新晋院士张平：5G能走多远，通信测试企业就能走多远

2020-01-18 02:27:00

在北京邮电大学新科研楼一间通俗办公室里，行使院士午休时间，记者对新晋的中国工程院院士张平做了专访。张平传授现担当北京邮电大学收集与交流手艺国度重点实验室主任，历久从事移动通信理论研究和手艺立异工作。

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为5G做一把“尺子”

2005年，记者第一次接触到张平传授。那时正值丁壮的他正在为做出可对我国自立提出的3G手艺TD-SCDMA产物测试的国产仪器而奔波。“之前作为3G专家构成员，我们对TD-SCDMA手艺做产物系统性评估，发现测试仪器仪表是我国通信业整个财富环节中的弱点，所以其时北邮组织力量想解决这个问题。”张平说，“我们以前在实验室情况里，感觉这不是难事，但真正到财富化，发现里面的问题和难题好多。”

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碰到过几多难题，张平传授没有细讲。但在相当长的时间里，手艺、人才、财富推广甚至研发经费等各方面都存在着伟大的挑战。因为在这个范畴中有强劲而成熟的国外企业，其时为尖端手艺供应测试仪器仪表的是安捷伦（美国企业，如今分拆为是德科技）、罗德与施瓦茨（德国）、安立（..）等，它们无论在手艺照样在市场上均已竖立了顶端优势。

经由十多年的磨砺后，国产通信仪器仪表迎来了时机。张平说：“如今的国产测试仪器不光支撑TDD手艺制式，2G的GSM、3G的三种手艺尺度、4G的两种手艺尺度和5G统一的尺度都支撑，完满是高端测试产物。”

对今朝这种状况，张平似乎早有预判。在2016年的“5G测试手艺钻研会”上，张平透露，中国的5G除了有华为、中兴和大唐等制造企业，还需要有正确的第三方的尺子，这把尺子就是国内通信测试企业；中国的5G能走多远，这些企业就能走多远。

5G要和各垂直行业深入协同

其实，通信测试仪器仅是张平传授曾经从事的一项科研工作，让他储蓄了鞭策新手艺财富化的经验；更为要害的是，他在3G、4G和5G的尺度及收集架构的扶植上，对我国无线通信的成长作出了高价格进献。

个中，针对5G在垂直应用范畴中的成长路径，张平说：“分歧的行业对通信发生分歧的需求，传统模式经由单一收集知足所有的需求，这在消费互联网中能够实现；但在工业互联网中，每个行业都有本身的特点，弗成能用一个通信收集把所有行业收集都统一。”谈到5G赋能行业应用，张平认为，“我们照样要去适应各个行业，让各个行业解说需求。”

内行业应用中，有对无线通信手艺的需求，因为无线通信天真、便捷、易布置，但仅仅做到这几点并不充沛。“个中的壁垒不是简洁的通信手艺的适配，而是因为好多行业在多年成长中形成了分歧的通信需求。好比在铁路通信中，不单包罗信息通信部门，掌握和调剂这一部门功能也非常要害，并且责任重大。铁路行业用一张GSM-R收集解决了掌握旌旗的传输问题，就非常有本身的特点。”张平说，“当然，在5G收集中，运营商也能够考虑用切片的体式知足分歧的需求。”

张平建议，能够经由再发一个频率的体式，让各个行业本身选择。能够用这个专用频率扶植行业内的5G收集，经由手艺把这些收集分离隔不发生干扰就能够。采用这种体式，垂直行业或许企业能够在本身把握的局限内构成一个小的局域式收集，行使边缘较量，也可以实现对收集的实时掌握要求。

“运营商能够经由与行业专家深入商议，为行业做手艺方案，解决行业和企业的痛点问题。”张平说，“若是不解决痛点问题，只实现大面积笼盖，就难以从基本上与其他行业做协同。做协同就要和人家打成一片，解决人家的痛点，适配人家的需求。”

毫米波应用需解决的不光是器件

5G正式商用后，明确了将来三到五年通信业的成长路径，总体需求是速度越来越高，收集的渗透和笼盖局限会趋于平稳。我国在实现5G大面积笼盖的6GHz以下的频率上已经取得了领先，6GHz以上毫米波频谱资源雄厚，能支撑5G的更高速度应用，在新竣事的WRC19会议上，也有大量的毫米波频段分派给移动通信使用，但在向毫米波成长中，我国在毫米波器件水平上还与进步水平存在必然差距。

“在毫米波段，基站设备的挑战还不显着，但在手机上，因为毫米波器件更小，所以在振荡器、滤波器、功率放大器等器件上，则是此外一个供给链，这方面国际上好多企业做得比我们早、成长比我们快。”张平说，“5G到新的波段就需要新的器件来支撑，我们在毫米波器件上的掉队时间不会很长。只要市场有需求，我们的水平很快就会提高，这不是大问题。在手艺上看，国内不少高校和科研院所都培育了好多这方面的人材和手艺。”

张平认为，从毫米波偏向看，固然器件上有必然难度，但毫米波更需解决的是应用体式。“毫米波的穿透能力、绕射能力比拟6GHz都对照差，用毫米波来组网和曩昔较低频段的组网体式比拟，设备就变得密集起来。曩昔一个基站笼盖必然局限，不克笼盖就做基站间的切换，如今频段越来越高、笼盖局限越来越小，固然像波束成形如许的手艺能够做必然的填补，但密集的基站会让成本增高好多。运营商供应这种办事的成本优势在哪里？是以行使毫米波的移动通信应用面临的是综合问题，不是单一的器件问题。”

6G需要理论和手艺的冲破

频率升高一倍，按照电磁波衰减纪律，在自由空间中，旌旗功率下降6dB。沟通发送功率下，就是笼盖距离下降约一半，面积为本来的1/4。张平说，好多国度提出将太赫兹（THz）做为6G首要手艺之一，我想这个频率自身属性带来的特征要着重考虑，尤其要考虑用于移动笼盖时的特征。

太赫兹波是指频率在0.1~10THz（波长为3000～30μm）局限内的电磁波，在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光相重合，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区。

张平说，电磁波是在空间中以波动形式流传的电磁场，具有波粒二象性，遵循着麦克斯韦方程的纪律成长。频率越高，粒子性越强；频率越低，波动性越强。同时通信系统容量C遵照的是香农公式C=Blog2（1+S/N），个中B是指在某个频段上频率的宽带，若是想让频率宽度更宽，频段就会越来越高。从1G到5G，甚至到6G就是按这个趋势成长的，在哪个频段上其实由当局来决意，并且要获得全球的承认；而一切手艺工作的立异重点就是若何使信噪比S/N的值越来越高。

但到6G，因为频率越来越高，通信也会发生大的转变，这就需要新的理论和手艺冲破。“手艺和理论老是有关系的，通信机理和传统的比拟或者会发生转变，好比量子通信。”张平说，“有人提出将来6G的应用场景中会有体联网，这种信息量要达Tbps的速度才能传输，这是一种新的需求。体联网的方针是用人脑能够掌握一些设备，除了通信，人工智能、新材料、生物学等交叉学科，互相渗透会越来越多。”

谈到6G研究，张平说：“6G的研发要提前十年起头，再用十年进行贸易化、十年做运营。如今5G刚起头用，2030年会是5G成长的最高值，之后成长速度会慢慢降下来，6G会在此时接替上，而如今的首要义务是要找到6G的需乞降或者的手艺冲破是什么。”

11月22日上午，中国工程院发布2019年院士增选名单，北京邮电大学张平传授被选中国工程院院士。

张平，男，博士，中国农工民主党..，1959年出生于陕西省汉中市。1978年考入陕西理工大学，先后在西北农林大学、西北大学、陕西理工大学进修；1983年考入西北工业大学攻读硕士学位；1987年考入北京邮电大学旌旗、电路与系统专业，并于1990年获工学博士学位。此后，一向在北京邮电大学从事教授和科研工作。

现任北京邮电大学信息与通信工程学院传授、收集与交流手艺国度重点实验室主任。先后担当国度天然科学基金..首届国际合作咨询委员、信息学部第三、五、六届咨询委员、科技部863收集与通信主题专家、国度科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”总体组专家、IMT-Advanced 2020（5G）专家构成员、国度第六代移动通信（6G）手艺研发总体专家组专家、国度天然科学基金立异研究群体学术带头人、《中国邮电高校学报》（英文版）和《通信学报》主编等。

历久从事移动通信理论研究及手艺立异工作，为我国移动通信实现跨越式成长并介入4G国际竞争，提出了TDD高速宽带手艺系统方案，为4G手艺自立可控走出了第一步；霸占TDD多模测试手艺并研发仪器仪表，填补了全球在此范畴的“空白”。相关功效已进一步应用于5G研发及财富化等。

主持完成的项目功效获国度科学手艺提高奖特等奖1项、国度科学手艺提高奖一等奖1项、国度手艺发现奖二等奖2项、国度科学手艺提高奖二等奖2项。获首届“全国立异抢先奖”奖章、光华工程科技奖、何梁何利基金科学与手艺提高奖。2017年率领的团队入选首批“全国高校黄大年式教师团队”，2018年被选IEEE Fellow。

新晋院士张平：5G能走多远，通信测试企业就能走多远

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