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未来通信网络靠什么技术支撑

2001-02-14 来源:光明日报 威廉·布瑞克曼 我有话说

网络技术正在改变着我们的世界,信息网络中发生的革命正以前所未有的速度推动着全球经济的发展。而所有这些进步都得益于并将继续得益于人们在如下六个技术领域已经取得的和即将取得的进步:集成电路技术、光电子技术、存储技术、显示技术、无线技术和软件技术。

集成电路技术:当前的集成电路技术采用0.13(m工艺,其线径可达0.12(m,未来将采用分子技术制造晶体管,但这仍然局限于硅技术领域。从长远看,硅片已经难以满足高速率的需求。为进一步提高速率,我们需要进入光学领域,例如采用光二极管。目前,贝尔实验室已经有了这样的研发项目。

光电子技术:光电子领域的许多进步都与物理学密切相关。目前,有机晶体正成为一种新的研究领域,目的是寻找更便宜的塑料晶体管和激光器。

过去,光纤技术主要应用于点到点配置的网络。随着光纤的大量使用,我们需要增加光层,组建灵活可靠的光网络。对于网络运营商来说,运营成本是非常重要的,它随着网络规模的扩大而出现明显的增加。

存储技术:集成电路和光电子技术对信息处理及传输速率的影响最终都将反映到存储器。未来的存储系统将是由光存储器组成的存储网络(SAN),传统的存储系统将不敷使用。存储技术面临的挑战有很多,其中包括如何制造尺寸更小、控制更方便的存储器。

未来的存储器将采用全息技术,新型磁存储材料的研发和处理制造技术。全息技术用三维空间存储机制替代现有的二维空间存储机制,从而大大提高了单位空间的存储量。

显示技术:目前,显示器的分辨率每两年翻一番;分辨率越来越高,价格越来越低,使用越来越普及。显示技术面临的挑战是如何缩小尺寸。现在已经有了一种柔性显示屏,其原理是利用黑、白球的显示技术,它有点像打印,一般情况下支撑屏幕的是黑球,需要显示时就将白球推出。随着技术的进步,未来的显示器将会像报纸一样方便、灵活地任意折叠、阅读。

无线技术:许多人现在都有手机,但是我们必须考虑第三代移动通信技术。业界面临的挑战是如何组织第三代网络,什么样的业务才能大规模使用,带宽如何。

如何增加带宽和比特率是无线网络面临的根本问题之一。无线网络是一种非常复杂的多路径网络,需要考虑时间和空间分集的技术。由于环境的复杂性,无线信号从来都不可能直接从手机到机站,它们在传输过程中需要经历许多折射和反射,因此无线接收的干扰是十分严重的。现在,一个新的研究方向是要重新反思过去所谓的“干扰”,探讨利用反射和散射提高无线传输链路的带宽和速率的途径。当然,这一研究的前提是,人们必须拥有更高的处理能力。

软件技术:最早的UNIX操作系统的C源程序只有6000行,目前微软的操作系统程序有100多万行,将来会超过1000万行。过去的软件都是相互独立的,而现在人们更多地使用着相互关联的网络软件。软件复杂性的增长使确保程序的正确性变得越来越困难,如何测试程序因此也成为当今软件业面临的最大问题,也是软件生产中成本最高的部分。事实上,目前软件编制工作中的50%是测试和验证,因此测试工具的好坏对软件的发展至关重要。

上述六个支柱性技术领域的发展前景是光明的,同时我们面临的挑战也是巨大的。我想强调的是通信技术对经济社会的重要性,我并不试图100%地覆盖所有的技术。但我希望在今后15年内,上面提到的未来技术发展趋势都能成为现实。

(作者威廉·布瑞克曼系新当选的美国物理学会主席,朗讯科技贝尔实验室执行副总裁。本文根据1月16日他在中国科学院的讲演整理)

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