“F5G（固定網(wǎng)絡(luò)）”和“5G（移動網(wǎng)絡(luò)）”怎樣攜手開啟“萬物互聯(lián)時代”？相干光通信經(jīng)歷了什么樣的發(fā)展歷程，又迎來哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)？……來自產(chǎn)業(yè)前沿的精彩內(nèi)容，讓《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)》課程又增一份魅力。
“讓學(xué)生努力站在學(xué)術(shù)前沿還不夠，我們希望同學(xué)們向產(chǎn)業(yè)前沿再邁一大步！”為了實(shí)現(xiàn)這個心愿，信息與通信工程學(xué)院江寧教授與華為公司的專家共同攜手，從《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)》課程入手推進(jìn)產(chǎn)教融合，努力探索協(xié)同育人的新途徑。
自2021年起，研究生院與華為公司精誠合作，共同打造首批10門校企產(chǎn)教融合示范課，信息與通信工程學(xué)院《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)》即是其中之一。來自產(chǎn)業(yè)前沿的資深專家進(jìn)入課堂，介紹光纖通信領(lǐng)域的前沿動態(tài)，讓成電學(xué)子耳目一新。
校企攜手：為學(xué)生打開另一扇窗
江寧教授所在的光纖通信團(tuán)隊(duì)在光纖通信領(lǐng)域已經(jīng)與華為公司開展多年科研合作。2021年4月，雙方進(jìn)一步深化合作，在產(chǎn)教融合協(xié)同育人方面再出發(fā)，推動課程建設(shè)走深走實(shí)。
經(jīng)過多次交流研討，課程組與華為的專家對課程內(nèi)容、授課方式、課時數(shù)量等各個方面、各個環(huán)節(jié)都進(jìn)行了深入討論，明確了“學(xué)生最需要什么？”“企業(yè)專家給學(xué)生講什么？”“怎么講好專題課？”等關(guān)鍵問題。
信息與通信工程學(xué)院光纖通信團(tuán)隊(duì)由邱昆教授領(lǐng)銜，團(tuán)隊(duì)長期深耕光纖通信領(lǐng)域，研究范圍囊括了光纖通信器件、傳輸、交換、網(wǎng)絡(luò)等完整的技術(shù)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈。而在光纖通信產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，華為已經(jīng)在全球獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。對于這次強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，雙方都充滿期待，也充滿信心。
經(jīng)過研究，課程組決定由華為專家講授兩個專題，分別是固定網(wǎng)絡(luò)（F5G）和相干光通信算法。選擇這兩個專題是因?yàn)椋阂环矫?，固定網(wǎng)絡(luò)與移動網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成了“萬物互聯(lián)”的基礎(chǔ)，但大多數(shù)高校對固定網(wǎng)絡(luò)研究較少；另一方面，相干光通信是當(dāng)前光纖通信發(fā)展的核心技術(shù)，其中相關(guān)算法的研究和突破是重中之重。
“這次合作是一次重要的嘗試！”江寧指出，“華為的專家們精心備課、傾囊相授，將補(bǔ)上我們的短板，對課程原有的內(nèi)容進(jìn)行重要的拓展和補(bǔ)充。同時，也能讓學(xué)生領(lǐng)略到產(chǎn)業(yè)界在實(shí)際工程環(huán)境下有效解決問題的理念和方法。這對學(xué)生的成長成才十分有益！”
在課時安排上，課程從原來的40個課程中分出8個課時由華為的專家授課。按照循序漸進(jìn)的規(guī)律，江寧先講授理論基礎(chǔ)，最后由華為的專家講授專題。
精彩課堂：前沿知識化為精神大餐
2021年秋季學(xué)期，課程正式開始。江寧概述了光纖通信的發(fā)展歷史，介紹了課程的知識體系和架構(gòu)，詳細(xì)講解了光纖傳輸基礎(chǔ)理論、光通信器件、光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光纖傳輸網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)等內(nèi)容。課程最后，由華為專家講授前沿專題。
在光通信領(lǐng)域，更大的容量、更高的速率、更遠(yuǎn)的傳輸距離、更高的集成度、更靈活的軟硬件架構(gòu)，是科技工作者永恒的追求目標(biāo)。相干光通信系統(tǒng)未來如何進(jìn)一步逼近“香農(nóng)定理”揭示的“一定信噪比下頻率利用率的極限”，進(jìn)一步釋放光纖通信的潛能？如何以“摩爾”定義站點(diǎn)容量，確保技術(shù)進(jìn)步能夠支持站點(diǎn)容量每3年翻一倍？……
在講授算法專題時，華為的專家從相干光通信的發(fā)展歷史和主要挑戰(zhàn)引入，切入到相干光通信的系統(tǒng)與算法，詳細(xì)介紹了光電器件的損傷預(yù)補(bǔ)償（包括ICT、ICR和ADC/DAC的損傷與補(bǔ)償方法）、光纖傳輸損傷與補(bǔ)償（包括常見光纖傳輸損傷的物理概念、數(shù)學(xué)模型及DSP補(bǔ)償原理），并拓展介紹了FEC、時鐘同步、載波同步等算法。
在講授固定網(wǎng)絡(luò)專題時，專家從“F5G與5G共同開啟萬物互聯(lián)時代”話題引入，強(qiáng)調(diào)了F5G的重要意義，指出“5G是天上一張網(wǎng)，F(xiàn)5G是地上一張網(wǎng)，擁抱千行百業(yè)，開啟萬物互聯(lián)”，激發(fā)了學(xué)生的濃厚興趣。
隨后，專家介紹而來全球踴躍跟進(jìn)F5G、積極進(jìn)行商業(yè)化落地的各種舉措，并講解了F5G技術(shù)的定義和三大特征，以及對構(gòu)建更健康的全光固網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要支撐作用，詳解了F5G愿景與應(yīng)用場景，以及新一代光傳送網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)、先進(jìn)光接入網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)。
專家還播放了《珠峰上的F5G》《綠色四川中的F5G》《追光者》等多個短視頻，讓學(xué)生直觀了解華為公司在F5G方面的重要事件、重要貢獻(xiàn)，以及F5G在釋放數(shù)字經(jīng)濟(jì)新動能方面的巨大潛力。最后，專家表示：“我們的愿景是Fiber to Everywhere，打造無處不在的光聯(lián)接！”
收效良好：學(xué)生反饋意見紛紛好評
在課程設(shè)計(jì)上，華為的專家通過提問、交流等方式，調(diào)動了學(xué)生的熱情。在算法專題課上，因?yàn)橐咔樵颍n程在線上進(jìn)行。專家在讓學(xué)生品味前沿知識“大餐”的同時，還適時地推出兩道“甜點(diǎn)”，既激發(fā)學(xué)生的好奇和興趣，又作為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的“試金石”。這兩道“甜點(diǎn)”是：
——假設(shè)IQ調(diào)制有增益不平衡和相位不平衡，Q路比I路的增益高0.5dB，Q路比I路多了5°的相移，發(fā)送數(shù)據(jù)為16QAM，請計(jì)算：1）請給出IQ調(diào)制矩陣和預(yù)補(bǔ)償矩陣；2）請完成IQ調(diào)制和預(yù)補(bǔ)償?shù)拇a，并畫出做預(yù)補(bǔ)償和不做預(yù)補(bǔ)償?shù)腎Q調(diào)制輸出星座圖。
——色散數(shù)學(xué)模型中，色散系數(shù)乘以傳輸距離得到色散量D=10,000ps/nm，波長為1550nm，信號帶寬為100GHz，請計(jì)算：1）帶內(nèi)最低頻和最高頻的群時延；2）畫出相位響應(yīng)和時域響應(yīng)。
在固定網(wǎng)絡(luò)專題課堂上，設(shè)置了多個互動提問環(huán)節(jié)，課堂氣氛依然十分活躍。尤其是，在講解關(guān)鍵知識點(diǎn)時，專家都會結(jié)合具體的應(yīng)用案例，或者通俗講解，或者播放視頻，讓學(xué)生能夠直觀感受和理解。
最后，專家把華為的“座右銘”送給大家，鼓勵同學(xué)們“把數(shù)字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織，構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能世界（Bring digital to every person，home and organization for a fully connected，intelligent world）?！?
在企業(yè)專家授課的過程中，江寧教授全程參與。課前，他和助教一起準(zhǔn)備和調(diào)試設(shè)備；課中，他認(rèn)真聽課、記錄，也參與到專家與學(xué)生的討論當(dāng)中，幫助學(xué)生理解專家所講內(nèi)容；課后，他與華為專家一起對學(xué)生進(jìn)行回訪調(diào)查，并對課程開展過程進(jìn)行梳理總結(jié)，研究課程還存在哪些不足之處。
課程結(jié)束后，華為專家通過一個小程序?qū)W(xué)生進(jìn)行了調(diào)查了解，學(xué)生從“課程內(nèi)容深度和難度設(shè)計(jì)合理，我能夠理解”“教學(xué)設(shè)計(jì)安排合理，課程中的案例和互動設(shè)計(jì)能幫助我更好地理解和掌握”“講師能有效提問、答疑及點(diǎn)評”“老師能深刻理解并清晰傳遞課程內(nèi)容”四個方面進(jìn)行了反饋，并提出了優(yōu)化改進(jìn)建議。學(xué)生的總體滿意度在90分以上。
價值引領(lǐng)：激發(fā)學(xué)生追求卓越的使命感
“這是一次成功的嘗試！”江寧表示，“華為的專家所講的兩個專題都博大精深，在8個課時里無法全面、深入地展開。但通過這次合作，同學(xué)們極大地開闊了學(xué)術(shù)視野，更重要的是，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和責(zé)任使命，這對學(xué)生未來的人生選擇很有幫助?！?
在講授基礎(chǔ)理論內(nèi)容時，江寧就有機(jī)融入了“課程思政”內(nèi)容，鼓勵學(xué)生為國家和行業(yè)發(fā)展努力奉獻(xiàn)。他說，“光纖通信問世只有半個世紀(jì)，國內(nèi)外的研究幾乎同時起步，我國推出商用系統(tǒng)只比美國晚了兩年，今天，我國已經(jīng)擁有了完全自主的光纖通信網(wǎng)絡(luò)。在光纖通信領(lǐng)域，中國人是有理由感到自信和驕傲的！”
光纖通信是網(wǎng)絡(luò)空間的重要基礎(chǔ)設(shè)施，無論是移動通信、衛(wèi)星通信還是“空天地一體化網(wǎng)絡(luò)”，都需要光纖網(wǎng)絡(luò)提供有力支撐。江寧鼓勵同學(xué)們，“我們的前輩趙梓森院士在極其艱苦的環(huán)境下拉出了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的第一根光纖，到今天我國的光纖產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步從‘并跑’向‘領(lǐng)跑’轉(zhuǎn)變。站在前輩們的肩膀上，同學(xué)們一定要不辱使命，讓我國的光纖通信事業(yè)更加輝煌！”
在華為專家講授的專題課程中，學(xué)生不僅學(xué)到了知識，也通過一個個案例感受到了華為的文化和精神。信通學(xué)院2021級研究生李岸染表示：“看到華為把基站送上珠峰，實(shí)現(xiàn)5G+F5G信號對珠峰北坡登山線路及峰頂?shù)娜采w，我受到很大的鼓舞，感到由衷的敬佩和自豪?！?
“校企協(xié)同育人既是為學(xué)校培養(yǎng)人才，也是為行業(yè)儲備人才，歸根結(jié)底是為黨育人、為國育才！”江寧表示，校企雙方將根據(jù)課程合作的實(shí)際情況，不斷探索合作方式、優(yōu)化授課內(nèi)容、改進(jìn)授課方式，并在實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)一步鞏固、拓展協(xié)同育人成果，努力為國家培養(yǎng)更多創(chuàng)新引領(lǐng)性人才。
