问题——面向6G时代,算力互联、星地一体化与海量终端接入对网络提出“更高速率、更低时延、更广覆盖”的综合要求。
然而,当前通信基础设施长期呈现“光纤高速、无线受限”的结构性矛盾:骨干光纤网络可承载极高带宽,但到达空口侧后受器件、信道与算法制约,难以在复杂场景稳定释放超宽带能力,“带宽鸿沟”成为制约泛在连接的重要瓶颈。
同时,传统均衡与补偿方法在超宽带、强色散、多径叠加等复杂链路中计算开销大、适配性不足,限制“一套系统跨场景复用”。
原因——业内普遍认为,突破瓶颈需要同时解决两类核心问题:其一是硬件环节的光电/电光转换能力,即从光纤侧到无线侧的关键接口器件带宽与线性度;其二是系统层面对复杂信道的自适应处理能力,即在不同链路条件下保持高吞吐与低误码的算法体系。
若仅在单一环节提升,往往会遭遇“器件够快、系统不稳”或“算法先进、硬件跟不上”的失配。
影响——《自然》在线发表的论文《集成光子学赋能超宽带光纤-无线通信》显示,我国团队在上述两方面实现协同突破。
该研究由北京大学电子学院王兴军教授、舒浩文研究员团队牵头,联合鹏城实验室、上海科技大学,以及位于湖北武汉的国家信息光电子创新中心等单位开展协同攻关。
研究首次系统性提出“光纤-无线融合通信”概念,并在实验中实现跨网络无缝融合验证:在器件层面,团队基于先进光子材料平台研制出带宽超过250GHz的超宽带光电/电光转换器件,刷新相关器件带宽纪录;在系统层面,引入神经网络均衡等智能算法思路,提升对复杂信道的适配能力,推动实现“一套系统、跨场景复用”的工程化路径。
实验结果显示,该系统在光纤通信单通道传输速率达到512Gbps,在太赫兹无线通信单通道达到400Gbps,并完成86路8K高清视频无线传输验证,带宽能力较5G水平提升一个数量级。
值得关注的是,研究团队强调关键技术基于国产工艺平台完成,不依赖传统微电子最先进制程路线,为我国在通信与芯片相关领域探索“换道超车”提供了可复制的技术样板。
《自然》审稿意见认为该工作“艰巨而卓越”,并在多项指标上实现刷新。
对策——从地方创新生态看,湖北近年来围绕新一代信息通信、光电子与人工智能等方向,持续完善从基础研究到成果转化的政策与平台供给。
湖北省科技厅推动“61020”全链条攻关,聚焦6G等尖刀技术组织产学研协同,强化企业牵头与多方联合攻关机制;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,提升关键环节研发、测试验证与产业对接能力。
通过省级科技计划、科研经费保障、成果转化扶持、知识价值信用贷与创新券等工具,进一步引导创新资源向关键核心技术集聚,降低跨团队、跨领域协同的组织成本与试错成本。
此次武汉相关国家级创新平台的参与,也折射出中部地区在光通信与信息光电子赛道的基础积累和配套能力正在加速释放。
前景——业内分析认为,“光纤-无线融合”有望在数据中心互联、算力网络、园区与工业互联网、低空与卫星通信回传等场景率先形成应用牵引,并推动太赫兹频段从实验走向工程验证与标准化讨论。
下一步,仍需在器件规模化制造一致性、系统级能耗与散热、链路可靠性、网络架构与标准接口等方面持续攻关,同时加强与运营网络、行业用户的联合试验,推动从“实验室领先”迈向“产业化可用”。
随着6G研发进入关键窗口期,围绕超宽带器件、先进封装、光电协同与软件定义网络的综合创新,或将成为新一轮国际竞争的主战场。
科技创新从来不是一蹴而就的过程,而是需要长期积累、协同攻关与持续投入。
此次研究成果的诞生,既是科研团队潜心钻研的结晶,也是产学研协同创新机制有效运转的生动体现。
面向未来,只有继续坚持自主创新,强化基础研究与应用研究的有机衔接,完善创新生态体系建设,才能在新一轮科技革命中把握主动、赢得先机,为建设科技强国提供更加坚实的支撑。