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李建东:破解有信号无服务难题 织密畅连无线网络

来源:西安电子科技大学2023年09月11日

密集无线接入技术是解决4G和5G移动通信系统深度覆盖的核心技术,西安电子科技大学李建东教授破解密集系统中有信号无服务难题,构建了首个实际运营的超密集无线移动通信系统,为我国移动通信技术发展和拔尖人才培养做出了重要贡献。


第一套多信道自组织网络实验系统


探索无线通信的奥秘


1978年是恢复高考的第二年,年仅16岁的李建东拿到了西北电讯工程学院(今西安电子科技大学)的录取通知书,此时他还不知道,自己随意选择的无线电通信专业,会在日后成为支撑社会经济发展的核心技术基础和保障国防安全的重要基石。


本科毕业后,李建东选择追随郭梯云教授读研究生。兴趣是最好的原动力,是一个人不惧艰难坚持下去的源泉,李建东正是如此。为了做实验,他背着一部经过改装的军用电台前往陕西韩城,即使相隔数百公里,仍然能通过电台和西安的老师进行通信,他觉得十分神奇,想要搞懂原理背后的奥秘。


读博期间,他完成了多信道自组织分组无线网的大部分研究工作。对于自组织通信网络的研究,在当时,国外也是刚刚起步,能够找到的参考资料寥寥无几,一切都要靠他从头做起。为了得到可靠的实验数据,艰苦的野外通信实验、短波自组织网拉距测试是家常便饭。在导师的指导之下,李建东从设计原理到搭建系统模型,再到实验测试,牵头完成了一套多信道分组无线网络系统的研究项目。


他提出的多信道自组织算法,能够明显地增强通信网络的自适应能力,达到了国际先进水平,国内第一个全分布式控制的分组无线网络实验系统由此诞生。这个系统对部队生产和装备分组无线电网产生了重要影响,通过与协同单位的合作,他们课题组先后推出了3代实验装备,研制了军用分组无线网络系统,研究成果获机电部科技进步三等奖。探索无线通信这一重要前沿科学领域,成为他视为己任、践行初心的重要使命。


勤奋刻苦的求学科研经历奠定了李建东学术发展的基础,而导师严谨的治学态度,倾心育人的风范则熏陶着他整个教书育人生涯。“老一辈扎实严谨的学术传统是我们最宝贵的财富。”让李建东印象最深的一点,他的导师郭梯云教授在编写教材时,对书稿的字句进行反复斟酌,让教材既能服务于老师的“教”,又能服务好学生的“学”。这严谨的态度也在李建东的身上得到传承,他在指导学生时也是如此,用自己的言传身教默默地影响他们。


远望谷体育馆构建的超密集无线网络体验馆


破解有信号无服务难题


进入新世纪前后,各种制式的无线网络烟囱式发展、协同能力差,单一无线网络承载能力有限,无法承载海量业务。无线局域网与蜂窝网络互补共赢、异构融合,其大规模布设、用户高移动、业务大容量成为当时无线网络发展趋势。


“在当时,全球都开始利用无线局域网进行无线城市建设,我国不但面临无线局域网安全接入技术被美国等发达国家垄断,而且迫切需要通过无线局域网和蜂窝网系统互补融合扩大无线网络覆盖的局面。”


李建东在国家863计划等项目的支持下,提出了大规模异构网络自组织组网理论及技术,将资源管控从单维度拓展到多维度、从独立网络拓展到异构多网络、从中小规模拓展到大规模,提出了异构自组织资源管理架构,发明了无线局域网自主接入、网络移动、异构网络分流传输的方法,解决了网络资源与业务流传输需求有效适配的难题,使网络资源的利用率提升一倍,有效组网规模提升1个数量级。


他牵头研发出的无线局域网接入设备、移动宽带热点设备、异构网络联合资源管理设备,广泛应用到了全球多家运营商。相关技术还应用于智慧城市、交通、安防等国家重点行业,取得了良好的社会和经济效益,并且获得了2014年国家技术发明二等奖。


2017年9月16日,首个商用超密集无线通信系统亮相第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛主会场——西电远望谷体育馆。该系统是李建东教授团队联合中国移动、华为构建的,率先满足了5G超密场景的需求指标。


“面对业务流量指数增长,运营商简单地增加基站并不能满足超密集无线通信的需求,基站数量激增后会导致资源使用冲突及严重系统干扰,系统速率塌陷问题尤为严重,用户最直观的感受就是有信号无服务。”


针对这个难题,李建东发明了网络化资源动态管控技术,提出了业界领先的超密集异构无线网络整体解决方案,研制了使能网络化资源管控技术的密集接入设备,通过多维网络资源主动认知分配、区域资源联动及跨域资源协同,实现了资源的网络化有序流动,确保了系统速率的持续高增长。


该技术解决了密集智慧城区、大规模工业互联网、机场、大型体育场馆等典型密集区域出现的有信号无服务的难题,是新一代移动通信系统的深度覆盖建设的核心技术。因此,李建东再次作为第一完成人,获得了2017年国家技术发明二等奖。


李建东指导研究生


培养拔尖创新人才


面向国家“双碳”战略需求和世界科技前沿,针对5G基站功耗高的缺点,2022年,李建东牵头承担了国家重点研发计划项目“面向‘双碳’战略的超低能耗移动通信理论与方法”,牵头组织撰写了“面向5G-A/6G无线通信系统节能减排关键技术愿景白皮书”。希望通过研究使未来6G移动通信系统总能耗大幅度下降且保障个性化服务质量,助力国家的“双碳”战略目标达成。


“指导研究生时你要有一个‘影子’跟着他,了解他们的处境、研究进展与困难,及时提供帮助,针对不同类型的学生,要注重因材施教。”李建东表示:“西电有着光荣的革命传统,要坚持用红色基因铸魂育人,深入挖掘红色文化资源,讲好西电人在国家重大工程中的贡献,引导学生树立科技报国之志。”


作为西电优势学科“信息与通信工程”和通信工程专业的带头人,李建东聚焦国家无线通信网络发展的重大需求,以培育担当民族复兴大任的时代新人为己任,深入推进教学改革和人才培养,先后获国家级教学成果奖2项,出版的国家规划教材《移动通信》超过32万册。通过厚植学生家国情怀和提升解决复杂工程问题能力,引导学生将论文写在祖国大地上,源源不断培养造就了众多拔尖创新人才。


“每个人与团队之间要相互支撑,做科研既要独立自主,也需要群策群力。”


李建东创建的智能宽带无线通信网络团队是一支历经三代、深耕宽带无线通信领域、持续推进密集无线接入系统从深度信号覆盖、到深度容量覆盖、再到未来深度节能(超低功耗)覆盖的创新团队。在李建东的带领下,团队面向国家天空地一体化无线网络及跨学科融合重大项目需求,获得多项国家级科技奖励,荣获国家自然科学基金委创新研究群体,科技部、教育部等创新团队。团队先后培养了国家级人才3人次、国家级青年人才2人,为续写人才培养“西电现象”,全面提升拔尖创新人才自主培养质量作出了突出贡献。

【责任编辑:曹竞】

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