为增强城市无线网络的接入情况,由英特尔、脸书、诺基亚等公司创立的国际联盟提出一个想法——通过路灯来部署Wi-Fi。然而,要找到最适合接入点的位置并非易事。现在,一种新的算法可以帮助电信公司选定安装基础设施的最佳位置。
国际电信基础设施项目设想在灯杆上安装接入点,通过60GHz频段(范围从57到73GHz)提供公共Wi-Fi。这个频段是免授权的,2021年发布的60GHzWi-Fi的IEEE 802.11ay标准支持高达8.64GHz的带宽。
一个不可忽视的问题是,氧吸收(oxygen absorption)会加剧信号衰减,从而限制60-GHz的信号覆盖范围。好在无线链路即使不到100米,在人口密集的城市地区也能发挥作用。那么,如何尽可能避免信号受障碍物影响,是城市中设置接入点的关键。
在一项新研究中,美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)的研究人员开发了一种用于跟踪60 GHz信号的模型。它使用一种新算法来分析传输路径,超出了信号角度和延迟等通常参数,以涵盖接收器的位置。
科学家们在博尔德市中心测试了他们的模型,在灯杆上安装了一个固定发射器,在货车车顶上安装了一个移动接收器。他们测量了位于4米、6米和9米天线高度的信号,反映了灯杆高度在不同城市和地区的变化。研究结果发表在《IEEE天线和无线传播快报》(IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters)上。
研究人员发现,他们的模型可以很好地预测现实世界的测量结果,其准确性可与更复杂的方法相媲美。简而言之, Wi-Fi信号的最佳高度取决于传输频率和天线设计。事实证明,将设备安装在约4米的高度适合具有全向天线的传统无线系统,而6或9米以上的较高位置对于5G等使用更高的毫米波频率(millimeter-wave frequencies)和窄波束天线(narrow-beam)的新系统更友好。
NIST团队正在验证他们的信道模型,以评估科罗拉多州博尔德的高频无线网络设计。研究员Sung Yun Jun检查安装在6米高的桅杆上的发射器与屋顶上的接收器天线阵列的对齐情况 丨NIST
“在较低的高度,有树木、车辆等随机障碍物阻碍信号传播。因此,功率传播范围较小。”NIST的电气工程师Jelena Senic介绍到,“在更高的位置,信号受到的阻碍更少——它可以在失去能量之前多次从建筑物上反弹,因此功率能传播得更广。”
研究人员还在NIST校园内进行了这些测试,结果表明,该模型可以模拟住宅区等不同环境的情况。这意味着通信运营商可以以低成本布置下一代5G和6G系统,“因为在城市环境中随处可见灯柱。”Senic说。与此同时,客户可以期待各种新应用,如超高清视频流和虚拟现实,这些应用具有每秒数千兆位的数据速率和低延迟特点。“此外,60 GHz 在免许可频段中提供了14 GHz的超宽带宽。”她补充道。
Jenic表示,现在期望到处都能通过灯柱接入Wi-Fi还为时尚早。这项服务的第一个目标可能是中心城区。“因为那里的人口密度很高,无线需求很高。”
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