科研為國，從3G到6G的奔跑

龐貝 喬占衛

2023全球數字經濟大會發布數據顯示，截至今年5月底，95個國家（地區）的256家網絡運營商提供商用5G服務，全球5G人口覆蓋率約30.6%；全球5G用戶達到11.5億，中國占58%。我國已累計建成5G基站284.4萬個，移動物聯網終端用戶超過20.5億，在全球主要經濟體中率先實現“物”連接數超過“人”連接數。

從因我國當時3G技術被鄙視而奮起直追，到研發5G技術和應用一騎絕塵，再到加快尋求6G技術突破，“攻關行業瓶頸，服務國家戰略，做有情懷的通信人”，北京郵電大學“空間信息與融合通信網絡”研究團隊在信息與通信工程學院院長彭木根的帶領下一直在向前奔跑。

攻關3G，他們成功反擊了國外專家TD-SCDMA不能大規模組網的無稽之談；

實戰4G， 他們解決了基站由于密集導致的干擾和切換等難題，提出了網絡自組織系統解決方案，提升了密集無線組網的智能化水平；

突破5G，他們把云計算和邊緣計算的動態協同引入到無線網絡中，提出了異構云化無線網絡和霧無線網絡，更好地支撐垂直行業應用；

探索6G，他們瞄準國家“網絡強國”和“數字經濟”的重大戰略需求，圍繞6G空間信息與融合通信網絡開展有組織的科研，積極搶占未來技術制高點。

從3G到5G，以國家需求為攻關方向

北京郵電大學“空間信息與融合通信網絡”研究團隊（以下簡稱“團隊”）以北郵信通院引進的國際青年人才為主，是一支平均年齡不超過35歲的年輕隊伍，是網絡與交換技術全國重點實驗室的核心組成。

團隊圍繞“網絡強國”和“數字經濟”下信息網絡寬帶化、智能化、綠色化需求，致力面向空天地海和通感算導融合的空間信息通信網絡的理論、技術與應用研究，打造國內外一流的科研、教學和人才培養平臺。

“國家需要什么，我們就去做什么，要有組織的科研”，從解決制約我國3G標準——TD-SCDMA發展的瓶頸難題，到提出4G熱點區域異構組網融合方法，再到開展5G賦能垂直行業的通算融合網絡理論、技術與應用研究，最后到攻關6G空間信息與融合通信網絡關鍵技術，彭木根身體力行，一以貫之。

2001年初，彭木根到諾基亞中國研發中心實習，進行歐洲3G技術的標準研究。一次諾基亞全球技術高管來訪，指出中國的3G TD-SCDMA只能局部輔助組網，語氣中滿是鄙夷和不屑，彭木根第一次感受到要為國科研。

即使我國當時在技術和理論上都一窮二白，在導師的指導下，彭木根作為一名博士研究生，在國內高校率先開展TD-SCDMA組網理論和關鍵技術攻關，發現了有別于歐美3G標準的TD-SCDMA網絡容量瓶頸成因，提出了TD-SCDMA特有的多載波組網方案和擾碼規劃方法，為TD-SDMA大規模商用提供了理論和技術支撐。

這些研究成果成功反擊了國外專家TD-SCDMA不能大規模組網的無稽之談。隨后，他把相關的成果總結出版成影響我國3G一代人的技術著作《TD-SCDMA移動通信系統》，這本開先河之作于3年內印刷11版，發行總計26000冊，成為移動通信領域的暢銷書，后來的大部分TD-SCDMA從業人員，都通過該書啟蒙而快速進入移動通信產業，被大家尊稱為我國3G技術寶典。

2008年8月8日，北京奧運會開幕前10分鐘，鳥巢體育館氣氛達到高潮，但電話和短信都不太通暢。彭木根在現場感受到了觀眾興奮之情，但一張張焦慮的面龐久久縈繞于腦?！獰狳c區域高速無線通信難題破解迫在眉睫。

開幕式后，彭木根帶領團隊馬上進行熱點區域無線網絡理論和技術攻關，從理論上揭示了制約熱點區域無定型無線網絡容量的關鍵因素，提出協同自組織關鍵技術解決方案，構建了一體化網絡體系結構，解決了基站由于密集導致的干擾和切換等難題，實現了高容量、低成本和即部署即用密集無線組網。

難題雖然破解了，但是很多成果取得后的用處僅是陳列于書架。為了盡快將成果落地，彭木根帶領團隊找到了注重于做基站天線的京信通信公司，進行了大規模專利轉讓和科技項目聯合攻關，聯合研發了密集無線網絡靈巧小基站和無線自組網系列產品，并在巴西世界杯、索契冬奧會體育場館等國內外實現大規模應用。這也使得彭木根教授牽頭獲得國家技術發明獎二等獎、求是杰出青年成果轉化獎等。

2015年后，考慮到5G的一個重要用途是用于提升傳統垂直行業的信息化和智能化水平，這和傳統的為個人通信服務完全不同，面對人機物互聯，需要打破傳統只唯通信界限，需要嶄新的通信感知計算融合新組網理論和技術。為此，彭木根帶領團隊從理論源頭創新出發，把云計算和邊緣計算引入到無線網絡中，率先提出了云計算和邊緣計協同的霧無線網絡理論和關鍵技術解決方案，并通過專利轉化，聯合研發了通算融合的5G云小站和霧小站，應用于國際首個礦用5G專網、首批省級工業互聯網示范應用、我國首套商用5G白盒站等。這一成果獲北京市科學技術獎自然科學獎一等獎、高等學?？茖W研究優秀成果獎技術發明一等獎、中國專利銀獎等。

從3G到5G的持續攻關，團隊科研成果豐碩，曾獲國家自然科學獎二等獎、高等學校科學研究優秀成果獎技術發明一等獎、北京市自然科學一等獎等眾多科技獎勵。團隊負責人彭木根先后入選全國創新爭先獎狀、國家杰青、教育部長江學者特聘教授、萬人計劃科技創新領軍人才等。

探索6G，為移動通信國際全面領跑提供理論和技術支撐

隨著5G的大規模商用，全球各國已經開啟對第六代移動通信系統（6G）的研究和探索，全球新一輪移動通信科技競賽已拉開帷幕。我國也在“十四五”規劃和遠景目標綱要中指出，要前瞻布局6G網絡技術儲備。彭木根帶領團隊瞄準國家“網絡強國”和“數字經濟”的重大戰略需求，圍繞6G空間信息與融合通信網絡開展有組織的科研，積極搶占未來6G技術制高點。

針對未來6G網絡全覆蓋、全頻譜、全應用、全安全的四項需求，團隊下設空間信息通信組、6G無線傳輸組、6G網絡與算力組以及無線內生安全組等四個研究組。

空間信息通信組圍繞6G全覆蓋需求下空天地海一體化技術展開攻關?，F有的5G主要還是服務于地面用戶，而6G地面蜂窩網將與包括衛星、無人機、高空平臺在內的空間網絡相互融合，構建起空天地一體化三維立體網絡，覆蓋陸地邊遠地區、海洋、極地等傳統無線網絡難以覆蓋的地區，實現全球廣域覆蓋；

6G無線傳輸組圍繞6G全頻譜下通感融合問題展開攻關。5G主要工作在sub-6G頻段以及毫米波低頻段，而6G將向毫米波高頻段、太赫茲、可見光、紫外光頻段擴展，這也和傳統的雷達感知系統產生了越來越多的頻譜重疊。突破6G通信和感知一體化技術，在相同頻譜實現通信與感知，避免通感干擾，提升頻譜利用率，是技術與產業發展的優選路徑，也為車聯網、工業互聯網、元宇宙、數字孿生等通感典型應用提供重要支撐。

6G網絡與算力組圍繞6G全應用需求下通感算融合關鍵技術展開攻關。為了滿足未來網絡中元宇宙、數字孿生、智能制造、無人駕駛等新型應用及其計算輕量化、動態化、智能化的需求，算力越來越重要，而6G通感網絡和計算的融合已經成為新的發展趨勢?；谕ǜ兴闳诤希嵘W絡的智能性，減少功耗，實現網絡化感知和編排重構，6G將實現從萬物互連到萬物智聯的跨越，服務智慧化的生產和生活。

無線內生安全組針對6G全安全需求下的新型安全信任模型展開攻關。6G網絡架構將更趨于分布式，支持以用戶為中心的多種新型通感應用，傳統中心式安全架構難以滿足6G安全需求，亟需探索新的安全信任模型，實現應用和隱私可保護，網絡和通信可信，信息保密數據防篡改。

數字轉型、萬物互聯是大勢所趨，6G作為網絡通信的下一代技術標準，必將賦能更多行業。我國5G網絡技術普及率占世界首位，在6G方面的技術儲備也走在最前沿，據統計，截止2023年7月底，我國6G相關的專利占比35%，位居世界第一。

“服務國家戰略，解決卡脖子問題”的科研信念已經滲透到團隊每個成員的血脈之中。搶占未來通信技術制高點，中國科研人當仁不讓。

人才為核，培養“有情懷的”科研人

育才造士，為國之本。實現中華民族偉大復興，教育的地位和作用不可忽視。團隊始終秉承“教學為基”的理念，致力于打造高新標桿課程，服務立德樹人，開設了諸如《網絡空間安全與區塊鏈技術》《星基航空信息網》《空間通信感知理論與信息處理》《無線光通信技術》等高新課程，不斷科研成果和研究體會融進課堂教學中，實現學研互動。同時，為了讓學生在課堂上收獲最純正的知識“干貨”，還邀請無線通信領域一線科研工作者，講授最新學術研究進展、行業發展情況、產業發展趨勢等，極大拓展了學生視野和知識結構。

此外，團隊還以潤物無聲的方式將正確的價值追求、理想信念和家國情懷有效地傳遞給學生。彭木根組織團隊成員編寫了包括《通信網理論基礎》《物聯網理論與基礎》《6G移動通信系統》等在內的十余本通信領域教材和專著，其中《寬帶移動通信系統的網絡自組織（SON）技術》獲中華優秀出版物獎圖書獎。彭木根希望借助一本本專著，春風化雨般傳承通信領域的紅色基因，服務立德樹人，為行業培養更多“有情懷的”高精尖人才。“創新之道，唯在得人。得人之要，必廣其途以儲之”。除積極培養、精心育人外，團隊還積極引進各研究領域優秀的國際青年人才，致力于打造學科交叉融合創新團隊。

引進的人才中，有的在空間信息通信領域具有豐富的研究經驗，有的深耕于6G無線傳輸的通感融合鏈路技術，有的致力于6G網絡與算力中的通感融合系統級技術研究；也有的在無線內生安全領域取得了突出的研究成果……引進的人才如一汪活水，豐富的研究背景為實現通信感知計算導航融合和一體化，空間信息感知、處理、傳輸組網，空間信息感知、處理、傳輸組網，6G空間融合信息理論與技術等多維度融合提供了良好的基礎。

為了讓引進人才入職后快速克服水土不服，補齊短板，團隊采用“科研導師+教學導師”聯合傳幫帶模式，努力為青年教師的成長“擺凳子”、“搭臺子”，幫助青年教師在教學科研上穩扎穩打地成長發展起來。彭木根教授作為科研導師，甘為人梯，堅持學術傳承大于個人得失，積極為青年教師提供包括科研方向把關、職業發展規劃、合作交流平臺等多方位的幫助。同時，團隊通過教學導師隨堂助課、國家級教學名師講座、課堂試講等多種形式，提升青年教師的教學能力。

目前從團隊畢業的碩士生、博士生已經有近200人，為國家輸出了一大批學術和產業界的領軍學生。畢業生中有的任職于華為、中興、移動等通信運營商和設備廠商；有的任職于軍科院、中國航天、國家互聯網信息辦公室、國家電網、中電科等政府機關和單位；有的任職于騰訊、字節跳動、阿里巴巴、百度等互聯網企業；有的任職于中國工商銀行、中國銀行、北京證券交易所等金融機構；也有的學生在上海交大、電子科大等國內外知名高校任教。

桃李滿天下，團隊始終堅持為通信行業培養“有情懷的”高精尖人才，傳承通信人的堅守與熱愛?！盀辄h育人，為國育才，做有情懷的通信人”的理念已經深深植入團隊每位成員的內心。他們心中有熱愛，眼中有目標，正在向著6G和更遠的前方出發……