一等奖！北科大为救援行动解难题！
党的十八大以来，党中央高度重视发展数字经济，并将其上升为国家战略。习近平总书记在党的二十大报告中提出“加快建设网络强国、数字中国”的重要指导思想。
作为网络强国与数字经济建设的重要内容，无线网络已经成为现代社会中人们日常生活和工作不可或缺的关键基础设施。特别是，在特殊场景下，无线网络对于国家安全、经济发展和社会进步等重大战略问题具有至关重要的影响。
无线网络的性能直接关系到救援行动的效率、成功率，准确、实时的救援信息才能确保应急救援行动的高效运作，保障公众安全。在智能制造场景中，无线网络的优化可以提高生产效率、降低生产成本，推动制造业转型升级，提升国家的产业竞争力。因此，将无线通信网络应用到应急救援、智能制造等场景以满足用户需求，是我国新基建的重要组成部分。
图1 应急救援、智能制造场景
然而，当前特殊场景下的无线通信网络面临着复杂的环境、不确定的网络拓扑、复杂的设备和工作环境等多重挑战。时空分布复杂化、海量业务需求多样化，网络覆盖不足、信号干扰、网络容量不足以及高速移动环境下的连接稳定性等问题亟待解决；特定时间段高容量场景下的流量需求也对无线网络资源的优化适配提出了挑战。
北京科技大学隆克平教授、张海君教授团队历经十余年，扎实推进基础理论研究，构建了时空约束无线通信网络资源优化理论与方法，有效缓解了无线通信网络在特殊场景下所面临的困境，获中国通信学会科学技术一等奖。
寻根究底探本质
时空约束无线网络是通过优化和调度无线信号在时空域中的传输，以提高网络性能和效率的网络体系。它利用多天线技术和多路径传播的优势，充分利用时域和空域的多样性，减少多径衰落、提高信号的抗干扰性能，并增加网络的容量。这种网络设计的核心思想是在时空域中充分利用信息，实现高效的资源分配和调度策略。
在消防救援、边境通信等特定场景中，无线通信网络具有业务突发性强、通信环境复杂的特点，面临网络快速响应难和建站选址受限的难题。这些特定场景中通信网络具有较强的时空约束特征，也是时空约束无线网络的重要研究方向。
图2 时空约束无线通信网络
如何在特殊场景中克服信号传播的障碍，提高无线网络的覆盖范围和质量；如何在特殊场景中合理管理和分配有限的频谱资源，以满足用户的需求；如何在特殊场景中有效管理干扰问题，以提高网络性能和可靠性；如何在特殊场景中优化资源分配和调度，以提高网络容量和性能；如何在特殊场景中确保无线网络的安全性和用户隐私？这些都是特殊场景下时空约束无线网络亟需解决的问题。因此，团队将研究聚焦于时空约束无线通信网络的覆盖规律、动态组网、资源适配、用户关联、鲁棒优化等方面，以满足时空约束无线通信网络组网灵活性高、资源适配性强等多重需求。
孜孜不倦解难题
团队十余年如一日，进行了大量的时空约束无线通信网络研究。首先，基于网络优化、信息论、概率论等理论方法，分析资源分配、干扰管理、传播特性等方面的问题，团队通过建立数学模型和理论分析，研究特殊场景下无线网络资源的性能界限和优化问题；通过调整参数、模拟场景和网络配置，评估不同算法和策略在特定场景下的效果。
同时，团队还深入真实的特殊场景中进行实验测试，收集和分析网络性能数据，并部署无线网络设备和传感器，在特殊环境中进行测量和监测，获取实际场景下的数据和反馈，并对数据进行分析和挖掘，预测网络性能和行为。
最后，运用遗传算法、粒子群优化等智能优化算法，进行资源分配、干扰管理、网络优化等问题的求解，通过不断迭代和优化，找到优化的资源分配和调度方案。他们在覆盖与组网机理、网络资源适配规律、鲁棒优化理论等方面取得了创新成果，构建了时空约束无线通信网络资源优化理论与方法，获得国际学术同行的一致认可，为时空约束无线通信网络高效资源管控提供了理论依据。
该项目相关成果已应用于
我国应急救援、智能制造等场景中
有效提升了特定场景下
移动通信网络的组网覆盖效率
提高了通信网络的服务质量和水平
产生了良好的社会和经济效益
推动了信息通信科技创新
精准服务国家战略需求
为实现我国无线通信网络的
绿色、协调、可持续发展
提供了技术支撑
为网络强国战略贡献北科力量
USTB | 北京科技大学
出品：新媒体中心
来源：科转院
编辑：付晓振
校审：薛浪
责编：杨美偲
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