问题:移动通信每升级一代网络,基站与终端需要叠加新硬件,造成设备冗余、体积庞大和能耗上升。
2G、4G、5G乃至未来6G并存的现实需求,使“建新拆旧”式的网络演进难以为继,行业长期面临运维成本高、频谱利用效率不足与场景适配困难等挑战。
原因:一方面,各代通信采用的频段、调制方式和硬件架构差异较大,传统基站以多套独立设备支撑不同制式,缺乏统一平台。
另一方面,6G面向更高频段,信号传播衰减大、控制复杂,对天线阵列、调制精度与协同能力提出更高要求,现有微波调控方案在效率、稳定性与灵活性方面受到限制。
影响:北京大学团队通过将光子芯片与电磁超表面深度集成,构建可扩展的统一硬件平台,使指甲盖大小的光芯片能够生成覆盖2G至6G+频段的无线信道,首次实现全代际通信的一体化硬件支撑。
该平台有望显著降低基站体积与功耗,为减少运维成本、提升网络覆盖效率提供新路径。
与此同时,团队采用光学微梳驱动天线阵列,实现对6G高频信号的精准控制,传输效率较传统方案提升显著,并实现通信与感知一体化,为定位、测速、姿态识别等功能提供硬件基础。
对策:业内可在统一硬件平台的基础上推进系统级标准化与规模化验证,推动基站架构向模块化、集约化升级。
面向6G应用,需进一步加强高频器件、光电协同设计与可靠性验证,同时完善与卫星通信、工业互联网、智能交通等关键场景的适配方案,构建多代网络协同的综合服务能力。
前景:全代际通信将改变“一代替一代”的演进模式,转向多制式并行、按需调度。
低速低功耗场景可继续使用2G或低频网络,高速低时延场景则由6G等高频网络承载,提升资源配置效率。
随着统一硬件平台落地,网络建设成本与能耗有望下降,算力与终端之间的协同边界将进一步打通,对具身智能、远程医疗、车联网、卫星互联网等对响应速度与可靠性高度敏感的应用形成支撑。
从实验室到产业化应用,这项技术突破还需经历工程化验证、标准制定、产业链配套等多个环节。
但其所展现的技术路径,已经为解决通信行业长期面临的结构性矛盾指明了方向。
在全球新一轮科技革命和产业变革的关键时期,这样的原创性成果不仅体现了我国基础研究的实力提升,更彰显了科技创新对经济社会发展的引领作用。
从降低通信成本到赋能千行百业,技术进步的红利终将惠及每一个普通用户。