人物名片:杨堃,教授,国家级青年人才,挪威科技大学博士,美国南加州大学和法国Eurecom访问学者,现任浙江海洋大学信息工程学院海洋通信实验室主任、浙江省海洋大数据挖掘与应用省重点实验室主任,全球海洋5G开拓者之一
通信技术发展和人类文明进步互促互进、协同发展。随着人类对海洋的深入探索、广泛实践,海洋领域的高效率通信需求日益剧增。在广袤的海上能否实现与陆地一样的通信体验?海域有了高速网络覆盖,必定会对海洋产业发展带来颠覆性发展吧?作为全球海洋5G领军人物的杨堃教授和他带领的研究团队一起通过他们的故事,给出了答案。
海外求知 首创海洋5G
杨堃毕业于挪威科技大学,先后在美国南加州大学和法国Eurecom(欧洲电信学院)作访问学者。对于一名黄皮肤黑头发的中国人而言,杨堃在挪威的求学和事业之路并非一帆风顺。“一个外国人该如何在异国他乡从具有创新能力的博士蜕变为具有领军能力的创新型博士?”在杨堃看来,自己要先成功走向海外,接触到系统而又前沿的专业教育,然后再从通讯领域走向更加专业的海洋通讯领域。“我认为,应该努力提出一个具有创新力的研究项目。”他这么想,也这么做。
为了将无线信道测量产业化,将自己的所学知识转化为生产力,杨堃选择了在挪威创业,但一开始结局并不理想。那段时间,他白天泡在图书馆梳理知识体系、撰写项目计划书,晚上就到奥斯陆开UBER,这样的状况大概持续了半年。”如今回想起来还是觉得很庆幸,因为我及时反思了自己的创业项目,把时间投入到更具有应用前景的研究工作中。”他说。就在法国开展研究期间,他收到了来自奥斯陆申报项目获批的好消息。他以一个初创企业负责人的身份拿下了当年的挪威国家级科研项目,获得了一千多万克朗的经费支持,作为外籍科研人员,这样的入选概率会相对小很多,更令杨堃感到激动的是,这是全球第一个海洋5G项目,他成了第一个吃螃蟹的人。
直面挑战 迎难而上
主持全球第一个海洋5G项目MAMIME,在全球首创针对海洋无线传播环境的大规模天线技术,并被全球顶级5G大规模天线技术网站报道,和全球海事技术巨头康斯伯格、北欧最大的电信运营商Telia、全球海事技术排名第一的挪威科技大学、北欧最大的研究所Sintef、全球顶级通信研究高校南加州大学和比利时鲁汶大学等成为项目合作伙伴……多年来,杨堃一直耕耘在5G领域。
对于5G在海洋方面的研究,杨堃说,“海洋5G不等于陆上5G,海洋5G技术主要是针对海洋无线传播特性设计的5G通信系统,针对性解决海洋通信中特有的无线传输问题。传统大多数海洋产业从业者出海后是断网状态,只有在必要的情况下才会利用通讯卫星上网。卫星流量费用,1GB大概在400元人民币,费用高昂。后来,近海覆盖了4G网络,受制于有限的信道容量和覆盖范围开通后就被挤爆,网速奇慢。我们利用5G高速度、大容量、低时延、低功耗的特点,可以同海事卫星、高空平台等通信方式共同构建空、天、地、海、潜一体化的智慧海洋信息服务平台,5G资费可以低至4.27元/GB,5G网络的带宽最高可达1Gbps,信道容量比4G提升数千倍。”
他带领团队首先解决了两个主要的技术问题。首先,应结合海上无线通信环境的特点,对当时并非针对海上无线通信的环境而设计的现有4G和WiFi技术进行优化。其次,在大量基础研究的基础上,团队针对无线电在海洋环境中的传播特性,专门针对海洋设计了5G技术,并针对不同的海洋应用场景不断优化专用技术。船岸通信是技术设计阶段遇到的最大挑战,杨堃带领团队迎难而上,从最复杂的船岸通信入手,“先解决船舶的通信问题,而后其他海洋应用场景的通信就相对容易些”。
抓住机遇 聚焦智慧海洋
现在,杨堃是浙江海洋大学信息工程学院海洋通信实验室以及浙江省海洋大数据挖掘与应用省重点实验室的负责人,在经历了创业和科研的重重磨砺后,他意识到无线信道测量技术是更适合高校研究环境的基础研究技术,而海洋5G技术则更适合借助于高校的支持和产业应用环境紧密结合。这也是他选择来到浙江海洋大学、来到舟山的重要原因。“舟山有完备的海洋产业链,学校所具备的科考船和各种涉海学科成了海洋通信技术应用测试最为得天独厚的条件。”
在学校的重点扶持下,杨堃带着团队整体研究进展十分迅速。海洋通信实验室研发的海洋5G终端在学校揽月湖、舟山附近海域成功完成多种状态下的外场测试,实现了多种环境下Sub-6GHz频段的5G网络信号稳定传输,为实现海洋5G通信大规模天线技术研发积累了宝贵经验。将来,随着设备的投入使用有望让海洋船舶在近岸航行时告别传统通信模式,加速海洋数字化进程。2022年,团队的科技创新成果“SPT16高速射频电子切换器”和“高精度无线测量技术”也成功入选浙江创新馆。
用自己的技术创新,为社会发展作出贡献,这是每一位科研人的理想。望着辽阔的东海,杨堃教授经常和学生们说的一句话是:“海上5G信号覆盖每增加一米,意味着人类的海洋活动更容易一步。我们在做的就是帮助实现那一步的事儿。”对于远景规划,杨堃教授也胸有成竹:“我们已经在规划海洋6G技术。我们的想法是,不断实现海洋领域通信基础技术创新,持续赋能海洋整体智治,为海洋产业腾飞插上翅膀!”
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