打電話、刷視頻、用AI——這些我們習以為常的操作背后，其實藏著通信領域一個“老大難”問題：光纖和無線，這兩大支柱技術一直“各說各話”，很難在同一套設備上完美兼容。這一橫亙在電信領域的核心痛點，如今被我國科學家團隊成功破解。北京大學王興軍教授—舒浩文研究員團隊與鵬城實驗室余少華院士團隊、上海科技大學陳佰樂副教授課題組、國家信息光電子創新中心肖希團隊等合作，在國際上首次提出集成“光纖—無線融合通信”的全新概念，率先實現了光纖與無線通信系統間的跨網絡無縫融合。
更重要的是，團隊通過自研相關集成芯片和AI賦能的先進算法，所研發的系統在電信通信主要場景中，均能支持創世界紀錄的數據傳輸速率，實現“一套系統、跨場景復用”。相關成果日前發表于國際學術期刊《自然》。
這套系統厲害在哪？“核心部件雖是一塊小小的超寬帶光電融合集成芯片，可帶寬超過250吉赫茲（GHz）——這個數字意味著它能同時處理海量數據，相當于把一條鄉間小道直接擴成了多車道超級高速公路。基于這塊芯片，我們創下三項世界紀錄：調制器帶寬250GHz以上，單根光纖里一秒傳512吉比特（Gbit）數據，無線傳輸一秒也能飆到400Gbit，均刷新全球最快速度。”王興軍自豪地說，“期刊三位審稿人高度評價實驗‘艱巨而卓越并刷新多項世界紀錄’，他們認為‘該研究對融合光學/太赫茲通信系統進步作出了重要貢獻’。”
“這意味著，一套基礎設施即可同時承載海量光纖數據傳輸與高速無線接入。”舒浩文表示，在模擬6G大規模用戶接入場景演示中，該系統成功實現了86路8K高清視頻的實時、流暢傳輸，其可用帶寬相較5G標準提升了一個數量級，展現出強大的多用戶并發支持能力，為6G時代太赫茲頻譜資源的高效開發與利用，提供了一條全新的技術路線。
團隊還給這套系統裝上了“AI大腦”，創新性地將AI應用于信道均衡，開發出基于神經網絡的新型數字信號處理算法。王興軍說：“傳統算法碰到復雜干擾，系統就容易‘懵’，其可以輔助信號在光纖里跑得順溜，可一到無線端就‘水土不服’。現在用神經網絡算法，系統能自主學習、自動適應各種信道環境，無論有線無線，信號都很穩當。”
“這項技術的意義不止于‘快’。更令人振奮的是，這一里程碑式的突破，所有關鍵技術和制備工藝均基于全國產集成光學平臺，繞開了對國外傳統微電子先進制程的依賴，助力我國在半導體芯片領域實現換道超車。”王興軍介紹，這套系統在能耗、成本及規模化部署方面同樣表現出色，其全光架構可無縫融入現有光網絡，有望推動移動網絡與光纖網絡的深度一體化融合，在未來的6G基站、無線數據中心等場景中展現出廣闊的應用前景。
王興軍還透露，團隊下一步的目標是繼續提升系統集成度，徹底消除分立器件，把整套系統“單片集成”于一塊芯片，實現從激光器到天線的全部微型化集成。“屆時，一個指甲蓋大小的模組，或許就能撐起一座6G基站的全部收發需求。”（記者 晉浩天）
轉自：光明日報
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