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【5G科学家】Wi-Fi越来越好用?看高通Simone Merlin博士做了哪些事

作者:admin 2021-09-01 12:18阅读:

高通公司(Qualcomm)首席系统工程师Simone Merlin博士

Wi-Fi是当今时代最重要并且最广泛使用的技术之一。它彻底改变了人们沟通的方式,打破了连接的地域限制——将住宅、办公室、咖啡店、体育场乃至无数场所变成全球连接和创新的中心。Wi-Fi几乎无处不在,对当今的网络提出越来越多的需求,以确保容纳更多人和更多数据。更高的流量,还有对更快速度和更低时延日益增长的需求,构成了高通公司研发首席系统工程师Simone Merlin博士所解决的诸多问题的基础。通过在Wi-Fi网络介质访问控制(MAC)子层和物理层的创新,Simone发明的协议和标准化方法,使得这些网络能够更快、更可靠地支持全世界以无线方式进行连接、计算和沟通。

Simone在意大利长大,获得了帕多瓦大学电信工程硕士和博士学位。在完成博士学位之前,他还曾在伊利诺伊大学以访问学者的身份从事无线局域网技术研究。他于2007年加入高通,在过去的14年中,作为系统工程师致力于增强Wi-Fi性能。最近,他正在研究各种Wi-Fi技术原型以及射频传感这一前沿新领域。如今,他正继续潜心研究5G。

Simone牵头的Wi-Fi网络MAC和物理层的关键发明对网络效率、可靠性和速度具有重大影响,而这些网络正在支持越来越多的终端。作为开放式系统互联(OSI)模型的一部分,MAC子层负责在可用频谱上进行精确传输,确保不同的终端可以使用同一个网络。经优化的MAC工作方式能够在拥有大量终端的网络中顺畅地支持大数据流量,从而实现目前我们使用的高速度和高可靠性。

我们与Simone进行了交流,深入了解了他的发明、发明灵感以及协议设计、原型化和标准化的过程是如何运作的。

你从小就想要成为一名发明家或工程师吗?你是怎样对这些事情产生兴趣的?

是的,我早就对这些事情产生了明确的兴趣。孩提时我喜欢建造或拆解东西,以了解它们是如何工作的,我在自家车库里有一个小“实验室”。我对电子产品非常着迷,之后又对电脑产生了兴趣,因此我特意选择了一所高中,在那里我学习了这些知识,其中就包括电信知识。

我认为,我从父亲那里学到了许多工程学的思维方式。他实际动手操作能力很强,总让我参与修理、建造和制作家里的东西。我从母亲那里学到,犯错是可以接受的,我认为这恰恰就是创新的基础。此外,还有个亲戚让我对电子产生了兴趣。所以家庭的影响很重要。

在我读高中的时候,家里有了一堆对讲设备,把它们安装在墙上,可以让不同房间里的人通话。我拆解了这些设备,重新改装,让两台旧电脑可以相互通信——这很有趣。后来在大学里,我开始通过数学和公式学习事物真正的工作原理。

是什么促使你一直热衷于动手改造并且不断学习新事物的?

这要回到工程思维。不断学习新事物并创造有用的新东西是很有满足感、很有趣的。在高通工作,让我有机会站在在技术的前沿,与才华横溢的同事一起发明可能供数百万人使用的东西。

至于在家动手改造的“手工活儿”,我继续做这些,是希望能教会我的孩子一些动手技能——也许以后还能造出智能玩具车。

高通公司(Qualcomm)首席系统工程师Simone Merlin博士

你为什么想要创建新的MAC(Medium Access Control,介质访问控制)协议?你试图解决什么样的问题?

基本的想法是让Wi-Fi更好、更快、更可靠并且能够支持更多用例。随着Wi-Fi的部署越来越广泛,相同区域内将有大量的Wi-Fi终端,你需要确保它们都能很好地协同工作,并提高吞吐量和可靠性。这一切都需要对MAC和物理层协议做出很多改变。

我们试图考虑改变现有技术或开发全新技术,以改善吞吐量、可靠性、能耗或赋能新用例,然后设计协议和算法予以支持。例如,我们有围绕协议的多项发明来支持多用户MIMO,让多个终端同时交换数据以提高网络效率。另一个是射频传感,它不涉及数据通信,而是让Wi-Fi“了解”周围环境中正在发生的事情,就像雷达一样,这是需要新协议的全新用例。

我们还致力于构建原型机来验证概念,在真实的设备上实现想法会暴露更多未知问题,促使你提出更好、更实用的想法。当然,我们始终在努力向前看,去思考那些可能不会立即实施的专利的构想。然而它们注定会在未来某个时间实施,因此我们与产品团队密切合作,以确保我们提出的各种想法都切合实际。

你可以谈谈开发新技术的协作过程是怎样的吗?

设计的过程中有很大一部分时间是花在头脑风暴上。虽然每个团队成员都有自己的思考,但许多构想都是通过整个团队的头脑风暴和讨论产生的。我们通常会首先试图定义基本问题,然后再形成宏观的构想,从而解决问题并创造效益。这个过程可能很耗费时间,因为这些问题往往难以轻易辨析。

有人或许认为,他们知道问题是什么,但却只针对结果展开讨论。我们需要更深入地挖掘,从而明确地定义需要解决的基本问题。一旦得出待解决的Wi-Fi相关基本问题的明晰清单,我们就开始设计协议去解决问题,并且使其往更好的方向发展。搜集和提炼这些想法的过程需要团队协作,当某位团队成员提出构想后,就会由其他团队成员讨论,并持续、循环往复地进行下去。

对于那些更有希望的想法,我们会对其进行评估,以确定它是否能够带来可观的效益。在许多情况下,这涉及通过模拟来进行全面评估,在一些特殊情况下,还包括原型机开发。

一些协议需要标准化以支持跨终端互操作。这些协议会被拿到电气电子工程师学会(IEEE)等标准化论坛上,与其他公司进行讨论。我们不仅会在会上讨论自己的提案,也会参与评估其他公司的提案,然后回头不断打磨、发展我们自己的提案,最终提出一个可以让大多数公司达成共识的提案。有的公司往往不会特别明确地说明他们提出某项特定协议的背景,因此大家会思考他们试图解决什么问题,并对其谈论的问题做一些逆向分析。这将反馈到我刚才描述过的循环之中,从而发现更多的潜在问题并提出新的解决方案。

你对想要成为发明家的年轻人有何建议?

你需要对特定领域有强烈的兴趣和充沛的热情,然后花费时间、潜心挖掘那些不太为世人所知的方面。也许有时候你的灵感会像一个突然亮起的灯泡一样迸发,但更多情况下的思考并不是这样的。大多数想法来自于深入钻研课题以及与他人(尤其是不同技术背景的人)集思广益。你将开始洞察到前人从未触及的层面,因为日积月累的打磨和专注会将你塑造成一个专家,而这将是一个非常有趣的过程。

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