探芥子之微 筑強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)
——記電子科技大學(xué)信息與通信工程學(xué)院副教授韋云凱

□ 劉 賦

近年來(lái)，中國(guó)整體科技水平發(fā)展迅速，某些領(lǐng)域甚至已經(jīng)能夠和美日歐等發(fā)達(dá)國(guó)家一較高下了。但在信息領(lǐng)域，仍然因主要核心技術(shù)的欠缺，經(jīng)常受到其他國(guó)家和地區(qū)的鉗制。習(xí)近平總書記明確指出，核心技術(shù)受制于人是最大的隱患，而核心技術(shù)靠化緣是要不來(lái)的。我們必須敏銳抓住信息化發(fā)展的歷史機(jī)遇，自力更生，推動(dòng)信息領(lǐng)域核心技術(shù)的突破。

無(wú)數(shù)國(guó)人致力于此，為中國(guó)的信息化發(fā)展殫心竭力。電子科技大學(xué)信息與通信工程學(xué)院副教授韋云凱也是其中一員，目前他已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域潛心研究多年，為我國(guó)在無(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò)中通信協(xié)議、編碼機(jī)制及其衍生應(yīng)用等方面的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。

放眼無(wú)線 探索新知

信息的無(wú)線傳播離不開電磁波，這種由同相且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中衍生發(fā)射的震蕩粒子波，正如佛家說(shuō)的芥子之微。然而正是這種微不可見的存在，連接起大千世界，讓我們擺脫了線纜的束縛，在無(wú)限的空間中盡享信息暢通的便利。

韋云凱

無(wú)線通信的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)六七十年代，但由于缺乏高效的協(xié)議、糾錯(cuò)、編碼、調(diào)制等基礎(chǔ)技術(shù)的支撐，其發(fā)展極為緩慢。直到20世紀(jì)90年代末，長(zhǎng)期的技術(shù)積累終于實(shí)現(xiàn)了量變到質(zhì)變的突破，無(wú)線通信猶如雨后春筍般迅速發(fā)展起來(lái)，開始在接入側(cè)大量取代有線通信，形成了“主干網(wǎng)絡(luò)用有線，接入網(wǎng)絡(luò)用無(wú)線”的應(yīng)用架構(gòu)。應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)后，通信方式發(fā)生了天翻地覆的變化，人們?cè)谕ㄐ胚^程中不再受到線纜的束縛，可以自由走動(dòng)，使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)也不必再考慮網(wǎng)絡(luò)接口的布線位置，在任意一個(gè)角落都可以自由上網(wǎng)。

為進(jìn)一步推動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，滿足用戶在各類數(shù)據(jù)傳輸體量、速率、時(shí)延、可靠性等方面不斷提高的需求，韋云凱與團(tuán)隊(duì)在無(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域進(jìn)行了更加深入的探索，他們結(jié)合先進(jìn)技術(shù)，在移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等方向展開研究，先后承擔(dān)10余項(xiàng)國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目，獲得幾十項(xiàng)國(guó)際國(guó)內(nèi)發(fā)明專利授權(quán)，在國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)制定中積極發(fā)聲，還在無(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域承辦了一系列國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，積極促進(jìn)國(guó)內(nèi)外同行在該領(lǐng)域的交流與合作。

撥云見日 推動(dòng)發(fā)展

在探索無(wú)線通信領(lǐng)域奧秘、推動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用的道路上，韋云凱與團(tuán)隊(duì)的每一步都走得很扎實(shí)。他們?cè)跓o(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域進(jìn)行了大量的理論研究與應(yīng)用實(shí)踐，取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性成果，形成了理論創(chuàng)新與工程實(shí)踐并重的研究特色。

2008年，四川汶川縣8.0級(jí)的強(qiáng)烈地震為全國(guó)上下帶來(lái)一片陰霾，在悲痛之余，滑坡、泥石流等次生災(zāi)害不容忽視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地震發(fā)生一年后由于次生地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致災(zāi)區(qū)人員傷亡人數(shù)達(dá)上百人，經(jīng)濟(jì)損失數(shù)十億元，2010年后死亡人數(shù)達(dá)到2892人，直接經(jīng)濟(jì)損失62.6億元，然而數(shù)字還在持續(xù)增長(zhǎng)……

看著這一切，韋云凱決心把無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于次生災(zāi)害的預(yù)警預(yù)測(cè)，保護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全。2011年，韋云凱開始了“龍門山地震帶小流域滑坡泥石流災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究與示范”項(xiàng)目的研究，重點(diǎn)對(duì)汶川地震發(fā)生的地震帶——龍門山地震帶展開研究與示范。他與團(tuán)隊(duì)通過在災(zāi)害易發(fā)區(qū)域部署多種環(huán)境感知設(shè)施，綜合監(jiān)測(cè)區(qū)域降雨量、孔隙壓力、河流水位、地表震動(dòng)、視頻數(shù)據(jù)等多種信息，多維分析綜合處理，對(duì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警。該系統(tǒng)需要突破山區(qū)通信條件惡劣的限制，提供可靠的通信；同時(shí)要克服設(shè)備供能受限的問題，保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。項(xiàng)目組對(duì)復(fù)雜通信環(huán)境下的可靠通信、高效傳輸、節(jié)能技術(shù)等進(jìn)行了深入的研究，取得了一系列的技術(shù)突破。

此后，韋云凱又開始尋求新的研究突破。他提出了實(shí)時(shí)流在信道中的最大傳輸能力模型——RST容量，設(shè)計(jì)了可達(dá)到容量上限的編碼機(jī)制。在將SDN、NFV與網(wǎng)絡(luò)編碼結(jié)合后，他提出了網(wǎng)控編碼技術(shù)并成功突破了此前網(wǎng)絡(luò)編碼的應(yīng)用局限性。他還提出“中間節(jié)點(diǎn)參與、多點(diǎn)協(xié)作”進(jìn)行差錯(cuò)控制的新思路，運(yùn)用該思路僅在較低能耗下，就可提供合理的數(shù)據(jù)傳輸可靠性，可廣泛應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，尤其是物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。此外，韋云凱通過研究費(fèi)馬點(diǎn)理論建立了r-費(fèi)馬域，基于r-費(fèi)馬域的聯(lián)合路由算法，在顯著提升報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)效率的同時(shí)還降低了系統(tǒng)能耗。

盡管已經(jīng)取得多項(xiàng)成果，韋云凱仍然絲毫沒有松懈。在今年年初剛剛結(jié)題的“面向電子制造產(chǎn)業(yè)集群的電子商務(wù)服務(wù)集成關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目中，他對(duì)充分兼容有線、無(wú)線用戶需求的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)和電子產(chǎn)品搜索技術(shù)展開了系統(tǒng)研究。他提到，如今電子行業(yè)中各企業(yè)發(fā)展良莠不齊，僅憑發(fā)展勢(shì)頭良好的企業(yè)難以推動(dòng)我國(guó)整個(gè)電子行業(yè)的前進(jìn)，如能探索出一套成熟高效的、服務(wù)于廣大電子制造企業(yè)的電子商務(wù)服務(wù)集成技術(shù)與模式，與企業(yè)力量匯聚在一起，共同發(fā)展，我國(guó)的電子行業(yè)勢(shì)必會(huì)有巨大改變。

產(chǎn)學(xué)研用合作交流

為此，韋云凱團(tuán)隊(duì)對(duì)基于SDN的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)展開研究，并在此基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)了基于SDN的虛擬數(shù)據(jù)中心資源動(dòng)態(tài)調(diào)度分配策略，以及基于SDN的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可靠性保障技術(shù)。他們首先充分考慮了各種類型數(shù)據(jù)流的時(shí)間與空間特性，重新進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的、自適應(yīng)的資源調(diào)配，從而保證資源分配的動(dòng)態(tài)性與靈活性。其次，韋云凱團(tuán)隊(duì)通過數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、設(shè)備和協(xié)議的配合，成功提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。在業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致流量分布變化、甚至部分網(wǎng)絡(luò)失效的極端情況下，團(tuán)隊(duì)通過SDN的動(dòng)態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的可靠性。此外，為了提高用戶搜索體驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)還在現(xiàn)有平臺(tái)的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)了更高效的、面向電子制造產(chǎn)業(yè)集群的電子產(chǎn)品專業(yè)搜索技術(shù)，并形成了相關(guān)報(bào)告和技術(shù)專利。

在完成國(guó)家項(xiàng)目、實(shí)現(xiàn)國(guó)家技術(shù)發(fā)展需求的同時(shí)，韋云凱還與同領(lǐng)域知名企業(yè)如中國(guó)移動(dòng)、華為、中興、蘭迪科技、知道創(chuàng)宇等保持著密切的聯(lián)系與合作。在教育部和中國(guó)移動(dòng)通信有限公司聯(lián)合支持的項(xiàng)目“智能制造專網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與原型系統(tǒng)開發(fā)”中，韋云凱團(tuán)隊(duì)分別針對(duì)智能制造專網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究、智能制造專網(wǎng)數(shù)據(jù)采集調(diào)度系統(tǒng)原型研究與開發(fā)兩方面展開研究。目前，項(xiàng)目研究還在進(jìn)行中，據(jù)介紹，預(yù)計(jì)取得的成果可解決智能制造需求下的彈性組網(wǎng)架構(gòu)、信息訪問安全控制以及資源管理與調(diào)度等一系列問題，還會(huì)提出針對(duì)未來(lái)智能制造專網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案。

教研結(jié)合 征程萬(wàn)里

在繁忙的科研工作之外，韋云凱還承擔(dān)了一部分教學(xué)工作。談到學(xué)生，韋云凱不禁露出了微笑，在他看來(lái)，他和學(xué)生親如一家人，這與他多年來(lái)一直堅(jiān)持的理念是分不開的。他認(rèn)為，老師和學(xué)生不是單純的教與學(xué)的關(guān)系，而是互相學(xué)習(xí)的關(guān)系。在教學(xué)活動(dòng)中，老師將知識(shí)傳遞給學(xué)生，學(xué)生靈活、敢于挑戰(zhàn)的思維也會(huì)感染老師，達(dá)到相互促進(jìn)、共同提升的效果。

從事科研教學(xué)工作十幾年，韋云凱一直都兢兢業(yè)業(yè)，帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷成長(zhǎng)，在科研上不斷開拓，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新。面對(duì)未來(lái)，韋云凱直言：“我們一方面要抬頭看天，力爭(zhēng)在核心技術(shù)上再獲突破，為國(guó)家、人民做些實(shí)實(shí)在在的事；另一方面，我們也要低頭走路，踏踏實(shí)實(shí)地做好每一件小事，最終實(shí)現(xiàn)量變到質(zhì)變的飛躍?！毙聲r(shí)代，新發(fā)展，韋云凱已經(jīng)準(zhǔn)備好擔(dān)起沉甸甸的責(zé)任與使命，再度啟程。