三個國家獎寫就的通信人生

高妍+毛艷玲

曾烈光，清華大學電子工程系教授，一個既簡單又不簡單的科技工作者。

說他簡單，是他的研究經(jīng)歷簡單。自1970年從清華大學無線電電子學系畢業(yè)留校，就扎根通信領域，始終不離工程應用。

說他不簡單，是他的成就不簡單。在我國通信事業(yè)發(fā)展的過程中，無論是在奠基、轉型、突破哪個重要時期，都能看到他和他的突出成果。

30年，三個國家獎，為曾烈光的人生寫下了精彩的注腳。

第一個國家獎

為數(shù)字通信終端工程應用奠基

數(shù)字通信，一種用數(shù)字信號（1或0）作為載體傳輸信息的通信方式。

1937年，英國人A.H.里夫斯提出脈碼調制（PCM），從而推動了模擬信號數(shù)字化的進程。與原來的模擬通信相比，數(shù)字通信具有抗干擾性強、可靠性強、便于加密、集成化程度高、可以實現(xiàn)多種通信業(yè)務的綜合等諸多優(yōu)勢。

我國早期的數(shù)字通信研究多停留在理論層面，直到20世紀70年代，才開始面向大規(guī)模工程應用的數(shù)字通信技術工程應用研究。當時的一個標志工程，就是川滬輸氣通信研發(fā)工程。

川滬輸氣工程是上世紀70年代規(guī)劃的繼西氣東輸工程后國內最大的管道工程，其目標是要把四川的天然氣經(jīng)武漢輸送到上海。這是一個大的系統(tǒng)性工程，通信工程是其中的一部分。就是在這個工程中，我國首次提出全部研發(fā)并采用數(shù)字通信技術和設備，在這之前，通常采用模擬通信方法。

這一工程由國務院批準，牽頭組織各個部門匯聚整個行業(yè)的力量共同實施，基本囊括了當時對通信有研究的所有大學、研究所和企業(yè)。清華大學就是參研單位之一。

作為清華大學電子工程系教師，曾烈光加入了川滬輸氣通信研發(fā)工程技術攻關團隊。在這之前，他剛剛完成了32路增量調制數(shù)字電話終端機定時系統(tǒng)的研制，理論研究和工程實踐經(jīng)驗都很豐富。

數(shù)字復接和PCM編碼（脈沖編碼調制）是數(shù)字通信終端的兩種基礎技術，前者用于實現(xiàn)多路數(shù)字信號同步傳輸，后者實現(xiàn)高保真水平的語音數(shù)字化。

在工程初期，團隊參照德國及澳大利亞等國技術方案研制了正/零/負碼速調整復接器，但其抖動實測值達100%UI（單位間隔）以上，遠遠達不到工程提出的小于5%UI的要求。

初入團隊的曾烈光接下了這一任務。通過一年的悉心研究，他發(fā)明了模型法碼速調整數(shù)字復接技術，采用模型化參數(shù)方法，將正/零/負碼速調整抖動及漂移指標由100%UI減小到3%UI，達到了工程要求并領先國際先進水平，填補了國內空白。

PCM編碼是當時國際上通用的語音數(shù)字化標準和技術，以此為基礎的數(shù)字電話終端機，是實現(xiàn)數(shù)字通信的基本終端設備。當時國內的PCM終端設備存在小信號信噪比指標不達標問題，“聲音大的時候，編出來還可以，聲音一小，噪聲大，編出來質量差很多，達不到國際要求。”針對這一問題，通過潛心研究，曾烈光提出了極性另判法PCM編碼技術，很好地解決了這一關鍵問題。

以上述兩項技術為基礎，曾烈光先后研制出模型法數(shù)字復接器和新型的PCM編碼數(shù)字電話終端機，并協(xié)助電子部相關730廠、734廠完成了設計定型，實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，推動了我國數(shù)字通信工程應用的實現(xiàn)，為國內數(shù)字通信終端工程應用技術的發(fā)展奠定了基礎。

相關成果榮獲1987年度國家發(fā)明二等獎，作為技術方法的提出者和設備的主要研制者，曾烈光排名第一。

第二個國家獎

為光通信終端產(chǎn)業(yè)轉型助力

上世紀80年代，隨著技術的發(fā)展，全球數(shù)字產(chǎn)業(yè)轉向專用集成電路（ASIC，Application Specific Integrated Circuit）系統(tǒng)集成時代。

專用集成電路是一種為專門目的而設計的集成電路，是相對于標準集成電路或通用集成電路而言的。它將某種應用系統(tǒng)所需的各種分立元件集成起來做成一個芯片，不僅能夠減小體積，節(jié)省開發(fā)時間，降低成本，減少功耗，而且能降低故障率，提高可靠性；同時，它將核心技術都集成到芯片中，是最安全的自主知識產(chǎn)權保護措施。

相比國外專用集成電路的風起云涌，國內的現(xiàn)狀卻令人焦急不已——光通信終端設備產(chǎn)業(yè)仍采用傳統(tǒng)技術和中小規(guī)模分離器件，整體技術水平落后，企業(yè)創(chuàng)新性不足，加工水平相對落后，處境艱難。

在領導層和研究人員的大力推動下，“七五”期間，“光通信設備系統(tǒng)集成化”科技攻關項目立項，曾烈光為項目負責人。

研究過程中，曾烈光發(fā)明了一種正碼速調整減小抖動技術，該技術采用分離塞入比的方法，可將光通信終端設備正碼速調整復接抖動由國際上的25%UI減小到2%UI，具有國際領先水平。隨后，以該創(chuàng)新技術為基礎，他在國內首次自主設計出超大規(guī)模數(shù)字復接專用集成電路THMT001A和THMR001。

接下來，怎么才能加工出來，實現(xiàn)應用呢？國內的加工工藝達不到要求，能否借助國外的？

那是1988年，國內改革開放的程度還比較低，這一想法毫無意外遭到了不少人的反對。但曾烈光沒有輕易放棄，他四處奔波聯(lián)絡，在時任國家科委主任宋健等領導的支持下，蓋了二三十個相關部門的章，終于獲準在當時國內不具備加工工藝條件的情況下，利用國外加工條件加工生產(chǎn)該芯片，并實現(xiàn)了與日本FUJITSU的芯片加工合作。

最終，他們在日本FUJITSU公司成功加工及批量生產(chǎn)了THMT001A和THMR001。這是我國最早采用自主專利技術成功開發(fā)的大規(guī)模專用集成電路之一，也是首次實現(xiàn)國內設計、利用國外條件加工并批量生產(chǎn)的超大規(guī)模通信專用芯片。宋健同志曾親筆寫信祝賀這一開創(chuàng)性成功。

曾烈光介紹，這兩塊芯片立即受到了國內相關企業(yè)的歡迎。它們把當時我國采用分立電路的兩米多高的龐大的二、三次群光端機縮小到一塊小板上，且大大提高了性能，為亟待產(chǎn)業(yè)升級換代的我國光端機生產(chǎn)企業(yè)帶來了及時雨，很快就在國內數(shù)十家光通信終端設備生產(chǎn)企業(yè)批量應用。同時還以此為主打技術創(chuàng)辦了高新技術企業(yè)北京華環(huán)公司，并為一些企業(yè)培養(yǎng)了一批早期的ASIC設計人才。

這一成果為我國光通信終端產(chǎn)業(yè)向專用集成電路系統(tǒng)集成化轉型作出了貢獻，并有力推動了我國早期專用集成電路設計業(yè)的創(chuàng)生與發(fā)展。

相關成果被中國電子報組織評選為我國“七五”期間十大電子科技成果之一，并榮獲電子部科技進步一等獎、北京市優(yōu)秀新產(chǎn)品獎、中關村拳頭產(chǎn)品稱號。

1990年，該成果榮獲國家技術發(fā)明二等獎，作為該技術方法的提出者，集成電路和復接器的主要設計者，曾烈光再次排名第一。

第三個國家獎

為“信息高速公路”建設添彩

1993年11月15日，美國克林頓政府批準由副總統(tǒng)戈爾、商務部長布朗宣布：“美國將實施一項永久地改變美國公民的生活、工作和溝通方式的國家信息基礎設施。”即，NII（National Infarmation Infrastructure），也就是我們所說的“信息高速公路”。

此舉引發(fā)世界范圍的反應，法、英、德等國紛紛提出自己的“信息高速公路”計劃，及至南美洲的巴西、阿根廷、巴拉圭、烏拉圭等國也聯(lián)合起來，要建立自己的“信息高速公路”?！靶畔⒏咚俟贰苯ㄔO成為全球熱點，我國自然也在積極規(guī)劃、研究。

“信息高速公路”即大容量高速光傳輸網(wǎng)，它主要通過光纖通信把政府機構、科研單位、企業(yè)、圖書館、學校、商店、家庭及個人的計算機及移動終端連接起來，方便、迅速地傳遞和處理信息，從而最大限度地實現(xiàn)信息共享。

建設初期，借助高速光網(wǎng)傳輸?shù)囊苿油ㄐ呕臼Р浆F(xiàn)象嚴重，影響網(wǎng)絡使用效果。很快人們發(fā)現(xiàn)，造成這一現(xiàn)象的原因，是“信息高速公路”的主要傳輸標準體制SDH（光同步傳輸分層）存在指針泄漏抖動和漂移過大造成的。這一問題一度困擾全球電信業(yè)，很多廠商都在積極尋求解決辦法。

曾烈光在國家863項目“SDH技術與芯片研發(fā)”的支持下，發(fā)明了一種統(tǒng)計預測時鐘恢復技術。該技術在不需要附加再定時設備，不要求全局主從時鐘同步的前提下，用統(tǒng)計預測的數(shù)字處理方法大幅度抑制了SDH指針泄漏抖動和漂移，將損傷指標由國際上的100%UI以上減小到5%UI以下，很好地解決了上述問題，達到國際領先水平。

曾烈光隨即采用該項發(fā)明成功主持設計開發(fā)出了新型、系列、成套的SDH超大規(guī)模專用集成電路—MXHO155-2（SDH開銷處理片）、MXLO21E1-3（SDH 21路E1映射片）、MXDC8X8-4（SDH交叉連接片）、MXTULP-5（SDH指針下泄片）等，在國內數(shù)十家企業(yè)批量生產(chǎn)應用，性能優(yōu)良，社會效益和經(jīng)濟效益突出。其中，值得一提的是，MXLO21E1-3是國際上最先開發(fā)出來的SDH 21路E1映射片。

采用這些芯片的新型SDH設備以優(yōu)良性能大量運行在國內外大容量高速光傳輸網(wǎng)絡，為我國大容量高速光傳輸網(wǎng)工程及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻。

該成果榮獲教育部科學技術獎、中國專利優(yōu)秀獎，相關論文在國際通信界頂級刊物發(fā)表并入選全國百篇優(yōu)秀博士學位論文。

2002年，相關項目榮獲國家技術發(fā)明二等獎，作為技術提出者和芯片設計的主持者，曾烈光排名第一。

事實上，進入21世紀，在獲獎芯片成果之外，曾烈光還主持完成了多業(yè)務傳送平臺芯片MXMSTP-6、彈性分組環(huán)芯片MXRPR01-7、萬兆以太網(wǎng)芯片MX10GE-9等多種超大規(guī)模專用芯片的設計開發(fā)。其中，多業(yè)務傳送平臺芯片MXMSTP-6單片規(guī)模達600萬門/片，在美國達拉斯通過了MAXIM公司的性能測試。

這些工作有力地推動了我國高速光通信技術與產(chǎn)業(yè)、城域網(wǎng)技術與SoC技術的發(fā)展。

獎項背后

嚴謹與實干缺一不可

曾烈光是實干派，他認為做一件東西，要立足實際，從提出問題，到找到解決方案，再從理論上證明、技術上實現(xiàn)，進而形成產(chǎn)品，最終在工程上應用，收獲效益，才算做到了家?！斑@樣的事情，哪怕做到一件，心里也比較踏實?！?/p>

從畢業(yè)后做成第一件成功的事—研制數(shù)控機床開始，他就明白，一件事，只要認真去做，總能做成?！斑@世上的事，很少有做不到的。如果沒成，那是你的信心不夠、努力不夠、付出不夠?！?/p>

然后一件事的發(fā)生，讓他懂得，做研究，光有付出還不夠。

那是在THMT001A和THMR001研制時期，已經(jīng)設計完成在日本加工好的芯片，卻出了問題?！皬娜毡灸没貋淼男酒瑯悠\行時，每隔一兩個小時就出一次故障，日方派專家組來中國共同尋找原因未果，后來我們又去了日本，還是找不到?！彪y題久攻不下，曾烈光急了，“牛勁兒”上來了，帶著干糧住進了辦公室，一個星期沒出門，才最終找到了問題癥結并予以解決。

此事之后，曾烈光更深刻地體會到，做芯片設計，付出辛苦只是基本配置，最重要的是要有非常嚴格、嚴謹?shù)目茖W作風，必須一絲不茍?！耙粋€集成電路芯片，它里面有多少億條線，多少個元器件？如果有200多萬門，一個門有多少個晶體管、二極管？這么多的東西，必須要有很精確的設計，一點都不能錯。否則出了問題很難找不說，前期的巨大投入也會打水漂?！?/p>

就是憑著一絲不茍的科學作風，從上世紀80年代末設計我國最早的專用集成電路芯片THMT001A和THMR001開始，到2007年，僅20年時間，曾烈光就主持設計開發(fā)了超大規(guī)模專用集成電路芯片12種，其中10種實現(xiàn)了批量生產(chǎn)和工程應用。他將工作做到了家，做到了心里。

2007年，曾烈光根據(jù)自己對形勢的判斷，決定轉向學術研究。“國內通信企業(yè)華為、中興等崛起，他們都有自己的集成電路設計中心，有龐大的研究團隊，而且資金雄厚。作為高校，我們之前是為他們解決問題、提供芯片，帶他們闖一條路，20年后情況發(fā)生了變化，企業(yè)自身的科技能力越來越強，不再依賴我們，角色發(fā)生了變化。所以我們對自身的定位應該有所變化?！?/p>

在這之后，他積極投身未來網(wǎng)絡研究，承擔了國家973、863、自然基金及重大專項等多項課題，積極參與國家中長期信息領域基礎設施規(guī)劃，重點研究近距離無線通信和新型網(wǎng)絡技術及未來網(wǎng)絡結構，為建設國家網(wǎng)絡創(chuàng)新基礎設施建設積累關鍵技術，驗證網(wǎng)絡創(chuàng)新和提供參考設計。

實干精神也被曾烈光貫徹到了學術研究中。“研究未來網(wǎng)絡離不開實驗環(huán)境，現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)不能滿足要求，所以我們自己搞了一個實驗環(huán)境?！边@個實驗環(huán)境，就是TUNIE。

TUNIE是基于虛擬技術建立的、擁有自主知識產(chǎn)權的未來網(wǎng)絡創(chuàng)新實驗環(huán)境。它的建立，為未來網(wǎng)絡創(chuàng)新發(fā)展進行了有益探索，進行了網(wǎng)絡創(chuàng)新實驗，開發(fā)了基于平臺和真實網(wǎng)絡的應用，另外還積極參與了國際合作，實現(xiàn)了與GENI的互通，增強了我國在未來網(wǎng)絡基礎設施建設方面的國際影響力。作為973項目成果，TUNIE已通過課題驗收，得到了專家組的高度評價。

此外，多個項目的開展過程中，曾烈光還帶領團隊在UWB標準與芯片、UWB體域網(wǎng)、SDN（軟件定義網(wǎng)絡）、大數(shù)據(jù)研究等方面取得一系列成果。

如今，雖然已經(jīng)退休，但曾烈光仍有不少時間在學校辦公?！笆掷锏囊恍┱n題項目還沒有結題，要繼續(xù)做完。另外，帶的博士生還有沒畢業(yè)的，得繼續(xù)盯著?！闭竞米詈笠话鄭?，是這位古稀老人對自己鐘愛的中國通信事業(yè)的另一種堅守。