倪萍

目前，移動互聯(lián)網(wǎng)已經成為人類生活不可或缺的一部分，而它們背后的技術“靈魂”，就是無線通信網(wǎng)絡。無線通信網(wǎng)絡具有傳輸快、可移動、使用方便、覆蓋范圍廣等優(yōu)點。近年來，無線網(wǎng)技術的普及和發(fā)展，已經使人類各方面的生活愈發(fā)便捷。

上海東川路800號，上海交通大學的所在地，在這里，有一位年輕的科學家正在從事于無線網(wǎng)絡的研究，他是陳智勇。

新思路新成果

讓我們回到2011年，這一年，陳智勇拿到了北京郵電大學信號與信息處理專業(yè)的博士學位。“讀博期間，我獲得國家留學基金委，國家建設高水平大學，留學基金，作為聯(lián)合培養(yǎng)博士生赴美國華盛頓大學，學習了近兩年?！边@段經歷既拓展了陳智勇的視野，又進一步夯實了他的科研基礎。

2012年，陳智勇進入上海交通大學信息與通信工程博士后流動站，出站后留校工作至今?！爱斚聲r代，隨著移動數(shù)據(jù)需求呈現(xiàn)爆炸式增長，許多問題也隨之而來，比如：如何在有限的通信資源上，解決無線海量信息的有效傳輸呢？”為了探尋答案，陳智勇從博士后期間起，就開始以“通信、計算、存儲”融合為研究思路，從事移動3C網(wǎng)絡方面的研究，“我想嘗試通過挖掘無線通信網(wǎng)絡中豐富的計算和存儲資源，來換取通信能力的提升，釋放網(wǎng)絡通信能力的巨大潛能，保證移動網(wǎng)絡承載能力的可持續(xù)增長?！?/p>

順著這個思路，陳智勇開展了移動3C網(wǎng)絡方面的研究。他發(fā)現(xiàn)，通過挖掘網(wǎng)絡及節(jié)點中豐富的計算和存儲資源，構建計算存儲感知的移動網(wǎng)絡，可有效幫助解決無線海量信息傳輸瓶頸。于是，陳智勇緊抓源（內容集聚）一網(wǎng)（異構多集）一端（存儲）的演進趨勢，將計算和存儲資源融入移動網(wǎng)絡設計中，在理論、機制、算法三個層面上，解決了諸多關鍵問題。

他與上海交通大學劉輝教授合作，闡述了移動3C網(wǎng)絡的定義，論述了3C三個元素的內涵；探索了運用計算與存儲資源的無線融合網(wǎng)絡機制，推導了存儲約束下的網(wǎng)絡容量，揭示了通信與存儲的折中關系，優(yōu)化了設計網(wǎng)絡傳輸與終端存儲機制。同時，陳智勇還挖掘蜂窩異構網(wǎng)絡的通信一計算一存儲多維資源，推導計算約束下的網(wǎng)絡吞吐量，分析計算與存儲對網(wǎng)絡吞吐量的制約關系，提出計算約束下析取通信增益的內容存儲最優(yōu)策略。而面向視頻點播業(yè)務，他則開展了基于終端存儲下按需傳輸，和周期輪播傳輸?shù)膫鬏敊C制及存儲分配聯(lián)合優(yōu)化設計，使其能最大程度降低無線帶寬消耗。

網(wǎng)絡編碼改善者

無線環(huán)境中，大多數(shù)移動通信系統(tǒng)的性能都受限于干擾，并且通常這種干擾是被當作負面效應進行處理的。但是若能處理好這種干擾，甚至利用干擾進行數(shù)據(jù)傳輸，那么就有可能進一步提高無線傳輸速率，提升頻譜利用率，以適應未來無線海量信息傳輸?shù)囊蟆！拔锢韺泳W(wǎng)絡編碼正是在這樣的背景下應運而生，它的出現(xiàn)使得打破干擾壁壘成了可能，并提供了一條有效提高時頻資源復用度和網(wǎng)絡容量的新途徑?！标愔怯抡f。

物理層網(wǎng)絡編碼的基本研究單元是雙向中繼通信（two-way relay），但是目前，該領域仍然有很多實際問題亟需解決?！笆紫龋瑑稍垂?jié)點與中繼節(jié)點的傳輸過于簡單化，忽視了傳輸?shù)姆菍ΨQ性；其次，現(xiàn)有大多數(shù)研究僅僅考慮了低階調制下的物理層網(wǎng)絡編碼。而為數(shù)不多的針對高階調制下的研究，也僅停留在比特交織編碼調制與物理層網(wǎng)絡編碼的結合；最后，非理想接收下物理層網(wǎng)絡編碼機制的設計也是很不足的?！?/p>

為了突破瓶頸，陳智勇開展了“非對稱物理層網(wǎng)絡編碼機制設計與理論分析”項目研究，他圍繞雙向中繼通信，從中繼節(jié)點部分譯碼、邊信息以及非理想接收三個切入點，重點研究和分析與之相對應的基于分量碼協(xié)同、用戶比特協(xié)同、跨層協(xié)同的非對稱物理層網(wǎng)絡編碼機制。該項目將于2016年年底結題，但是目前，耕耘已經有所收獲了。

在研究過程中，他率先運用信息論分析基于網(wǎng)絡編碼的輸入信道信號的最優(yōu)分布，發(fā)現(xiàn)了最大化信道可達速率；設計了一種基于星座成型技術的物理層網(wǎng)絡編碼機制，實現(xiàn)了在實際系統(tǒng)約束下逼近發(fā)送信號的最優(yōu)分布；提出了多級物理層網(wǎng)絡編碼機制，從多角度揭示了制約多級物理層網(wǎng)絡編碼性能的規(guī)律，并且闡明了最優(yōu)設計準則，分析了其與基于比特交織編碼調制的物理層網(wǎng)絡編碼的優(yōu)劣。而且，他還設計了改變收發(fā)機架構的基于用戶比特協(xié)同的物理層網(wǎng)絡編碼機制，同時獲取了調制增益與編碼增益。

這些成果只是路途中的“風景”，陳智勇最終的目標是在充分結合雙向中繼通信特征的基礎上，探索非對稱傳輸下編碼調制、無速率碼與物理層網(wǎng)絡編碼的有機融合，提高頻譜利用率和傳輸?shù)目煽啃?，對此，他很有信心，“我相信，我們能得到理想的結果”，他說。

突破“連接導向”之鎖

目前，單純依靠基建投入的移動網(wǎng)絡擴容模式，已明顯無法支撐移動互聯(lián)網(wǎng)的長期可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)在亟需突破性的創(chuàng)新模式?！耙苿油ㄐ啪W(wǎng)絡仍然承襲著傳統(tǒng)，連接導向，的通信架構，其中信息處理（計算）與比特傳輸（通信）的功能是相對隔離的，這就是一個突破口！”陳智勇說。

在有了新思路后，陳智勇便于2016年申請了“移動3C網(wǎng)絡容量極限與緩存機制研究”項目，他秉承著網(wǎng)絡通信與計算的智能協(xié)同突破傳統(tǒng)“連接導向”的設計理念，綜合運用信息中心網(wǎng)絡、網(wǎng)絡分集適配、廣播交互融合等各領域的前沿理論，試圖通過挖掘移動網(wǎng)絡及節(jié)點中豐富的通信、計算、存儲等綜合資源，揭示了移動3C網(wǎng)絡從本質上提升信息傳播效率的機理與規(guī)律，在這個研究項目中，陳智勇立下了兩大目標。

“我將建立移動3C網(wǎng)絡的抽象數(shù)學模型，推導與分析內容傳播容量的理論極限及可達性，闡明移動計算通信三個基本要素‘計算+存儲+通信之間的相互耦合、制約、和置換關系，揭示獲取網(wǎng)絡容量增益的途徑與方向。”另一方面，陳智勇還打算探索移動3C網(wǎng)絡中的高效緩存分發(fā)機制，在移動3C網(wǎng)絡容量分析的理論指導下，進一步研究逼近容量極限的高效緩存分發(fā)機制，獲取內容傳播容量極限的具體有效途徑。

產研結合才能滿足時代需要，這一直是陳智勇心底的“信條”，為了推動科技成果的轉化，破解實際難題，他作為骨干力量積極參與了中國下一代數(shù)字廣播通信原型機的研發(fā)工作，最后獲得的核心技術被選入《GY/T268.1-2013調頻頻段數(shù)字音頻廣播第1部分：數(shù)字廣播信道幀結構、信道編碼和調制》標準。他的貢獻不止如此，陳智勇還曾在移動3C網(wǎng)絡方面與華為、三星和中國電信展開過深入的合作，聯(lián)合申請了多項發(fā)明專利。

而作為一名教師，在教學方面，陳智勇有自己的見解，他認為培養(yǎng)好一名研究生，需要一個從全到專，再到精的過程?！霸谶@個過程中，我會根據(jù)學生的興趣愛好，結合課題的方向，給學生量身打造合適的研究方向，培養(yǎng)和鍛煉他們全方面的能力。”目前，已經指導了學生18人次，均取得了較好的指導效果，其中，1名碩士畢業(yè)生獲得上海交通大學優(yōu)秀研究生畢業(yè)生稱號，3名博士研究生獲得國家獎學金以及唐立新獎學金。