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中智物聯工程技術研究院-SIOTCHINA
China (Beijing) academy of Smart Internet of Things Engineering Technology

西電高性能同軸電纜接入網項目取得突破性進展

時間 2016-03-25 10:38:57

十年磨一劍

——西電高性能同軸電纜接入網(HINOC)項目取得突破性進展

2016年3月24日至26日,在亞太地區規模最大的廣播影視展覽會—中國國際廣播電視信息網絡展覽會(CCBN2016)上,業界首款HINOC 2.0千兆SoC芯片成功進行了產品發布和現場演示。中央電視臺《新聞直播間》和《中國新聞》等欄目對其參展成果進行了報道。

在之前由國家新聞出版廣電總局科技司和全國廣播電影電視標準化技術委員會組織召開的HINOC2.0廣電行業標準審查會上,與會專家認為HINOC2.0標準達到了國際先進水平,對推動我國下一代廣播電視網的持續發展具有重要意義。

HINOC2.0標準的出臺及芯片的成功研制,是西安電子科技大學通信工程學院寬帶網絡與交換團隊作為核心單位之一,歷經十年刻苦攻關不懈努力的結果。

科研初衷:面向國家重大信息化戰略

為順應國際化寬帶網絡信息浪潮,我國發布了“三網融合”和“寬帶中國”戰略。實現“三網融合”和“寬帶中國”戰略的重要基礎之一是提供高速寬帶接入,即解決最后一公里乃至最后十米的高速通路問題。而我國現有超過2.4億戶覆蓋廣泛的有線電視網絡,利用同軸電纜實現寬帶接入具有得天獨厚的網絡基礎和市場前景。

在這一背景下,以同軸電纜高速接入為目標,從2006年起,西安電子科技大學通信工程學院寬帶網絡與交換團隊與北京大學、國家新聞出版廣電總局廣播科學研究院進行聯合科技攻關,以自主創新為核心,提出并形成了具有完備自主知識產權的高性能同軸電纜寬帶接入網技術-HINOC。

“HINOC是一種利用有線電視網同軸電纜,實現高性能雙向信息傳輸的寬帶接入解決方案。該技術在光纖到樓(FTTB)的網絡結構基礎上,利用小區樓道和戶內已經敷設、分布廣泛的有線電視同軸電纜,無需對入戶電纜線路進行任何改造,即可構建高速的信息接入網,實現多種高速數據業務的雙向傳輸。” 寬帶網絡與交換團隊負責人邱智亮教授介紹說,HINOC技術為最后100米的寬帶接入,提供了一種便捷、實用的新型解決方案,可提供吉比特每秒(Gbps)級別接入速率。

“我們聯合研發團隊從需求分析和架構設計開始,進行了核心算法的攻關研究,在這些原創研究的基礎上,項目組完成了HINOC標準化,先后研發了HINOC1.0和HINOC2.0兩代HINOC解決方案,單信道帶寬從16MHz提升為128MHz,接入速率從100Mbps提升到1000Mbps(1Gbps),接入時延、抖動、信道效率、服務質量(QoS)等性能指標也都有了大幅度改善,主要指標達到甚至超過了國外同類產品的性能。”項目負責人之一張冰教授自豪地說,通過持續自主創新,設計方案達到了接入速率“與光纖競速”的能力,向實現“激活億萬同軸,秒通千兆入戶”的目標邁出了堅實步伐。

科研歷程:十年磨一劍 從未放棄

秉承團隊自主研發的理念,HINOC項目組開始了長達十年的科研道路。“當時國際上已有的同軸電纜接入技術,價格較昂貴,更重要的是這些方案并不是針對中國有線電視應用環境和網絡狀況設計的,信道利用率較低,不能完全滿足我國廣電網絡用戶的業務需求。”張冰說,自主研發面臨著巨大的壓力,起初很多人都懷疑,憑團隊現有的研發力量是否有能力自主設計出一套解決方案,去和國外已經成熟和商用的技術抗衡,更不用說還需要解決芯片設計、系統設計、資金投入、產業化等方面的一系列棘手問題。即使在解決方案和硬件驗證完成后,很多人又懷疑團隊是否有能力獨立設計出芯片。

面對種種猜測和質疑,研發團隊一直默默地用行動來回應。“團隊成員認為只有做出實際的成果,才能打消外界的一個又一個的懷疑。”邱智亮有些感慨,團隊踏踏實實地從需求分析和信道建模開始,一步一步完成了標準設計、系統設計、算法設計、模型仿真、軟硬件驗證、芯片設計、產品設計等一系列工作。

在研發團隊成功研發接入速率100Mbps的HINOC1.0芯片后,國際主流技術和我國寬帶發展戰略已經提出接入目標開始向1000Mbps過渡。面對現實,他們沒有停歇,鼓足力量開始了二次攻關。

“為盡快推進HINOC2.0技術,廣電成立了更為開放的HINOC2.0工作組,成員包括華為、海爾、美國Entropic等國內外著名企業在內的幾十家企業和研究單位。研究工作在更為開放的競爭環境下展開,我們面臨著更為國際化水平的競爭與挑戰。”張冰說,團隊在系統解決方案研究中,要綜合其他成員的意見、質疑和批評,進而不斷修改完善方案。這一過程中,西電項目組始終是研發團隊的核心力量之一,提出了MAC層完整解決方案,解決了MAC層協處理器、可擴展性流分類機制、靈活高效信道分配和調度算法等關鍵技術,目前已經獲得12項授權發明專利,為快速研發HINOC2.0技術做出了突出貢獻。

科研感悟:團結、奉獻、自豪的“HINOC”人

西安電子科技大學項目組作為HINOC核心成員,與合作單位共同制定了HINOC1.0 和HINOC2.0廣電行業標準,并且HINOC1.0已成為ITU-T國際標準;共同研發了4款HINOC 1.0和HINOC 2.0芯片;申請和授權相關國家發明專利近20項,其中授權12項,6項為HINOC標準必要專利。在HINOC研發過程中,牽頭獲得第一個HINOC國家級課題的支持。主持和聯合承擔863計劃、核高基國家重大專項、國家科技支撐計劃等相關國家級課題8項(其中863課題5項,核高基課題1項,科技支撐計劃課題2項),累計獲得國撥科研經費近1500萬元,向世人證明了團隊完全有能力實現自主創新。

十年來,項目組為HINOC項目的完成付出了大量的心血和汗水。在調試MAC協處理器遇到問題時,為了按時完成開發任務,邱智亮親自帶領項目組其他老師和同學,連續晝夜奮戰,及時排除了故障完成了調試。

“團隊的張冰教授克服家中上有年老生病父親,下有年幼孩子需要照顧的困難,常常晚上和學生一起工作到深夜,研討方案,完善算法和標準。”邱智亮說,為了更好的完成本項目,項目組在北大設立了HINOC聯合研發基地,需要西電常年派人參與工作,團隊張奭副教授和潘偉濤副教授不僅要完成學校的教學任務,還要帶領學生長期在北大參加調試,一年中的大部分時間常駐北京,時常在學校上完課后立刻乘高鐵去北京,下次上課時再從北京趕回來,其辛苦及緊張程度可以想象。

“張奭在北京時甚至一周七天不休息,所有精力都撲到工作中。潘偉濤在孩子還很小,父親患癌住院的情況下,也從未耽誤工作,需要出差時,一句‘沒問題’提包就走。”提起這些,邱智亮很感動。

多年來,參與該項目的一屆又一屆西電研究生也已經把北大的聯合開發實驗室當成了自己的第二個工作場所,每天早上一睜開眼睛就趕到北大實驗室工作,直到晚上十點才回到住宿地,這種兩點一線的生活對出差的師生們早已是家常便飯。在西電“家里”的同學們同樣為HINOC項目的成功付出了艱苦努力并提供了堅強支持。

目前,HINOC研發團隊正在積極推進HINOC2.0技術的產業化,HINOC2.0也已被ITU-T正式立項,進入標準化流程。

HINOC項目組充分繼承、發揚了我校劉增基等老一輩科研工作者勤奮、鉆研、踏實、奉獻、追求卓越的敬業精神,使每一位參與項目的成員不僅學習到了如何做學問,更從中感悟到了如何做人、做事,團隊的每一位成員都以作為一名“HINOC人”而感到自豪!