1、集成网络、缓存与计算：技术趋势与应用前景

集成网络、缓存与计算：技术趋势与应用前景

1. 背景与趋势

近年来，自然语言处理、增强现实和人脸识别等新型移动应用迅速涌现。然而，传统仅专注于通信的无线网络，已难以满足这些应用对高数据速率、高缓存和计算能力的需求。尽管通信在无线网络中至关重要，但仅依靠通信的发展已难以为继。

与此同时，通信和信息技术的进步推动了网络、缓存和计算等领域的创新。这些创新有望通过智能家居、智能交通和智慧城市等发展，深刻影响社会。因此，将网络、缓存和计算集成到一个系统中成为必然趋势。

集成系统具有诸多优势。引入缓存功能可提供高效的内容检索，减少网络内的重复内容传输，提高网络的移动性、灵活性和安全性。而计算功能则赋予网络强大的数据处理能力，通过将移动设备的计算任务部分或全部卸载到附近或远程云的计算基础设施，可减少任务执行时间，节省移动设备资源，提升用户的计算体验。此外，网络、缓存和计算功能还能相互补充和强化。例如，部分计算结果可缓存以供未来使用，减轻回程工作量；部分缓存内容可转码以更好满足用户需求，节省存储空间并提高缓存利用率。

不过，在集成系统广泛应用之前，仍有许多研究挑战需要解决，如延迟要求、带宽限制、接口、移动性管理、资源和架构权衡、收敛性以及治理法规等非技术问题。其中，资源分配问题尤为关键，需要综合考虑三种资源的管理和分配，以有效满足用户需求。此外，大量具有自适应和上下文感知能力的智能设备也带来了安全挑战，需要全面研究解决。

2. 技术概述

2.1 无线网络的最新进展

5G 无线通信网络的通信和网络技术正沿着国际电信联盟（ITU）提出的 IMT - 2020 时间线全速标准化。业界对新的、不向后兼容的无线接入技术