'楊輝:做尋“光”人 實現全程化光網絡'

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古時候,人們寄書信於鴿雁以實現相互的溝通交流。隨著科學技術的不斷髮展,人們開始藉助電與光作為載體,實現通信,即使相距萬里,遠隔重洋,也可以清晰地聽到聲音,清楚地看到容貌,真正使“海內存知己,天涯若比鄰”這樣的美好詩句成為現實。

光纖通信即光通信,是在發送端首先把傳送的信息變成電信號,然後調製到激光器發出的激光束上,使光的強度隨電信號的頻率變化而變化,並通過光纖發送出去;在接收端,檢測器收到光信號後把它變換成電信號,經解調後恢復原信息

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古時候,人們寄書信於鴿雁以實現相互的溝通交流。隨著科學技術的不斷髮展,人們開始藉助電與光作為載體,實現通信,即使相距萬里,遠隔重洋,也可以清晰地聽到聲音,清楚地看到容貌,真正使“海內存知己,天涯若比鄰”這樣的美好詩句成為現實。

光纖通信即光通信,是在發送端首先把傳送的信息變成電信號,然後調製到激光器發出的激光束上,使光的強度隨電信號的頻率變化而變化,並通過光纖發送出去;在接收端,檢測器收到光信號後把它變換成電信號,經解調後恢復原信息

楊輝:做尋“光”人 實現全程化光網絡

楊輝作特邀報告

如果說20世紀是電力通信時代,那麼21世紀將會是光通信的時代。一根頭髮絲般粗細的普通光纖,可容納上百億人的同時通話,並有效提升傳輸距離,降低傳輸過程中的能量損耗。而這一切與光通信網絡的快速發展密不可分,在這條尋“光”的道路上,北京郵電大學信息光子學與光通信國家重點實驗室副教授、科學技術研究院副院長楊輝,多年來一直致力於光通信與光網絡領域研究,不斷探索著光的奧祕,為我國實現全程化光網絡不懈奮鬥著。

源於興趣 忠於光通信網絡研究

早在大學期間,楊輝就對通信產生了極大興趣,選擇了通信工程作為輔修專業。“我挺喜歡通信的,相信它會成為全世界發展速度最快的產業之一。”在問到為什麼會跨專業選擇通信時,楊輝堅定地說道。即使當時擁有本專業的保研資格,為保險起見老師也勸他選擇保研時,他都沒有動搖決心。楊輝說他深刻地記得,在聯繫到通信領域的知名導師顧畹儀教授時,顧老師為他著想勸他慎重,但看到他毅然決然的堅持後,給予了他很多幫助。最終他以實驗室第一名的優異成績,成功考取了北京郵電大學信息光子學與光通信研究院先進光網絡研究室,開啟了他嚮往的光通信網絡技術的學習和科研之路。

光通信網絡是以光纖為傳播介質組成的一種通信體系網絡結構,其具有傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸損耗低和保密性強等優點。隨著移動互聯網等技術的快速發展,光通信網絡的業務由局部固定的“點到點連接”向全程動態的“端到雲連通”方向過渡。作為“網絡強國”戰略的重要支撐,全程化光網絡成了國家的重要戰略需求。而全程化的過程中,多種類型資源相互交織,形成了資源異質與控制靈活間的制約,衍生出高複雜、低效率、慢響應的光網絡管控難題。圍繞這一系列難題,楊輝從如何利用、調度、融合異質資源三個視角入手,探索全程化光網絡的靈活控制結構。

他構建了內容與網絡跨層協同控制模型,突破數據中心與光網絡間控制隔離的限制,解決了異構網絡統一運維的矛盾,實現千節點規模的異構組網與靈活管控,完成跨洲應用演示,該成果獲得首屆中國電子學會優秀博士學位論文獎等,並發表了ESI高被引論文。設計了多維資源聚合理論與集成調度機制,刻畫出異質資源關聯程度的數學表徵,完成頻譜、應用、時間等多維資源靈活性調度,解決了數據中心互聯資源利用低效的難題,獲得中國電子學會技術發明獎一等獎等。提出了邊緣承載融合組網方法與優化策略,率先實現射頻、光譜和處理資源的軟定義融合組網,將業務提供時間降低至毫秒級,解決了邊緣高帶寬業務響應緩慢的難題,獲得中國通信學會科技進步獎一等獎和IEEE ICOCN2017青年科學家獎等。

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古時候,人們寄書信於鴿雁以實現相互的溝通交流。隨著科學技術的不斷髮展,人們開始藉助電與光作為載體,實現通信,即使相距萬里,遠隔重洋,也可以清晰地聽到聲音,清楚地看到容貌,真正使“海內存知己,天涯若比鄰”這樣的美好詩句成為現實。

光纖通信即光通信,是在發送端首先把傳送的信息變成電信號,然後調製到激光器發出的激光束上,使光的強度隨電信號的頻率變化而變化,並通過光纖發送出去;在接收端,檢測器收到光信號後把它變換成電信號,經解調後恢復原信息

楊輝:做尋“光”人 實現全程化光網絡

楊輝作特邀報告

如果說20世紀是電力通信時代,那麼21世紀將會是光通信的時代。一根頭髮絲般粗細的普通光纖,可容納上百億人的同時通話,並有效提升傳輸距離,降低傳輸過程中的能量損耗。而這一切與光通信網絡的快速發展密不可分,在這條尋“光”的道路上,北京郵電大學信息光子學與光通信國家重點實驗室副教授、科學技術研究院副院長楊輝,多年來一直致力於光通信與光網絡領域研究,不斷探索著光的奧祕,為我國實現全程化光網絡不懈奮鬥著。

源於興趣 忠於光通信網絡研究

早在大學期間,楊輝就對通信產生了極大興趣,選擇了通信工程作為輔修專業。“我挺喜歡通信的,相信它會成為全世界發展速度最快的產業之一。”在問到為什麼會跨專業選擇通信時,楊輝堅定地說道。即使當時擁有本專業的保研資格,為保險起見老師也勸他選擇保研時,他都沒有動搖決心。楊輝說他深刻地記得,在聯繫到通信領域的知名導師顧畹儀教授時,顧老師為他著想勸他慎重,但看到他毅然決然的堅持後,給予了他很多幫助。最終他以實驗室第一名的優異成績,成功考取了北京郵電大學信息光子學與光通信研究院先進光網絡研究室,開啟了他嚮往的光通信網絡技術的學習和科研之路。

光通信網絡是以光纖為傳播介質組成的一種通信體系網絡結構,其具有傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸損耗低和保密性強等優點。隨著移動互聯網等技術的快速發展,光通信網絡的業務由局部固定的“點到點連接”向全程動態的“端到雲連通”方向過渡。作為“網絡強國”戰略的重要支撐,全程化光網絡成了國家的重要戰略需求。而全程化的過程中,多種類型資源相互交織,形成了資源異質與控制靈活間的制約,衍生出高複雜、低效率、慢響應的光網絡管控難題。圍繞這一系列難題,楊輝從如何利用、調度、融合異質資源三個視角入手,探索全程化光網絡的靈活控制結構。

他構建了內容與網絡跨層協同控制模型,突破數據中心與光網絡間控制隔離的限制,解決了異構網絡統一運維的矛盾,實現千節點規模的異構組網與靈活管控,完成跨洲應用演示,該成果獲得首屆中國電子學會優秀博士學位論文獎等,並發表了ESI高被引論文。設計了多維資源聚合理論與集成調度機制,刻畫出異質資源關聯程度的數學表徵,完成頻譜、應用、時間等多維資源靈活性調度,解決了數據中心互聯資源利用低效的難題,獲得中國電子學會技術發明獎一等獎等。提出了邊緣承載融合組網方法與優化策略,率先實現射頻、光譜和處理資源的軟定義融合組網,將業務提供時間降低至毫秒級,解決了邊緣高帶寬業務響應緩慢的難題,獲得中國通信學會科技進步獎一等獎和IEEE ICOCN2017青年科學家獎等。

楊輝:做尋“光”人 實現全程化光網絡

向領導彙報並演示項目成果

在科研過程中他發現,把全程化光網絡的控制結構放在範圍廣闊、應用繁多和環境複雜的場景中,其控制的智能性和組網的安全性將面臨巨大挑戰。因此,在未來的科研計劃中,一方面,他將圍繞光網絡智能性差的問題,擬利用人工智能技術的自學習、自優化、自適應和自推理等能力,研究基於人工智能的全程化智慧光網絡控制結構,從業務、控制、資源和運維等不同層面提升光網絡的智能性。另一方面,針對組網安全性低的挑戰,他將結合區塊鏈的去中心性、匿名性和不可篡改性等技術特徵,探索基於區塊鏈的全程化可信光網絡架構,在設備接入、資源調度和路由計算等方面實現光網絡的組網可信。

科研管理雙肩挑

楊輝是北京郵電大學信息光子學與光通信國家重點實驗室副教授,北京郵電大學科學技術研究院副院長。他的日常工作不僅要在實驗室做科研,還要參與學校的行政管理工作。已經習慣實驗室辦公室兩頭跑的他笑著說道:“辛苦是必然的,但也樂在其中。畢竟做科研是我的興趣,學校的科研服務管理是我的責任。多付出,提高效率,也就沒什麼解決不了的事。”

作為副教授的楊輝,在日常教學工作中也有自己獨到的一套教學理念。他講到自己做學生期間,養成了愛思考的習慣。不論是聽課還是查閱文獻的過程中都勤于思考,這影響了他的授課方式,引導學生多問為什麼。例如,一段代碼寫完後,在反覆修改調通的過程中,問問自己造成錯誤的原因是什麼。楊輝說,這樣可以讓學生們進一步挖掘自身的潛力和創造力。除此之外,他還鼓勵學生們多向身邊的專家、老師和同學請教交流,這對科研能力的提升將很有幫助。

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古時候,人們寄書信於鴿雁以實現相互的溝通交流。隨著科學技術的不斷髮展,人們開始藉助電與光作為載體,實現通信,即使相距萬里,遠隔重洋,也可以清晰地聽到聲音,清楚地看到容貌,真正使“海內存知己,天涯若比鄰”這樣的美好詩句成為現實。

光纖通信即光通信,是在發送端首先把傳送的信息變成電信號,然後調製到激光器發出的激光束上,使光的強度隨電信號的頻率變化而變化,並通過光纖發送出去;在接收端,檢測器收到光信號後把它變換成電信號,經解調後恢復原信息

楊輝:做尋“光”人 實現全程化光網絡

楊輝作特邀報告

如果說20世紀是電力通信時代,那麼21世紀將會是光通信的時代。一根頭髮絲般粗細的普通光纖,可容納上百億人的同時通話,並有效提升傳輸距離,降低傳輸過程中的能量損耗。而這一切與光通信網絡的快速發展密不可分,在這條尋“光”的道路上,北京郵電大學信息光子學與光通信國家重點實驗室副教授、科學技術研究院副院長楊輝,多年來一直致力於光通信與光網絡領域研究,不斷探索著光的奧祕,為我國實現全程化光網絡不懈奮鬥著。

源於興趣 忠於光通信網絡研究

早在大學期間,楊輝就對通信產生了極大興趣,選擇了通信工程作為輔修專業。“我挺喜歡通信的,相信它會成為全世界發展速度最快的產業之一。”在問到為什麼會跨專業選擇通信時,楊輝堅定地說道。即使當時擁有本專業的保研資格,為保險起見老師也勸他選擇保研時,他都沒有動搖決心。楊輝說他深刻地記得,在聯繫到通信領域的知名導師顧畹儀教授時,顧老師為他著想勸他慎重,但看到他毅然決然的堅持後,給予了他很多幫助。最終他以實驗室第一名的優異成績,成功考取了北京郵電大學信息光子學與光通信研究院先進光網絡研究室,開啟了他嚮往的光通信網絡技術的學習和科研之路。

光通信網絡是以光纖為傳播介質組成的一種通信體系網絡結構,其具有傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸損耗低和保密性強等優點。隨著移動互聯網等技術的快速發展,光通信網絡的業務由局部固定的“點到點連接”向全程動態的“端到雲連通”方向過渡。作為“網絡強國”戰略的重要支撐,全程化光網絡成了國家的重要戰略需求。而全程化的過程中,多種類型資源相互交織,形成了資源異質與控制靈活間的制約,衍生出高複雜、低效率、慢響應的光網絡管控難題。圍繞這一系列難題,楊輝從如何利用、調度、融合異質資源三個視角入手,探索全程化光網絡的靈活控制結構。

他構建了內容與網絡跨層協同控制模型,突破數據中心與光網絡間控制隔離的限制,解決了異構網絡統一運維的矛盾,實現千節點規模的異構組網與靈活管控,完成跨洲應用演示,該成果獲得首屆中國電子學會優秀博士學位論文獎等,並發表了ESI高被引論文。設計了多維資源聚合理論與集成調度機制,刻畫出異質資源關聯程度的數學表徵,完成頻譜、應用、時間等多維資源靈活性調度,解決了數據中心互聯資源利用低效的難題,獲得中國電子學會技術發明獎一等獎等。提出了邊緣承載融合組網方法與優化策略,率先實現射頻、光譜和處理資源的軟定義融合組網,將業務提供時間降低至毫秒級,解決了邊緣高帶寬業務響應緩慢的難題,獲得中國通信學會科技進步獎一等獎和IEEE ICOCN2017青年科學家獎等。

楊輝:做尋“光”人 實現全程化光網絡

向領導彙報並演示項目成果

在科研過程中他發現,把全程化光網絡的控制結構放在範圍廣闊、應用繁多和環境複雜的場景中,其控制的智能性和組網的安全性將面臨巨大挑戰。因此,在未來的科研計劃中,一方面,他將圍繞光網絡智能性差的問題,擬利用人工智能技術的自學習、自優化、自適應和自推理等能力,研究基於人工智能的全程化智慧光網絡控制結構,從業務、控制、資源和運維等不同層面提升光網絡的智能性。另一方面,針對組網安全性低的挑戰,他將結合區塊鏈的去中心性、匿名性和不可篡改性等技術特徵,探索基於區塊鏈的全程化可信光網絡架構,在設備接入、資源調度和路由計算等方面實現光網絡的組網可信。

科研管理雙肩挑

楊輝是北京郵電大學信息光子學與光通信國家重點實驗室副教授,北京郵電大學科學技術研究院副院長。他的日常工作不僅要在實驗室做科研,還要參與學校的行政管理工作。已經習慣實驗室辦公室兩頭跑的他笑著說道:“辛苦是必然的,但也樂在其中。畢竟做科研是我的興趣,學校的科研服務管理是我的責任。多付出,提高效率,也就沒什麼解決不了的事。”

作為副教授的楊輝,在日常教學工作中也有自己獨到的一套教學理念。他講到自己做學生期間,養成了愛思考的習慣。不論是聽課還是查閱文獻的過程中都勤于思考,這影響了他的授課方式,引導學生多問為什麼。例如,一段代碼寫完後,在反覆修改調通的過程中,問問自己造成錯誤的原因是什麼。楊輝說,這樣可以讓學生們進一步挖掘自身的潛力和創造力。除此之外,他還鼓勵學生們多向身邊的專家、老師和同學請教交流,這對科研能力的提升將很有幫助。

楊輝:做尋“光”人 實現全程化光網絡

發表國內高校第一篇光通信領域頂級會議OFC的Post Deadline Paper

因材施教是楊輝的教學方式。“我跟學生的關係,首先是師生關係,同時更多的是朋友關係。”楊輝跟學生的交流,更多的基於換位思考。他說:“通過換位思考,可以更好地建立雙方之間良好的溝通渠道,每位學生來實驗室的時候,我都會找他聊一聊,問問將來想做什麼,未來的職業規劃是什麼,愛好是什麼,想做學術研究還是編程實現。然後根據每個人的喜好,在實驗室的研究範圍內制訂適合的培養計劃。”

2018年,楊輝入選了中國科協青年人才託舉工程項目。“青春須早為,豈能長少年。”把握住時間,儘快研究出性能優越的光網絡控制設備,利用人工智能和區塊鏈技術,讓全程化光網絡變得更加智能、可信,解決光網絡的“動脈硬化症”,是楊輝下一階段的科研目標。

來源:科學中國人2019年6月(上)

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