当前,算力网络、数据中心互联、卫星通信等应用快速增长,通信系统需要同时满足超高速、广覆盖、低时延的要求。现实中存的矛盾是:光纤网络容量大、稳定性强,但难以支撑移动接入和空天地覆盖;无线网络部署灵活,却受频谱和射频能力限制,容量提升空间有限。光纤与无线在带宽、传输机制和网络架构上的差异,成为迈向6G和泛在连接的关键瓶颈。 这个问题的根源在于:光纤与无线系统长期各自发展,关键器件和接口标准不统一,跨网络协同主要依靠"分段式"堆叠,导致时延、能耗和运维复杂度上升。超宽带应用对光电转换、信道均衡和系统协同提出更高要求,传统器件和算法在复杂信道下的适配能力不足。此外,先进工艺的依赖也制约了通信硬件的自主可控和产业化进度。 北京大学电子学院王兴军教授、舒浩文研究员团队联合鹏城实验室、上海科技大学和国家信息光电子创新中心等单位,在《自然》杂志发表研究成果,首次提出并验证了光纤与无线跨网络无缝融合的实现路径。 在硬件层面,团队基于先进光子材料和集成光子技术,研发出带宽超过250GHz的光电/电光转换器件,创造了有关器件的带宽纪录,为超宽带信号在光域和无线域之间的高效转换提供了关键支撑。在系统层面,引入神经网络均衡方法,增强对复杂信道和多场景变化的自适应能力,实现"一套系统、跨场景复用"。 实验验证了光纤通信单通道512Gbps的传输速率、太赫兹无线单通道400Gbps的速率,以及86路8K高清视频的无线传输,展现了在高容量接入和超高速回传中的应用潜力。更重要的是,这些关键技术基于国产工艺平台实现,无需依赖传统先进制程,为我国通信硬件和光电集成领域的差异化突破提供了现实样本。 从此次协同攻关看,跨高校、跨平台、跨区域的联合攻关正成为突破前沿通信技术的重要方式。湖北在光电子信息领域特点是较完整的产业和科研基础。近年来,湖北省科技部门围绕关键核心技术强化全链条组织,聚焦6G、智能计算等方向开展攻关,推动企业牵头、产学研协同的机制;同时依托"光通信技术和网络全国重点实验室""湖北省新一代信息通信产业技术创新联合体"等平台,形成从基础研究、器件研发到系统验证、成果转化的完整支撑体系,通过科研项目、经费保障、成果转化扶持等政策工具,引导创新要素向关键环节集聚。此次成果背后体现的,正是平台能力、产业生态与科研组织方式的协同效应。 面向6G演进,业界普遍认为未来网络将呈现"光联接更深、无线更宽、空天地一体、计算与通信融合"。光纤—无线融合通信有望重塑端到端网络架构:在城域与园区支撑超高速接入与低时延业务,在数据中心与算力网络间提升互联效率,在空天地场景提供更灵活的系统选项。下一步,相关技术仍需在工程化可靠性、规模制造一致性、标准接口与网络级协同各上深化推进,在典型应用场景中开展更大范围验证,推动从"实验室领先"走向"产业链可用"。
此次6G通信技术的突破,标志着我国在尖端科技领域的创新能力取得新进展,也充分表明了产学研协同攻关模式的有效性;在全球科技竞争加剧的背景下,坚持自主创新、深化开放合作,是实现科技自立自强的必由之路。随着更多核心技术的突破,中国有望在全球通信技术发展中起到更加重要作用。