1.5 技术发展趋势、展望和预测

随着数字化技术的发展，信息相关领域正在迅速融合，信息的产生、获取、传送、存储，加工处理和应用之间的“孤岛”正进一步融为一体。本节论述应用发展的趋势，对关键技术进行分析、展望，对未来技术发展进行预测。

1.5.1 应用发展的趋势

当今，人类社会已步入信息时代。信息时代的特征是，人们工作、学习、生活和娱乐都离不开信息。信息社会的核心技术是计算机、通信网络和多媒体技术。目前，信息相关领域正在迅速地融合。长期独立发展和运行的计算机网络、电信网络和有线电视网正逐步融合，通常称为三网合一。20世纪，电信业无论从业务量还是从收入来说都是以电话为主体，可以说20世纪是电话的时代。然而到90年代，信息革命的浪潮席卷全球，建设信息高速公路的号角吹响，信息和知识爆炸式地增长。特别是Internet商业化的迅猛发展，使传统的电信业和有线电视业受到巨大的震动和冲击，冲击给人们带来的启示是一切离不开信息，信息是核心。发展各种技术都围绕着信息。信息和知识已成为社会和经济发展的战略资源和基本要素。在知识经济时代，人们更加需要信息。现在可以肯定地说，新的21世纪必将是信息大发展的时代。在这一历史性变化过程中，21世纪将看到两个超过：数据超过语言，移动超过固定。下面介绍21世纪的发展趋势。

1.信息网络化

随着高速通信和网络技术的飞速发展，人们在信息时代互相通信和共享资源，过去分散的信息孤岛已不复存在。人类不仅需要信息，而且需要网络化的信息。信息高速公路的基础设施、高速国际互联网的发展和广泛应用，使信息传输已不再是少数专家才可使用的高精尖技术，而是普通老百姓的一般工具。目前，计算机工作者编制的各种程序已不能只考虑在单机上运行和使用，而应考虑网络化。设计的系统要能满足开放的接口标准，使各种异构系统便于互联和具有高度的互操作性，符合标准化。分布式对象技术是解决异构系统互操作的关键技术，如CORBA和DCOM就是为满足可复用和可移植性的应用开发框架的工业标准。这类标准可以实现软件总线结构，建立动态的客户程序和服务等程序之间的调用关系，可以在网络环境下实现信息交换，可以提供分布式多媒体运行环境，可以开发各种分布式多媒体应用。

2.信息多媒体化

随着多媒体技术的发展和应用的不断深入，各种多媒体应用都要求在网上同时传输音频和视频信息。这些信息不仅量大，而且还要求连续性，不能有间断或跳跃感，同时音频和视频之间必须保持同步。一般要求在网络上传输的信息是声、文、图、像并茂的综合多媒体信息。多媒体通信更符合人们之间的自然交流。这远比单一的文字、简单的声音或静态图像传输更真实、直观和逼真。多媒体通信的发展为计算机应用开拓了很多新的应用空间。多媒体通信和分布式多媒体计算机系统，将更充分发挥人类的智能，开发出各种多样的服务，在生产、设计、管理、科研、教育、医疗和娱乐等方面得到广泛的应用。要求多媒体信息流既可能是单向的，又可能是双向的；既可能是点对点的，又可能是点对多点的。这要求支持分布式多媒体计算机系统的网络必须解决下列三个基本问题。

（1）带宽：要根据多媒体应用来测算所需的带宽，还要充分利用现有网络资源。

（2）多点广播：也称为组播。当前，IP网上有一整套标准，其中编址方面的D类IP地址专用于定义多点广播地址。

（3）服务质量控制：首先要减少信息传输的延迟时间，其次要防止信息传输延迟时间变化过大，即抖动要小。

总之，多媒体通信是一个新的可持续发展的增长点。

3.信息服务多样化

信息技术的发展推动信息服务业的多样化和个性化，即随着多媒体、网络技术的发展，在各种多媒体网络平台上开发能适应社会各界、各行各业、千姿百态的大量应用，让人类在21世纪通过网络开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流的方式、文化教育方式、医疗保健方式和生活消费的方式。这些方式具有个性化的服务。这种个性化就是按个人意愿向用户提供“随时、随地、随意”的服务。个性化服务不仅是指实现全地域无缝覆盖，提供全天候的服务，使用户可以在地球上的任何地方随时进行通信，通过个人号码为用户提供最大可能的移动性；而且还包括具有友好用户界面的交互性，使用户能够更多地参与网络控制，按照个人的需要、意愿、支付能力来选择带宽、服务项目、服务质量、安全性和费用。

为了实现上述的信息网络化、信息多媒体化、信息服务多样化及个性化，就要依靠各种关键技术。下面分析和展望关键技术。

1.5.2 关键技术的分析和展望

1.以光纤通信为主，向更高速、更灵活的组网方向发展

高速传输技术在21 世纪仍将以光纤通信为主，并向更高的速率、更灵活的组网方向发展。10Gb/s的SDH系统已开始在网上大量商用，下一步的发展是40Gb/s和80Gb/s的SDH系统。密集波分复用（DWDM）现已成为大容量系统的主导发展方向。实用化系统的最大容量已达400Gb/s，Tb/s的DWDM也将于近两年大量投入商用。目前，实用化的DWDM系统基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不理想；而具有分插复用功能和交叉连接功能的WDM全光互联网将是今后的发展方向。

2.宽带接入技术——光纤化和无线化

目前，全球范围内接入网的发展趋势是宽带化和无线化。光纤接入网是接入网的发展趋势。光纤到家（FTTH）是接入网的发展目标。在各种光纤接入系统中，无源光网（PON）被认为是一种最有前途的光纤接入技术。目前，有些电信运营公司，为了利用现有铜线资源，也正积极开发宽带接入技术，包括ADSL、HDSL和VDSL技术等，统称为XDSL技术。XDSL技术已陆续投入商用，我国以及美国、欧洲、新加坡等许多国家和地区已开始大规模使用ADSL。简化的ADSL和HDSL已经成为热门，另外还有有线电视公司（国内广电系统）也在开发基于HFC的Cable MODEM宽带接入技术，为电视用户提供交互式宽带业务。目前，Cable MODEM在有线电视网比较发达的北美地区发展迅速，年增长率达到100%。

千兆位以太网也是宽带接入的另一个主要发展方向，其标准于1998 年出台，促使千兆位以太网逐渐成为市场的主流。

无线接入在解决普通服务中发挥作用的同时也开始走向宽带。目前的开发方向主要有本地多点分配系统（LMDS）、移动宽带系统、无线宽带系统、无线LAN和无线ATM。这些技术在不久的将来都会在无线接入市场上扮演主要角色。

3.移动通信与IP网结合

第三代移动通信是热点，目前其系统标准制订和技术开发工作都进展顺利，现在处于商业化的前夕。对IMT-2000以后的技术，即面向IP、速率更高的第四代移动通信技术的研究在某些发达国家已经提到日程上。

另一个趋势是移动与IP相结合，移动与固定相结合。移动通信和Internet是当今世界上发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两个业务方向。移动与IP相结合，移动通信接入Internet的趋势是必然的。作为从第二代向第三代的一种过渡技术，GPRS正在兴起。为了最终实现真正的个人通信，使用户不论在固定环境还是在移动环境中都享受到相同的服务，获得相同的应用，固定通信网与移动通信网也必须结合，融为一体。

1.5.3 未来技术发展的预测

在21世纪初，信息技术发生了巨大的变革，可以发现，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下列六大技术。

（1）集成电路技术。

（2）光电子技术。

（3）存储技术。

（4）显示技术。

（5）无线技术。

（6）软件技术。

集成电路技术的发展可以实现每8～24个月翻一番，光电子技术也在发生类似的变化。自20世纪90年代开始，单位时间内传递的信息量持续保持了每年提高1倍的增长速度。存储技术也出现了类似的发展，其容量每9个月就翻一番。同样，显示技术也在进步，单位面积上的像素每2年会翻一番。在过去的5年中，无线技术的发展只能用“奇迹”来形容。尽管难以定量分析软件技术，但总体上也可以实现每2年革新一次的发展速度，这一点可以从微软的操作系统发展中反映出来；而通信技术不同于其他技术，因为通信是可以灵活伸缩的，但其他技术却不能，例如无法无限制地将汽车变小。正是这一特点为通信技术未来的发展提供了无限的空间。下面介绍对这些技术的未来发展的预测。

1.集成电路——向光发展

当前的集成电路技术采用0.13μm工艺，其线径可达0.12μm。未来将采用分子技术制造晶体管，但这仍局限于硅技术领域。从长远来看，技术已到尽头，硅片已经难以满足更高速率的需求。为了进一步提高速率，只能进入光学领域，如采用光二极管等。目前已开始研发这一领域。

2.光电子——从点到网

光电子领域的许多进步都与物理学密切相关。目前，有机晶体正成为新的热点，目的是寻找便宜的塑料晶体管和激光器。

过去，光纤技术的大量使用，需要增加光层，组建灵活可靠的光网络。目前的通信网分三层：业务层、SONET层和光层。未来的网络将主要由两层业务层和光层组成，其中会含有TCP/IP层，但SONET层发展受限，其部分功能将移到光层。

目前提高网络带宽时，主要靠增加每根光纤上可用波长的数量，但可调激光器技术、补偿光纤和光弧子技术也将起到十分重要的作用。例如，采用光弧子传输距离可达5000km，目前在这方面有许多新技术。另外，构造全光网络的光交叉连接系统，利用微型机械控制光纤和反光镜系统以实现的光交换都是组建光网络的关键技术。

3.存储——面向全息

传统的存储器采用磁盘方式，速度相对较慢，并且存储机制单一。未来的存储系统是由光存储组成的存储局域网络（SAN）。电子商务对存储器容量的需求越来越高，传统的存储系统将不敷使用。存储技术面临的挑战有很多，其中包括大容量、小尺寸、控制方便和存取速度快等。

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。美国贝尔实验室一直致力于全息技术的研究，最近已着手全息技术的商用化。

4.显示——改变阅读习惯

与通信网络发展密切相关的另一项技术是显示技术。目前，显示器的分辨率每2年翻一番；LCD正在迅速取代CRT成为主流，其分辨率越来越高，价格越来越低，使用越来越普及。显示技术面临的挑战是缩小尺寸。许多人认为，看一页内容，显示器已足够方便了；但如果需要阅读多页内容时，许多人可能情愿先打印，后阅读。现在已有一种柔性显示屏，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、灵活得可任意折叠、阅读。

5.无线——带宽和速度

对于未来的通信来说，无线技术是极为重要的。必须考虑第三代、第四代移动通信技术。业界面临的挑战是如何组织第三代网络，如何大规模使用网络带宽。目前，日本NTT DOCOMO的经营模式（I-mode）非常成功，年轻一代都用它进行各种游戏。

如何解决增加带宽和比特率，是无线网络面临的根本问题。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基站。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，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。

6.软件——重在测试

软件技术是一个非常庞大的领域。随着计算机技术的发展，软件的规模越来越大，如何保证软件的正确性变得越来越困难。最早的UNIX操作系统的C源程序只有6000行，相比之下，现在微软的操作系统程序已有100多万行，将来会超过1000万行。过去的软件都是相互独立的，而现在人们使用着相互关联的各种网络软件，移动互联网上使用的软件就是很好的例子。软件复杂性的增长使确保程序的正确性变得越来越困难。因此，如何测试程序已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，因此软件测试工具的好坏对软件的发展至关重要。

总之，以上六大技术对网络、通信和分布式多媒体技术的发展和应用是至关重要的。希望上述未来的技术发展趋势和预测，在10～20年内，都能成为现实。