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通信与计算机科学技术融合国际学术研讨会
作者:   时间:2015年05月20日 【字号: 】【打印本页】【关闭】
一、会议基本情况

为促进通信和计算机领域科研人员的交流合作,由李国杰和李幼平两位院士联合倡导,北京市自然科学基金委支持,中国科学院计算技术研究所牵头发起并主办的《通信与计算机科学技术融合》国际学术研讨年会于2014717-18日在北京香山饭店成功召开。会议邀请到北京市自然科学基金委员会的领导,陈俊亮、李国杰、李幼平、邬贺铨等6位资深院士以及清华大学、北京邮电大学、北京交通大学、英国肯特大学、中国电信集团公司等20多位国内外通信与计算机领域知名专家学者参加。


二、该领域研究进展

第四代移动通信系统(4G)在世界范围内开始商用,第五代移动通信系统(5G)的研究也已经展开。由于移动互联网业务的爆发式增长和智能终端的广泛应用,预期5G系统需要提供的网络容量是现有系统的1000倍。然而,4G已经使得目前通信信道的数据承载能力逼近香农容限,在5G时代,若单纯从通信技术本身进行研究,所带来的增益相对于科研以及网络设施投入代价而言并不显著,而且缺乏可持续性。

同时,生态环境及相关企业已经不能承受移动通信网络的高能耗、高成本的发展。2008年移动通信网所产生的能耗已占人类社会全部能耗的3%,并且仍以16%的比率在按年增长。然而,地球资源已将走向枯竭,必须找到新的通信与计算技术体系才有可能支撑在有限能耗下1000倍增长的网络服务需求,通信与计算技术的融合可能是必由之路。

目前,通信与计算的界限正在模糊,像苹果、谷歌等公司,已经不能单纯说是通信企业还是计算机企业了,然而,通信与计算融合的基础研究尚未开展,推动该领域从量变到质变的变革性创新还没有出现,这是我国学者在学术上实现重大突破的难得机遇。

通信与计算的协同被认为是信息领域的重要趋势,国内外已经在与该研究领域相关的计算通信结合、资源复用与网络虚拟化、用户行为建模等相关的研究方向已经部署了相应的研究计划。

在计算与通信的结合方面,欧盟FP7计划已将万亿设备的并行计算、支持有环境意识和学习能力的移动设备等列为未来信息技术所面临的挑战,并将融合传感器技术、无线通信技术以及日益提高的计算能力和数据存储能力来提升通信网络的服务水平。美国国防部高级研究署(DARPA)支持了量子保密通信与IP 互联网结合的五年试验计划,借助量子计算实现保密通信。此外,国际上一些著名企业如微软、思科、英特尔、华为等研究机构也相继启动了相关的研究计划,深入挖掘网元的计算能力,并将相关的典型成果如网络编码等应用到了实际的通信网络中。

在资源复用与网络虚拟化方面,自2010年以来,美国国家科学基金NSF先后启动了十几个网络融合相关项目,并于2013年向议会提交的最新经费预算报告中指出将投入约1200万美元用于开展有线-无线网络互连互通及异构网络融合等项目的研究工作,主要关注网络级的资源融合。欧盟第七研发框架计划(FP7)对无线频谱资源共享与复用关键技术开展了研究,并通过提高网元计算能力和数据存储能力来提高频谱资源利用率与网络协同服务水平。韩国政府针对超宽带融合网UBcN”技术发展规划,于2012年前投资34万亿韩元发展全球最先进的信息传输网络。OpenVNet是一个为构建高效虚拟化网络的开源项目,通过在现有网络层次上增加网络虚拟层实现虚拟网络的创建和运行。国际多家大学及研究机构,开展了如PlanetLabVINIVIOLING-Lab等实验性项目,通过搭建虚拟覆盖网络,覆盖于现有网络的虚拟试验床,进行网络架构和协议的研发和测试。

我国在近几年的863计划、自然基金、科技重大专项等课题中也相继启动了相关项目,如支持基带集中处理的RAN构架研究基站资源池虚拟化关键技术研究可编程虚拟化路由器关键技术研究及系统研制等,在移动接入网络、IP网络等设计中开展计算与通信协同、资源虚拟化等方面的研究。2014年的973计划也将网络通信与计算的协同理论与方法列入申请指南,将为我国计算和通信交叉领域的开拓性研究起到较大的推动作用。清华大学、上海交通大学、中国科学院计算技术研究所、北京邮电大学、东南大学、电子科技大学、西安电子科技大学等高校或研究所已经开展了前期的探索性工作。

在支持云计算的RAN架构方面的研究,已经逐步被业界和工业界所重视。当今,以电信网基础设施为主干网络,利用互联网协议提供广泛的网络互联,已经成为通信网络发展的必由之路。而方兴未艾的云计算技术也为人们提供了一种新的服务模式。数据通信的目的是要完成计算机之间、计算机与各种数据终端之间的信息传递。为了实现数据通信,必须进行数据传输,而数据传输的模式也经历了电路方式、分组方式、帧方式和信元方式等阶段。可以看出,数据通信网的发展对计算机技术的推动作用突出。同时,计算机通信、基于计算技术的应用/业务也推动了现代数据通信网的发展。在云计算模式下,服务器端硬件、软件被整合为共享资源,按照共享、按需、弹性、服务的原则,用户只需要通过网路从服务器端获取各种各样的服务和能力,不需要独占拥有计算、存储能力。超级基站是一种物理集中、逻辑分布的新型集中式接入网架构,可以在集中式资源池基础上进行异构网络间处理资源与无线资源的共享与统一管理,在计算通信之间寻找到一个平衡点。类似的,基于云计算的接入网架构,能够灵活、高效地支持复杂多变的移动通信系统,并提供高速的实时云业务。从系统和网络的角度探索频谱与能量的高效利用机理与方法,提出一种全新的超蜂窝网络体系架构,满足未来10-20年移动通信对宽带大容量的迫切需求。

然而,当前无论是国内还是国外,都未能解决计算和通信协同的基础理论问题,仅在局部范围实现了计算和通信的有限结合,因而尚未取得根本性的突破。已有研究的局限可以概括为:研究视角单一,尽管尝试将计算融入通信网络,但主要针对网络中的局部具体问题展开研究,或者提升网络传输性能、或者压缩传输数据量,缺乏从网络整体设计角度出发的系统解决方案。研究范围受限,主要针对特定领域、特定范围、特定背景、特定应用的具体网络技术而展开,缺乏对异质的多样化网络中广义资源表征与复用的研究,无法建立计算通信资源的协同基础。研究成果零散,部分研究方向仍基本空白,基础共性理论尤其缺失,难以指导网络技术的发展以应对未来海量、复杂和高度动态的业务需求。

综上所述,通信与计算协同的研究仍处于起步阶段,目前基础理论严重缺失,理论体系亟待形成,具有很大的创新空间。从本次研讨会的讨论中也可以看出,我国在通信与计算协同的研究领域与国际同行处于同一起跑线。因此,我们必须抢占先机,占领该领域的制高点,率先在基础理论、核心机理和方法上取得原创性的成果,增强我国的国际话语权,提升我国在通信网络领域国际竞争力,使我国成为计算通信协同领域的国际主导力量。


三、达成的共识与建议

(一)今后首都地区或京津冀地区发展该领域的前瞻部署和重点研究方向

通信与计算技术融合研究需要关注以下关键科学问题:

1.计算通信协同理论及控制模型

2.通信与计算融合的未来无线网络架构及协议体系

3.适应业务时空分布多样性和基于虚拟化的异质资源按需调控方法

4.基于云计算环境的免充电智能终端系统架构

5.计算通信协作增益评价机制与实验验证平台

(二)相关政策建议

1.加强通信学科与计算机学科之间的交叉协同研究;

2.加大基础研究项目对通信与计算技术融合问题研究的支持力度;

3.坚持定期举办通信与计算融合的高端研讨会,指导科研和产业方向。


四、主要会议报告

1.大数据时代绿色的通信与信息服务的思考(Thinking about green communication and information services in the big data era)

石晶林研究员,中国科学院计算技术研究所

2.支持超级基站的创新(Innovation based on the super base station)

李幼平院士,东南大学计算机科学与工程学院

3.计算、通信与存储相互影响的两个研究(Two research about calculation, communication and storage of mutual influence)

郑纬民理事长,中国计算机学会

4.5G 网络架构的思考(Thinking of 5G network architecture)

杨峰义副总工程师,中国电信集团公司北京研究院

5.未来互联网络及其应用智慧协同标识网络(The future of Internet and its applications -wisdom synergy identification network)

张宏科教授,北京交通大学

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  • · 关于2018年度北京市自然科学基金项目申请的通知(2017-08-01)
  • · 关于2017年度北京市自然科学基金-交控科技轨道交通联合基金项目申报的通知(2017-07-14)
  • · 关于王新同志离职的公告(2017-06-30)
  • · 关于公布2017年度京津冀基础研究合作专项申请项目初步审查结果的通知(2017-06-27)
  • · 2017年度北京市自然科学基金委员会-北京市教育委员会联合资助项目拟资助项目公告(2017-06-20)
  • · 关于2017年北京市自然科学基金-海淀原始创新联合基金项目申报的通知(2017-05-31)
  • · 关于公布2017年北京市自然科学基金依托单位注册结果的通知(2017-05-16)
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