4G時代讓移動互聯生活更精彩

人物簡介：

尤肖虎，教授、博士生導師。現任東南大學移動通信國家重點實驗室主任，教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授。長期從事移動通信與信號處理方面的科研與教學工作，主持承擔并完成國家“863”重大項目“中國第三代移動通信系統研究開發”等十項國家級項目。2001年繼續擔任國家十五“863”計劃重大項目“第四代通信系統的研究與開發”總體專家組組長。在國家高技術研究發展計劃(“863”計劃)工作中獲“突出貢獻獎”。“中國第三代移動通信系統研究開發”科研成果被評為2002年度全國十大科技新聞。2011年獲國家技術發明一等獎。

Q：尤教授，您好!2012年2月14日，在北京人民大會堂召開的2011年度國家科學技術獎勵大會上，您領銜的東南大學移動通信國家重點實驗室研究團隊，因成功破解“寬帶移動通信容量逼近傳輸技術”這一世界性難題，獲得國家技術發明一等獎。“容量逼近”是一個技術性很強的學術名詞，您能用通俗的說法給我們解釋一下嗎?

想要理解什么是“容量逼近”，那我不妨先舉個例子：有一條馬路，原來是兩車道的，現在修成了四車道，那路上的車肯定會跑得更快些，但是如果想把馬路一直修下去，修得越來越寬，那是不現實的。同樣，在信息傳輸的“高速公路”上，這條通信的通道(信道)并不是我們想要多寬就能做多寬的，要受到很多因素的限制。信道自身的傳輸能力就叫“容量”，也就是它能傳多少東西。一般情況下，是很難達到這個容量的，因為這個容量是個理想值。容量不光受信道的寬度影響，還會受到傳輸通道質量好壞的影響。打個比方，就算這條路是寬敞的六車道、八車道，但它是條泥巴路，你說車子在上面能跑快嗎?信道的質量是一直在變化的，尤其是無線信道更是時好時壞。比如打手機時我們會發現，在家里的信號質量可能會比較差，那是因為信道比較差，但在外面信號就會好些，因為是在開闊地帶，傳輸信號自然要好。這是跟時間、環境、場所有關的，而且能影響到它的因素太多了，諸如天氣、我們周圍的建筑，都會影響到信道的傳輸能力。

我們解決的事情就是，用相應的方法盡量靠近這個容量，逼近它的極限。比如容量是100兆，但在很多情況下只能傳60兆，我們通過某種技術，能達到90兆，甚至是95兆，充分地挖掘了它的潛力，這就叫“容量逼近”。

Q：一些新聞報道在評價您的這項成果時，打了一個比方：3G時代，用手機在網上下載一部電影，可能用時10分鐘；而4G時代，用時只需10秒鐘。是什么讓手機下載速度發生了如此大的改變?除了大大提高了手機下載速度，它還將會給我們的生活帶來其他哪些改變?

我們做了兩方面的事：一方面，3G時代傳輸的通道寬度比較窄，到了4G時代，我們把它擴大了，相當于把馬路修寬了；另一方面，我們通過一定的手段，提高和加強了利用帶寬的能力，也就是提高了使用效率。就好比我們給這條路上的車，制定了一套交通規則，讓大家能有序地行駛。如果這些車還是雜亂無序的話，哪怕你的馬路再寬，還是會堵車的。這個比喻，經常遭遇堵車的人一定能深刻理解。

喜歡看電影的人可能都知道，一部高清的電影動輒就有三四個G(千兆字節)的大小，如果是未經壓縮的超高清信號，大小甚至能達到10多個G。這樣的視頻用家里的寬帶往往要下載上幾個小時，可是在4G時代，你甚至可以用無線信號在線播放。

如果說3G的傳輸速度是1HB(兆比特)每秒的話，那么4G技術就可以實現1GB(千兆比特)每秒。也就是說，和現在比起來，傳輸速度整整提高了1000倍。這也就意味著，一部普通的幾百兆大小的視頻，1秒鐘不到就能下載到手機上，實現真正的“秒殺”。

破解“寬帶移動通信容量逼近傳輸技術”這一難題，只是為了給大家提供一個快速的通信通道，至于怎樣利用這個通道，就是用戶自己的事情了。相當于是我們開發了一個平臺，只要是基于這個平臺能做到的，比如打電話、看電影等，那是你的選擇，而我們只是提供你能享受到這些服務的技術保障，讓你的手機上網快些、再快些……刷微博、看電影、打游戲不再卡殼，甚至直接把超寬電腦寬帶送到你手機上，讓你隨心所欲，不再擔心網速。

Q：手機時代，我們經常聽到2G、3G、4G的說法，它們究竟有什么區別?據說您下一步將會研究5G，它又是個什么概念呢?

對每一個手機用戶來說，3G和4G都是手機術語詞典中最神秘的詞匯，然而在任何賣手機和平板電腦的地方，你都能發現它們的身影。其實說起來，它們的概念也很簡單，“G”代表的就是移動通信技術。

移動通信技術在歷史上最早是軍用的。從上世紀20年代開始，電臺在軍隊里應用比較多，在民用方面用得較少，一是因為它的體積比較大，早期的電臺，大家一定在電影里看到過，是個像箱子一樣大的東西，普通人不可能背個這東西到處跑，然后用它通話。二是因為它的價格比較高。移動通信技術走向大眾，是在上世紀六七十年代，真正大規模商用則是在上世紀80年代末。比如早期的大哥大，那就是第一代的手機，也就是1G手機，它只能通話，不能上網，不能傳數據。

顯然，這樣一個只能打電話的手機是不能滿足用戶需求的，特別是在互聯網技術蓬勃發展之后，于是就開發出第二代的移動通信系統，比如GSM系統。這兩者之間有何區別呢?那就是數字化。第一代是模擬的系統，第二代是數字的通信系統，它的好處就是除了語音通話，還可以做多媒體的業務。

但2G技術的傳輸速度還是比較慢的，它只是解決了有和無的問題，以前沒有這個功能，現在有了這個功能。大家用著用著，還是覺得不行，速度太慢了，于是第三代移動通信系統就應運而生，也就是3G，它的概念是在1986年提出的，經過十多年的發展，在2000年左右定型。3G和2G的最大區別，就是帶寬增加了，傳輸能力增加了，它的傳輸速度要比2G快10倍左右。

速度提高了10倍左右，大家一開始覺得也還可以、夠用了，但正好在2000年左右，互聯網技術發展非常迅速，大家對上網的需求也一下子大大提高了，用戶也增加了。用的人多了，分到每個人頭上的通信資源就很少了，比如100個人分100兆，那每個人能分到l兆，但1000個人分100兆，那每個人就只能分0.1兆了。于是，4G就出現了。4G要解決的就是大幅度提高傳輸速度的問題，要比3G的速度提高幾百倍。但真正的4G，還是要到2015年左右才能商用。不過這項技術已經開始使用在現有的一些設備上，解決了一些現有的問題。

至于5G是個什么概念，大家正在討論，還沒有一個統一的認識。但能肯定的是，不僅傳輸速度上要有更大幅度的提高，而且傳輸效率上也會有很大的提高。正常情況下，傳輸速度越快，手機的電量消耗就越大，所以現在有的手機上一會兒網就沒電了。5G時代應該也要運用新的技術解決這個問題，讓手機不再需要頻繁充電。

Q：您認為智能手機最終會取代PC、移動互聯網最終會取代有線互聯網嗎?

這個問題很難說。我們通信的目標最終是要實現個人通信。所謂的個人通信，就是在任何時間、任何地點跟任何人都能進行通信。那么這個時候，顯然只能使用無線通信技術才能實現，因為你不可能每天拖著網線走。但是有線的通信會不會消失呢?這也是不會的。首先，現在的基礎設施已經建好了，不會一下子就全部拋棄，而且有線通信的傳輸能力更好，比如說光纖，它的傳輸能力要比無線通信快很多；其次，就是個人習慣的問題。當大家已經習慣用有線的網絡后，覺得還是蠻好用的，很難馬上就改變使用習慣；再者，有人會擔心無線通信有沒有電磁污染的問題，因此能用有線通信的地方，他還是會用有線通信，覺得更放心一點。

所以說，無線通信完全取代有線通信，基本上是不會發生的。就像現在電子書、電子報紙、電子雜志越來越多，但人們還是會看傳統的紙質圖書、報紙和雜志。

Q：據說您在科研過程中也曾遇到過無數的難題和瓶頸，也曾感覺到研究工作開展不下去，您是如何克服這些困難的?

我們4G攻關團隊十年磨一劍，校領導也承受了很大壓力。在全校各學科中，學校對信息與通信學科投入最多，大家都等著看結果。書記、校長很沉得住氣，一直頂住各方面的壓力，給我們鼎力支持。我們在研究過程中，確實也遇到過很多困難，這些困難是方方面面的，但團隊都會共同來想辦法，找出一個思路來解決。此外，想解決問題還需要一個長時間的探索，并不是一會兒就能解決的，因此更需要一個團隊來完成。參與這項研究的，連老師帶學生，有一百多人，而這個獲獎成果，也正是集體智慧的結晶。

“沒有苦思冥想、連續作戰，就不會出現精彩亮點，不會柳暗花明。”這是我的博士生導師、國家攀登計劃首席科學家何振亞教授當年對我們這些學生說的一句話，我一直記在心里。

Q：您能給我們展望一下未來的移動互聯生活嗎?

這個不太好說，因為我們做的還是最基礎的工作，就是讓個人通信變得更方便一些，用戶體驗更好。還是像我剛才講的，我們搭建好了一個平臺，在這個平臺之上能唱什么戲，那是運營商的事情。將來會出現哪些更好的服務，需要大家共同去創新、去挖掘。就像是現在蘋果公司的蘋果應用商店，它是蘋果公司提供給軟件開發個人或者大型公司發售自己開發的應用軟件的地方，它只是個平臺，但蘋果手機因為它而更精彩。