6G通信有了“全能选手”

来源：光明日报

本报北京2月26日电（记者晋浩天）

打电话、刷视频、用AI——这些我们习以为常的操作背后，其实藏着通信领域一个“老大难”问题：光纤和无线，这两大支柱技术一直“各说各话”，很难在同一套设备上完美兼容。这一横亘在电信领域的核心痛点，如今被我国科学家团队成功破解。北京大学王兴军教授—舒浩文研究员团队与鹏城实验室余少华院士团队、上海科技大学陈佰乐副教授课题组、国家信息光电子创新中心肖希团队等合作，在国际上首次提出集成“光纤—无线融合通信”的全新概念，率先实现了光纤与无线通信系统间的跨网络无缝融合。

更重要的是，团队通过自研相关集成芯片和AI赋能的先进算法，所研发的系统在电信通信主要场景中，均能支持创世界纪录的数据传输速率，实现“一套系统、跨场景复用”。相关成果日前发表于国际学术期刊《自然》。

这套系统厉害在哪？“核心部件虽是一块小小的超宽带光电融合集成芯片，可带宽超过250吉赫兹（GHz）——这个数字意味着它能同时处理海量数据，相当于把一条乡间小道直接扩成了多车道超级高速公路。基于这块芯片，我们创下三项世界纪录：调制器带宽250GHz以上，单根光纤里一秒传512吉比特（Gbit）数据，无线传输一秒也能飙到400Gbit，均刷新全球最快速度。”王兴军自豪地说，“期刊三位审稿人高度评价实验‘艰巨而卓越并刷新多项世界纪录’，他们认为‘该研究对融合光学/太赫兹通信系统进步作出了重要贡献’。”

“这意味着，一套基础设施即可同时承载海量光纤数据传输与高速无线接入。”舒浩文表示，在模拟6G大规模用户接入场景演示中，该系统成功实现了86路8K高清视频的实时、流畅传输，其可用带宽相较5G标准提升了一个数量级，展现出强大的多用户并发支持能力，为6G时代太赫兹频谱资源的高效开发与利用，提供了一条全新的技术路线。

团队还给这套系统装上了“AI大脑”，创新性地将AI应用于信道均衡，开发出基于神经网络的新型数字信号处理算法。王兴军说：“传统算法碰到复杂干扰，系统就容易‘懵’，其可以辅助信号在光纤里跑得顺溜，可一到无线端就‘水土不服’。现在用神经网络算法，系统能自主学习、自动适应各种信道环境，无论有线无线，信号都很稳当。”

“这项技术的意义不止于‘快’。更令人振奋的是，这一里程碑式的突破，所有关键技术和制备工艺均基于全国产集成光学平台，绕开了对国外传统微电子先进制程的依赖，助力我国在半导体芯片领域实现换道超车。”王兴军介绍，这套系统在能耗、成本及规模化部署方面同样表现出色，其全光架构可无缝融入现有光网络，有望推动移动网络与光纤网络的深度一体化融合，在未来的6G基站、无线数据中心等场景中展现出广阔的应用前景。

王兴军还透露，团队下一步的目标是继续提升系统集成度，彻底消除分立器件，把整套系统“单片集成”于一块芯片，实现从激光器到天线的全部微型化集成。“届时，一个指甲盖大小的模组，或许就能撑起一座6G基站的全部收发需求。”