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【学科前瞻三十年】任品毅:坚持三个面向 主动超前布局

实现通信与信息系统学科跨越式发展

来源:交大新闻网 日期 2018-07-04 11:26 点击:

人类社会发展至今,已经经历了农业革命、工业革命,正在经历信息革命。当前,以信息通信技术为代表的新一轮科技革命方兴未艾,通信与互联网的深度融合正日益成为创新驱动发展的先导力量。信息技术与新能源技术、先进制造技术、生物医疗技术、新材料技术等学科的交叉,正在引发以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术突破。《国家信息化发展战略纲要》明确指出:“以信息化驱动现代化,建设网络强国,是落实‘四个全面’战略布局的重要举措,是实现‘两个一百年’奋斗目标和中华民族伟大复兴中国梦的必然选择”。然而,随着逐步逼近香农容量理论、摩尔定律的极限,通信理论的研究已经进入深水区乃至无人区,面对海量的接入设备、指数增长的数据流量、泛在异构的无线系统、以及超高可靠超低时延的用户需求,如何实现有效的信息交互和个性化的信息服务,是我们必须解决的重大科学问题。

西安交通大学信息与通信工程学科的前身是1958年创建的无线电技术专业,2007年被评为国家重点(培育)学科,2017年入选国家首批“双一流”建设学科,具有优良的传统、深厚的底蕴和业界认可的科研成果,特别是在无线通信系统仿真测试技术方面,在国内处于领先水平。身处信息科学技术变革的浪潮之巅,学科将坚持“三个面向”,主动作为,超前布局学科方向,在智慧无线通信、天地一体化组网、安全泛在物联等方向开展系统性的研究工作,努力实现学科跨越式发展。

面向世界科技前沿,引领智慧无线通信技术研究

纵观无线通信发展的历程,已经经历了硬件无线电、软件无线电、认知无线电三个历史阶段,通信系统也由最初的只能提供话音业务的模拟通信系统发展到能够承载综合业务的网络化数字系统。展望未来,无线通信技术的发展将进入“智慧无线电”时代。智慧无线通信的突出特征是:通信系统能够对复杂的无线环境进行认知、学习,在此基础上完成推理、预测,并且自适应地实现网络资源的优化配置和传输策略的动态调节,从而提供以用户为中心的个性化服务。智慧无线通信不仅能够有力支撑很多新兴应用,例如车联网、虚拟现实、热点覆盖等,还能够助推能源互联网、智慧城市、智能电网等其他垂直行业的发展,具有广阔的应用前景。而智慧无线通信的实现依赖于诸多关键技术的突破,例如:基于人工智能和大数据的信道预测与用户行为分析,融合无线通信与海量计算的基础理论与无缝服务技术,大规模分布式优化理论与技术,基于机器学习的信号检测与物理层传输技术等。这些问题的解决不仅有赖于通信理论本身的创新,还必须充分融合数据科学、计算理论、人工智能、控制科学等相关学科的最新进展,通过学科交叉产生原创性成果。

面向国家战略需求,抢占天地一体化组网技术制高点

目前,随着第五代移动通信系统(5G)标准化工作的快速推进和大规模商用的日益临近,地面范围内的互联互通问题已经在很大程度上得以解决,因此,拓展信息交互在空间上的广度就成为通信技术下一步发展所必须考虑的问题。天地一体化网络是由卫星网络、深空网络、空间飞行器、以及地面有线和无线网络设施所组成的大时空尺度网络,通过空、天、地多维信息的获取和协同处理实现网络资源的优化利用,为不同类型的用户提供实时、可靠、定制化的信息服务,是构建立体化的信息基础设施和决策支持系统的关键,在国防安全、航空航天、环境监测、交通管理、抢险救灾、气象预报等领域具有广阔的应用前景。《国家十三五规划纲要》明确指出:“加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施,推进信息网络技术广泛运用,形成万物互联、人机交互、天地一体的网络空间”。可见,空间信息资源是国家重要的战略资源,天地一体化网络以其战略性、基础性、带动性和不可替代性,将成为国家经济和国防安全的重要基础设施。然而,由于天地一体化网络中节点类型众多,传输体系迥异,因此呈现出高度异构、动态复杂的特征,给网络的建设带来极大挑战。目前,关于天地一体化网络协议的设计仍处于百家争鸣的阶段,这恰恰为学科主动作为提供了机遇。我们将在如下领域展开深入研究:空地协同网络架构与组织机理,低延迟、高可靠动态组网,天地一体化的联合路由和传输协议设计,高动态异构无线资源高效利用与优化方法,多源异构信息高精度处理与融合等。

面向国民经济主战场,助力安全泛在物联技术落地开花

随着泛在信息交换需求的持续激增、智能终端的日益普及、移动互联网业务的蓬勃发展、以及信息产业与工业应用领域的深度融合,下一代物联网需要支持海量的用户连接和井喷式增长的无线业务。根据爱立信的预测,到2023年,全球联网设备数量将有望超过300亿,其中约200亿台为物联网设备。泛在的物联网应用使得信息安全凸显出前所未有的重要性。韩国产业研究院认为,到2020年,因为物联网信息安全问题导致的经济损失将达到180亿美元。我国目前各个行业都在大力部署物联网,如何建立与物联网低成本、广覆盖、大连接等特征相匹配的安全协议体系,不仅具有重要的科学理论意义,也具有重大的实际应用价值。与传统的蜂窝通信系统不同,物联网节点往往功能相对简单且以无线自组网的方式互联,这使得物联网更易遭受恶意攻击。为了助力安全可靠的泛在物联网建设,我们需要从以下方向入手开展创新性研究:面向物联网的安全接入模型、协议与系统架构设计,基于设备指纹、信道特征的硬件身份认证,基于无线物理层的安全传输技术,面向物联网特殊应用的轻量级密码体制与数据安全机制,基于区块链的数据隐私保护与安全通信方法。

当今世界,信息科技发展日新月异,以数字化、网络化、智能化为特征的信息化浪潮蓬勃兴起。身处技术变革的时代,面对日益激烈的学科竞争,缓进则退,不进则亡。通信与信息系统学科将充分抓住学校建设中国西部科技创新港的历史机遇,主动作为,超前布局,积极谋划学科方向,开展一流科学研究,为加快推进学科跨越式发展,为西部经济腾飞和网络强国建设贡献智慧和力量。

作者简介:

任品毅,电信学院信息与通信工程系教授、博士生导师,国家级通信与信息系统虚拟仿真实验教学中心主任,陕西省智慧网络与泛在互联工程技术研究中心主任。

邮箱:

pyren@mail.xjtu.edu.cn

学科简介:

通信与信息系统学科隶属于西安交通大学信息与通信工程系,其前身是1958年创建的无线电技术专业,1982年在国内首批获得“电磁场与微波技术”博士学位授予权和“通信与电子系统”硕士学位授予权,1986年获“通信与电子系统”博士学位授予权,1988年被批准为电子与通信工程博士后流动站,2000年获信息与通信工程一级学科博士学位授予权。本学科在“十一五”期间被学校列为“985工程”及“211工程”重点建设学科,2007年通信与信息系统二级学科被评为国家重点(培育)学科,2017年信息与通信工程学科入选国家首批“双一流”建设学科。信息与通信工程系现有教师71人,其中,教授22人,研究员1人,副教授19人,高级工程师3人;教师队伍中包括国家百千万人才工程入选者1人,中组部“青年千人计划”入选者1人,教育部跨(新)世纪优秀人才6人,中科院百人计划入选者1人,陕西省教学名师2人,陕西省杰出青年基金获得者1人,校青年拔尖人才计划入选者4人。学科建设有国家数据广播工程技术研究中心、海洋石油勘探国家工程实验室、国家级通信与信息系统虚拟仿真实验教学中心等三个国家级科研教学基地,以及陕西省智慧网络与泛在互联工程技术研究中心、信息与通信工程陕西省实验教学示范中心等两个省级科研教学基地。学科的研究方向主要包括:无线通信系统安全、认知无线电技术、无线自组网与传感网、多天线传输理论、协作通信理论、通信系统仿真测试、医疗图像编码与传输、视频图像处理、医用X线数字成像技术、阵列信号处理、相空间波传播与成像、卫星移动视频、数字地面电视广播、天线与电波传播、雷达信号处理、微波/射频器件与电路设计、OTA测量等。

文字:电信学院 任品毅
编辑:程洪莉

 
 
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