“我们不少研究项目是着眼于10年后的应用,这些研究成果未来可能从根本上改变工业界。”微软亚洲研究院无线与网络组负责人张永光说话时,流露出研究员身上坚定而激动的神采。
与微软亚洲研究院其他研究小组不同,无线与网络组所从事的研究似乎显得有些“玄妙”。移动计算及网络涵盖了无线网络、移动系统、传感器与嵌入式系统、数据中心与大型网络等研究课题。目前大多数还在实验室或者论文报告里的研究,在未来就可能呈现这样的场景：在普通PC上通过软件接受所有数字电视和通信信号；把办公室计算机的工作,通过手机放到家中电脑继续做……
基于微软亚洲研究院开放式创新的环境,以及对研究方向的国际化把握,张永光和无线与网络组的同事们对未来充满自信。今年,无线与网络组在国际的顶级学术会议上获得“大满贯”又为他们的信心做出强有力的注脚,而在这样顶级的国际学术会议上发出具有影响力的声音,也就意味着,如过去无数次的技术演进一样,这些声音将穿越未来,进而影响成千上万的人们的生活。
台前传奇
在所钻研领域的学术界产生影响力,是微软亚洲研究院一直鼓励的。
今年,微软亚洲研究院无线与网络组在其研究领域中公认的最顶尖的四个学术会议都有论文发表,其中NSDI’09的论文还是该会议的最佳论文。而这些论文无论在数量还是质量上,都可以与世界上最好的大学和研究机构媲美。
值得一提的是,今年首次在中国举办的ACM MobiCom’09大会上,微软亚洲研究院有3篇论文入选。这不仅反映了微软亚洲研究院在这个领域的世界级领先的研究能力,更意味着将成为主导未来科技的先行者。据张永光介绍,ACM MobiCom是在移动计算和无线网络方面前瞻性学术水平最高的年会。现在无线网络技术中大热的研究方向如移动自组网络、无线多跳路由、传感器网络等都是最早在ACMMobiCom上讨论的。
在入选的三篇论文中,第一篇由研究员谭煜主导的“无线局域网的实用空分多址联接”,提出了在现有无线局域网架构下就可以实现的利用空分多址技术大幅提高无线容量的方法；第二篇郭传雄研究员和UCLA合作者的“多核处理器中的可扩展无线互联微结构”,提出了用无线技术来连接未来芯片中将出现的成百上千的处理器核；第三篇由网络多媒体组罗翀主导的“用在大规模无线传感器网络中的压缩数据采集”,把压缩传感的新理论运用到无线传感器网络中,可以通过更少的数据传输获取同样的信息,进而延长网络寿命。
今年的ACM MobiCom大会上,无线与网络组还演示了一个叫Sora的软件无线电技术。这是世界上第一个用纯软件的方法来实现高速无线通讯的系统,他们在普通PC上用Windows软件实现了未来准4G移动通信标准LTE的上行链路,并在20MHz信道上实现了43Mbps的实时通信。同时,他们还演示了一个貌似奇怪的组合：同一信道中上行用LTE,下行用WiFi。“这正展示了软件无线电的精髓所在：在同一信道中多个无线标准同时存在并随意切换和改动。”张永光表示。
目前的软件无线电主要是基于FPGA等专用平台,开发费时费力。因为预见到迅速增加的多核心集成和并行数据处理将从根本上改变当前无线通信的状况,而且基于软件的认知无线系统将比现有的无线技术更为强大、灵活和高效,无线与网络组的研究员们另辟蹊径,研发了这个基于通用CPU的高性能软件无线电系统平台。这为将来用灵活而高效的软件方法来代替繁琐和费时的硬件实现打下了基础。“这对未来无线通信业界可能有着颠覆性的影响。”
为推动这个领域的技术发展,微软亚洲研究院计划把Sora平台向全世界高校开放,让学术界能在最先进的软件无线电平台上研究未来通信技术。
“它可以进行多种无线技术的研究,包括物理层、媒体访问控制、以及跨层优化等等。其编程模型以及各种编程工具极大地降低了高速宽带无线系统开发研制的工作量,从而为各种无线系统的创新研究提供了一个有效、实际的研发实验平台。”同时,无线与网络组也在研究基于软件无线电的下一代无线系统的体系结构和关键技术。当前的研究重点包括高速无线媒体访问控制、多天线系统、空分复用技术,以及基于动态频率访问的无线系统等。
幕后布道者
作为本次ACM MobiCom的大会主席,张永光又可谓是幕后布道者。
ACM是世界最大的计算机从业员专业组织和科学性及教育性的计算机学会。MobiCom则是ACM在移动计算和无线网络方面的最高年会。十五年前,从第一届ACM MobiCom开始,张永光几乎年年都积极参与,并不断渗透着中国人的影响力。
今年,是ACM MobiCom十五年来第一次来到亚洲,来到北京,这与张永光的多年来的争取不无关系。在来微软前,张永光在美国读博,其后又在美国工业界和学校工作了十多年,其间一直在从事无线和网络领域的研究,“来到微软之前,我就一直想把ACMMobiCom带到中国来,只是没有找到合适的机会和平台。”三年前,张永光被微软亚洲研究院独有的文化和宽松的科研环境所吸引,成为无线与网络组的负责人,ACM MobiCom进中国也就成了现实。
“我很高兴能说服ACM把今年的ACM MobiCom放在北京来办,并得到微软亚洲研究院的大力支持和配合。在参会的近400人中,有40％是中国的年轻老师和同学,能够亲身参与世界级的学术盛会让他们受益匪浅。我们很高兴能为中国学术科研做一件好事。这次大会办得非常成功,得到ACM的一致好评。”值得一提的是,由国家自然科学基金委,微软亚洲研究院和清华大学联合举办的特殊学生注册支持计划,让近100名中国大陆高校相关专业的大学生和研究生能全程参加这次会议,感受国际最顶尖的学术会议,并与世界级大师面对面交流。
预演未来
“我们的研究方法是理论与实践并重,通过构建实际系统以验证理论结果,并通过实验来提炼系统原理。”无线与网络组的其他项目也都深深掺入这个原则。张永光表示,随着信息技术迈入云计算时代,很多公司都开始构建大型数据中心,以支持日常生活中必不可少的各种因特网在线服务。
在不远的将来,人们会建造包含数百万台服务器的超级数据中心。如何将如此大量的服务器有效互联起来将成为一项重要的挑战。在无线与网络组的数据中心网络项目中,研究员用一种囊括了数据中心网络各个方面的整体解决方案来应对这项挑战。他们将云用户、因特网和数据中心作为一个整体来考虑,并从网络的角度来提升因特网在线服务的用户体验。
在移动系统研究方面,无线与网络组的研究员们正在研究如何使移动设备和云计算、云服务无缝结合,并且研发一系列云计算使能的新型应用,从而极大地提升用户的移动体验。
“我们把研究成果发表在这个领域中世界最顶尖的学术会议上,并致力推广到微软的产品中。”科技未来的一幕幕,就这样每天在微软研究院无线与网络组不断上演。
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