心化数据库的术语引起关注。
5)大数据
《自然》杂志于2008年9月推出名为“大数据”的专刊。从2009年开始,“大数据”成为互联网行业的热门词汇。2011年6月,麦肯锡公司率先发布关于大数据的报告,该报告对大数据的影响、关键技术和应用领域等进行了详尽的分析,并得到各行各业的高度重视。此后,大数据应用正式拉开序幕。
6)量子计算
量子计算概念最早由阿贡国家实验室提出,其核心理念为二能阶的量子系统可以用来仿真数字计算。费曼于1981年勾勒出以量子现象实现计算的愿景。直到1985年,牛津大学提出量子图灵机的概念,量子计算才开始具备数学的基本形式。
2. 发展期:上升为国家战略,各国纷纷布局新一代技术高地
1)卫星互联网
卫星互联网以“铱星”星座系统为代表,主要作为地面通信手段的补充。目前,国内外多家企业提出了基于低轨道卫星的互联网星座计划,部分企业已进入密集部署状态。
2)5G
2019年6月,工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通和中国广电发放5G商用牌照。目前,我国5G中频段系统设备、终端芯片、智能手机等产业处于全球第一梯队,完全具备了5G商用部署的条件。
3)人工智能
2016年8月,国务院发布《“十三五”国家科技创新规划》,明确了人工智能成为新一代信息技术发展的主要方向。2017年7月,国务院颁布《新一代人工智能发展规划》,该计划包含了研发、工业化、人才发展、教育和职业培训、标准制定和法规、道德规范与安全等方面的战略。该规划的总体目标是到2030年,中国人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平,成为世界主要人工智能创新中心。
4)区块链
2016年,国务院印发《“十三五”国家信息化规划》,将区块链技术列为战略性前沿技术。2018年,《工业互联网发展行动计划(2018—2020年)》发布,鼓励区块链等前沿技术在工业互联网中的应用与探索研究。2019年,区块链技术正式上升为国家战略层面。
5)大数据
2014年,大数据首次被列入中央政府工作报告。2015年,“十三五”规划提出“实施国家大数据战略”。2017年,十九届中央政治局第二次集体学习时强调实施国家大数据战略,加快建设数字中国。
6)量子计算
1994年,贝尔实验室的应用数学家首先提出利用量子计算可以在很短的时间内将整数分解成质因子的乘积[4]。自此,建造一部量子计算机来执行这些量子算法,便成为物理学家的首要任务。光子的偏振、腔量子电动力学、离子阱及核磁共振等多种量子系统都曾被作为量子计算机的基础架构。考虑系统的可扩展性和操控精度等因素,2017年,离子阱与超导系统从众多基础架构中脱颖而出。
3. 应用期:技术落地及新技术之间的融合
1)卫星互联网
卫星互联网旨在为全球用户提供干线数据传输和蜂窝数据回程业务,卫星网络将作为地面网络的补充,并将地面电信运营商作为其客户和合作伙伴。例如,O3b中轨道卫星星座和已经成熟的高轨高通量卫星星座数据传输速率已经大大超过了“铱星”和“全球星”系统。虽然其系统容量无法与地面通信手段相比,但对于地面设施无法覆盖的地区,已经能够满足其基本的宽带需求。
2)5G
为推动全球5G应用,我国IMT-2020(5G)推进组对5G的主要场景、技术需求和关键技术等进行了深入研究,并从中提炼出5G的概念和技术路线。
Release 15中的第一阶段提出的5G规范是为了适应早期的商业部署;Release 16中的第二阶段于2020年4月完成,作为IMT-2020技术的候选项提交给国际电信联盟。IMT-2020规范要求的速度高达20Gbps,支持宽信道带宽和大容量MIMO技术。
3)人工智能
人工智能覆盖了广泛的应用领域,人工智能产业正在全面发展。未来,中国将聚焦人工智能基础理论和关键技术,支持人工智能交叉学科的研究,重点关注人工智能在农业、金融、制造、交通、医疗、商务、教育、环境等领域的应用。
4)区块链
公有链、联盟链、私有链等多种区块链混合,可实现各个中心化网络之间的互通,即建立一个巨大的混合网络,信息与应用出现在不同的网络中,实现网络与人的互通,不同的人在不同的环节上有不同的权限。世界上的所有资源都将接入该网络,全部采用数据化方式确定权益[5]。
5)大数据
我国大数据产业发展迅速,涵盖航空航天、汽车制造、健康医疗、金融保险、现代物流等方向,向着有序多元的方向发展。大数据推动了云通信行业的发展,诸如阿里云、创蓝、任信了等平台都已布局大数据。在大数据环境下,用户行为记录、分析对企业十分重要,对企业业务拓展也具有战略性意义。
6)量子计算
量子计算技术发展预计分为近期、中期与远期三个阶段。近期的量子计算仅为技术研发初期的一种特有概念形式,距离真正的量子计算机仍有很大距离;中期将建立量子计算机系统,实现对复杂物理过程的高效量子模拟;后期,量子计算机将与经典计算机功能互补,通用量子计算机将对大数据、人工智能、密码破译等领域产生颠覆性影响。