现在，通信市场变成了红海，有线电视陷入了困境。根源在于电信、广电在三网融合政策放开后，都在自己不擅长的领域投入了大量的资源，导致通信产业的发展过早进入能源依赖状态。
本文我们将交通与通信作为对比，深入浅出地为你揭示网络通信背后的能源消耗问题，你会看到推动三网融合的现实意义！
交通与通信
交通、通信是两种重要的基础设施。一个承载实体经济，一个承载数字经济。
交通网络将人员、货物从一个地方运输到另一个地方。通信网络则将信息从一个地方传递到另一个地方。二者在网络架构上有很多的相似之处。
交通网络中的十字路口就好比是通信网络中的交换机或路由器，有红绿灯和停车线。交通中的车站或者物流中心，有较大的场地用于客流、仓储管理。它们就好比是通信网络的数据中心（云计算）。从一个车站到另一个车站的道路，就好比通信网中的光纤或5G无线信道。在道路上跑的各种交通工具，运输的货物越多，途经的车站越多，装卸次数越多，红绿灯越多，烧的油也就越多，在路上花的时间也就越长。解释这些现象使用牛顿力学。在通信网络上，传输的数据越多，经过的数据中心越多，使用的交换机路由器越多，数据的存取次数越多，所消耗的电力也就越多，通信的延时也就越大。解释这些现象需要使用香农定律、兰道尔定律等通信及计算机知识。仅从能量消耗的角度，完全可以将交通与通信进行对照。
通信线路一般也是沿着交通路线铺设。交通网和通讯网在架构上几乎可以等同。
通信信道中的载波，就好比是汽车。对载波的调制，就好比是往汽车里装货物。ASK调制就好比让一辆卡车拉一只乒乓球，而高阶QAM调制，就好比将货物尽量装满一辆车。所以，你看到从3G到5G，从WiFi5到WiFi7，从DVBC到DVBC2，主要的变化是调制阶数大幅增加。就好比把汽车的犄角旮旯都装满货物。曾经被神化的5G也不过如此。两地之间的直达运输，最省油，耗时也最小。对应的通信技术就是两点之间直通、不需要红绿灯路由器的广播。
通信正在成为高能耗行业
基于基础通信网，将计算机连在一起，就升级为互联网。
互联网的最初应用是传输文字图片，最广泛的应用是电子邮件。鼠标轻轻一点，就可以取代邮差。这时，我们感觉不到能源的消耗。
后来，我们用互联网点视频时，图像质量稍高点的视频会容易让电脑发热，手机电量也快速下降。有机构测算，我们每点播一集视频，终端与云端消耗的电力，大约可以烧开三壶水。从标清到高清，再到超高清，需要消耗的电力呈指数级增长。通信网络和云计算的效率提升，并没有按照指数级速度跟上，遇到了能耗瓶颈。比如，手机开了5G功能，电量会很快下降，5G基站也成为电老虎，视频网站的会员费不断提高也不能阻挡他们的亏损。信息通信是文明的基础，越来越高的通信设备能耗，开始让我们将文明与能源消耗联系在一起。
文明等级与能源消耗
前苏联天体物理学家尼古拉-卡尔达舍夫提出了这样一个理论：人类文明的技术进步与可控制的能源总量息息相关。根据这条思路，他从低到高确定了银河系中文明发展的三种类型：
类型I ：该文明是行星能源的主人，这意味着他们可以主宰整个世界能源的总和。
类型II ：该文明能够收集整个恒星系统的能源。
类型III ：该文明可以利用银河系系统的能源而为其所用。
卡尔达舍夫等级用一个对数公式表示。如果一个文明的全部能源消耗为P，那么这个文明对应的卡尔达舍夫等级K可以表示为：
根据国际能源署的数据，2018年全球能源消费为14 281 889千吨油当量（能量单位），大约为1.90×10¹³W。由该公式计算出地球上人类文明，目前属于0.728级文明。
现在，我们的衣食住行都有了很好的保障，这方面的能耗增加有限。互联网通讯产业的能耗以每年超过20%的速度快速增加，将很快成为主要的能源消耗。
如果将现在网络中的视频全部改为8K超高清，可能全社会的发电用于通信也不够。更不用说热炒的16K/120Hz元宇宙超高清视频了。
超高清视频通讯或者说元宇宙，所带来的高能耗，或许是推动人类向1.0级文明发展的动力。
通信产业的背后是能源
种种迹象表明，从5G开始，通信产业的发展和能源消耗关联起来。数据中心也可以称为电力向算力的转化中心，运营商正在大力推广的“算力网”，从能源角度可以称为数字经济时代的基础“能源网”，是数字经济的核心。国家正在实施的东数西算工程，就好比西电东送建设的坑口发电厂，就近将西部的电力转化为算力，用通信网络将运算结果送到东部，大幅降低能源消耗。超高清时代，通讯作为一个大产业，其发展正在与人们可控制的能源有关，与尼古拉-卡尔达舍夫的文明等级理论开始关联，激励人们进行创新。比如，有头有脸的资本开始投资核聚变发电。据悉再过10年，核聚变电力有可能上网销售。将来，当人类有了新的理论，可以使用可控核聚变方式，产生特定的电磁波，或其它什么波，并对其进行高效调制，然后再定向发射，既可以用于地球尺度的全息通信，也可以与外星人进行联系，而通信用的能源可能就是一罐氢气，而且可以用很长时间。这时的人类应该早已实现了能源自由，文明水平至少达到了尼古拉-卡尔达舍夫定义的类型I水平。但目前的通信还必须接受香农定律约束，设法降低能耗。香农定律给我们描述了能源与信息通信之间的关系。这个定律我们时常提起，但又很容易忽视。时常提起是因为有资源约束的无线通信，必须在香农定律的指导下，才能提高通信效率。被忽视的原因是，有线通信，特别是光纤通信，因为物理信道资源丰富，在很多应用场景不需要考虑香农定律的存在。但这并不意味着没有香农定律约束。比如，虽然光纤带宽很大，但光模块的射频电路带宽有限，也受香农定律约束。比较遗憾的是，芯片技术的进步，对射频电路的功耗降低作用不大，用这类光电转换模块的IP网络通信，被锁定在了低效的ASK调制上，逻辑电路需要外接容量越来越大的DDR存储器，增加延时。随着摩尔定律逼近物理极限，通信技术发展的指挥棒，就交到了香农定律手里。也就是，通信技术的发展水平，将取决于人类获取能源的能力。
如何节省通信产业所消耗的能源？
依照我们目前的认知水平，距离能源自由还很遥远。特别是考虑到我国仍以煤电为主的现状，以及双碳目标的实现，对通信产业的节能必须更加重视。正如文章开头，通信系统的节能完全可以参照交通系统。比如，不需要中转的货物尽量直达，减少十字路口及红绿灯，开通直达列车或直达飞机。这对应了没有中转路由的广播通信。对广播通信的研究与3-5G无线信道研究完全一样，就是采用更先进的调制和编码技术。比如，采用DVBC2的4096QAM以及LDPC编码，可以实现10bit/Hz的信道效率，就好比使用更省油和装货能力更高的汽车。这意味着，如果终端直接连接光纤，将10G基带IP传输光模块的射频技术用于设计高频头，通过多载波分段调制，像5G那样扩展频谱及频谱效率，可以实现100G以上的无路由器低成本广播直连，信道容量至少比全基带ASK调制提高10倍，容纳200M码流的高标准8K电视频道500套以上，可满足广播网10年的发展。这样做还同时降低终端的IP包卸载算力，降低终端成本和能耗，让几十元的DVBC2机顶盒终端进入市场成为可能。如果网络运营商吸引专业的芯片公司以及终端厂家分工合作，共同制定一个开放的标准，实现多方共赢，而不是闭门造车，上述目标不需要投资就可以达到，而且还可以带动终端及传输设备的产业升级，产生网络效应。
这时，对于电视终端的升级，只需更换高频头芯片即可。然后再将RF输入换成光口，再去掉防雷击电路，总成本应该会下降。对于必须经过存储中转的货物，尽量减少货物的中间装卸次数。对应的是电信网络运营商扁平化的网络架构，减少网络层级，减少数据路由环节，实现效率提升、能耗下降。近年来，一些云计算巨头进入服务器芯片设计领域，从算力角度提高视频数据的分发效率，降低能耗。但无论如何，宽带网+云计算+路由器的通信效率，都不可能与基于基础信道调制的广播传输相比。
三网融合仍有很强的必要性！
目前，电信运营商在“算力网”上的巨额投资，会导致主营业务重心向云计算偏离，使用广播网卸载算力网超高清数据负载的可能性较低，反而会将超高清作为消化算力网的应用，短暂降低对管道的关注度。这或许是有线电视建设DVBC2广播网实现最后逆袭的机会。但是，如果有线电视以机顶盒为中心的计划经济体制不变，对战略机遇期不敏感，广播网络入户资源继续大量闲置浪费，国家会不会为了绿色发展，鼓励电信运营商参与竞争，提高广播网资源利用效率呢？所以，电信运营商建设DVBC2广播网的可能性并不为零。有线电视必须加快市场化改革步伐，高效利用已有资源，进入三网融合2.0时代。三网融合2.0是一件很有意义的事，泰信希望与产业链伙伴一起，将这件利国利民的事做成！全文完，如果觉得对行业健康发展有利，就请随手点个赞和在看吧。
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