物聯網開啟了萬物互聯的時代，是物理世界與數字世界的橋樑，也是各國城市智慧化轉型的關鍵支撐技術。因此，解決物聯網的關鍵科學和技術問題成為了澳門大學智慧城市物聯網國家重點實驗室的研究重點。該實驗室的智能傳感與網路通信研究團隊肩負起鋪設信息感知和傳遞管道的重任，為虛實世界融合發揮紐帶作用，亦為智能技術應用打下穩固基石。
創新技術驅動城市數字化轉型
城市感知、網路通信技術作為物聯網的主要手段，加速全球先進城市智能升級。澳大智慧城市物聯網國家重點實驗室（以下簡稱實驗室）的智能傳感與網路通信研究團隊聚焦核心技術的攻關，以支撐全面感知、泛在連接、低時延、安全可靠的物聯網新型基礎設施建設，為智慧城市發展提供技術。
實驗室助理主任、電機及電腦工程系教授馬少丹是無線通信專家，她表示，若把物聯網簡單理解為一棵大樹，那麼智能傳感與網路通信這部分就是「根」，透過接收與傳輸信息，為大樹提供成長所需的養分，而城市大數據與智能技術就是「莖」，透過數據挖掘和智能算法支撐「善解人意」的技術開發，才能「開花結果」，應用到智慧能源、智能交通、城市公共安全與災害防治等各大智慧城市發展的重要領域。「這也反映了實驗室研究佈局的戰略思路。」
智能傳感與網路通信研究團隊以構建物聯網的有效感知與傳輸體系為目標，面向未來萬物智聯時代的科技演進，致力研發先進的傳感和通信技術，驅動城市數字化轉型。馬教授是此研究團隊的學術領軍人物，她指城市的「物」遍佈每個角落，遠至萬丈高樓、偏僻街道、橋樑，廣至樓梯轉角、車輛，深至地下管網，對城市互聯感知、網路通信體系建設有著更廣、更深的需求。
智能傳感如人之五感
研究團隊現聚焦智能傳感、網路通信兩大方向，進行拓展物聯網技術的基礎研究，為城市互聯、萬物互聯打牢地基。馬少丹教授表示，智能傳感有如人之五感，透過採集物理世界四方八面的信息，如圖像、溫度、路況、視頻、能耗等數據，感知城市運行的脈搏；同時，利用網路通信技術，鋪設更寬敞的康莊大道，使信息傳輸更流暢和迅速，從而向城市作出反饋和控制，形成與物理世界的互動，最終實現以最低程度的人為介入、智慧化的城市管理與運行。
物聯網如今邁向下一階段變革，對智能傳感、網路通信技術提出更高的發展要求。研究團隊面對海量接入、動態複雜與資源受限的通信環境、多樣化感知與通信需求、跨行業多領域應用場景，以及高效安全傳輸等諸多挑戰，在可重構智能反射面輔助的高效節能通信、高能效通信感知一體化的無線物理層、智能感知與空天地一體化網絡，取得實質進展及突破，持續為物聯網新型基建作有力支撐。
搭建大規模高效通信系統
沒有康莊的網路通信大道，就難以實現高效的信息感知。5G網路作為數字世界新型基建，為城市大數據的傳輸「打通經脈」，同時對無線通信的速度、效率和可靠性提出更高要求。研究團隊在馬教授帶領下，針對5G系統低時延、大連結、高速率、超可靠等關鍵需求，開展大規模天線通信系統研究，以構建高效的信息傳輸體系。馬教授說，團隊積極構建更佳的網路通信環境，也為智能感知提供新途徑。
團隊搭建了「大規模天線通信系統」：透過波束賦形技術，善用豐富的空間資源，實現海量用戶於同一空間、同一頻率、同時接入；同時可透過波束賦形，利用大規模多天線將空間切塊細化，保證每個小區域均可支持多路數據同時傳輸，提高網路容量，實現低時延通信。
另外，團隊還就大規模天線通信系統與生俱來的技術難題，如高維信道矩陣和複雜信道結構等挑戰，提供了新的分析理論與優化方法，為5G及下一代移動通信系統設計與實現奠定理論與技術基礎，成果獲頒澳門科學技術獎自然科學獎三等獎。
探索適合澳門的智能傳感體系
城市大腦信息反饋的敏捷程度除了講究網路傳輸的效能，亦取決於擔當城市「神經末梢」的智能傳感器能否迅速、精準地掌握城市的脈搏；搭建城市的智能傳感體系有賴學術、工程和產業全方位協同。近年，全球先進城市陸續利用智慧街燈，建設智慧城市的感知系統，因此澳大與澳門電力股份有限公司在2020年就澳門構建智慧街燈系統開展研究，把工程應用與理論研究相結合，探索適合澳門的方案。
團隊針對澳門發展智慧街燈的基礎條件開展調查，並透過在澳大校園設置的智慧街燈試點，深入研究智慧街燈系統各功能模塊的技術開拓和控制平台設計。
馬教授表示，智慧街燈集智慧照明、人流及車流管理、環境監測、資訊交互多功能於一桿，是建設智慧城市全面感知網路的載體。團隊將繼續完善無線通訊、感知網路的技術供給體系，支撐澳門智慧城市的發展。
文 / 余偉業，實習校園記者朱江舸
圖 / 何杰平，部分由受訪者提供
英文翻譯 / 蘇恩霆
來源：《澳大新語》第27期
