我國科學(xué)家近日在光通信和6G領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，在國際上率先實(shí)現(xiàn)光纖通信和無線通信系統(tǒng)間的跨網(wǎng)絡(luò)融合，自主研發(fā)的“光纖—無線一體化融合通信系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)傳輸速率刷新紀(jì)錄，并為6G通信打造了一位“全能選手”。該成果2月19日凌晨在線發(fā)表于《自然》。

AI數(shù)據(jù)中心算力提升和下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)6G的蓬勃發(fā)展，要求在多樣化場景滿足信號的高速、低時(shí)延傳輸。然而，光纖通信與無線通信在信號架構(gòu)與硬件約束上存在“帶寬鴻溝”。

為此，北京大學(xué)聯(lián)合鵬城實(shí)驗(yàn)室、上海科技大學(xué)、國家信息光電子創(chuàng)新中心等研發(fā)團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)出“光纖—無線一體化融合通信”概念，并采用集成光學(xué)方案，成功研制出250GHz（千兆赫茲）以上超寬帶集成光子器件。在此基礎(chǔ)上開發(fā)出的新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了光纖通信單通道512Gbps（千兆比特每秒）信號傳輸、無線通信單通道400Gbps信號傳輸。

這套系統(tǒng)牛在哪？一塊芯片搞定海量數(shù)據(jù)！

別看核心部件只是一塊小小的集成芯片，它卻是個(gè)“帶寬怪獸”——帶寬超過250GHz。什么概念？相當(dāng)于把一條鄉(xiāng)間小道直接爆改成了超百米寬的多車道超級高速。

基于這塊芯片，團(tuán)隊(duì)一口氣刷新了三項(xiàng)世界紀(jì)錄：

調(diào)制器帶寬突破250GHz；

一根光纖里，1秒能傳512Gbit數(shù)據(jù)；

無線傳輸，1秒也能飆到400Gbit。

這項(xiàng)突破不僅在于“快”，更在于“自主”。所有關(guān)鍵技術(shù)均基于全國產(chǎn)集成光學(xué)平臺，繞開了對國外先進(jìn)微電子制程的依賴，為我國在半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“換道超車”提供了全新路徑。

此外，團(tuán)隊(duì)還給系統(tǒng)裝上了“AI大腦”。傳統(tǒng)算法遇到復(fù)雜干擾容易“水土不服”，而新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法能讓信號在有線、無線間切換時(shí)都穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)。

“新系統(tǒng)破解‘帶寬鴻溝’，數(shù)據(jù)傳輸速率刷新目前已知的新紀(jì)錄?！闭撐耐ㄓ嵶髡摺⒈本┐髮W(xué)電子學(xué)院副院長王興軍說，這一系統(tǒng)可支持光纖通信和無線通信雙模式傳輸，顯著提升了抗干擾能力。團(tuán)隊(duì)還模擬了6G大規(guī)模用戶接入場景，實(shí)現(xiàn)86個(gè)信道的多路實(shí)時(shí)8K視頻接入演示，傳輸帶寬較目前5G標(biāo)準(zhǔn)提升10倍以上。

《自然》審稿人認(rèn)為，這項(xiàng)工作“對融合光學(xué)和太赫茲通信系統(tǒng)的進(jìn)步作出重要貢獻(xiàn)”。

王興軍表示，新系統(tǒng)在6G基站、無線數(shù)據(jù)中心等場景中極具應(yīng)用潛力，有望為下一代超寬帶高速光纖—無線一體化融合通信奠定研究基礎(chǔ)。

王興軍還透露，下一步，團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是把整套系統(tǒng)“單片集成”到一塊芯片上。未來，一個(gè)指甲蓋大小的模組，或許就能撐起一座6G基站的全部收發(fā)任務(wù)。

來源：新華社、光明日報(bào)、證券時(shí)報(bào)

編輯：劉怡彤

主編：曲翱　　　監(jiān)制：陳尤欣

統(tǒng)籌：張燕

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