為增強城市無線網(wǎng)絡(luò)的接入情況，由英特爾、臉書、諾基亞等公司創(chuàng)立的國際聯(lián)盟提出一個想法 —— 通過路燈來部署 Wi-Fi。然而，要找到最適合接入點的位置并非易事。現(xiàn)在，一種新的算法可以幫助電信公司選定安裝基礎(chǔ)設(shè)施的最佳位置。

路燈 | PxHere

國際電信基礎(chǔ)設(shè)施項目設(shè)想在燈桿上安裝接入點，通過 60GHz 頻段（范圍從 57 到 73GHz）提供公共 Wi-Fi。這個頻段是免授權(quán)的，2021 年發(fā)布的 60GHzWi-Fi 的 IEEE 802.11ay 標(biāo)準(zhǔn)支持高達(dá) 8.64GHz 的帶寬。

一個不可忽視的問題是，氧吸收（oxygen absorption）會加劇信號衰減，從而限制 60-GHz 的信號覆蓋范圍。好在無線鏈路即使不到 100 米，在人口密集的城市地區(qū)也能發(fā)揮作用。那么，如何盡可能避免信號受障礙物影響，是城市中設(shè)置接入點的關(guān)鍵。

在一項新研究中，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）的研究人員開發(fā)了一種用于跟蹤 60 GHz 信號的模型。它使用一種新算法來分析傳輸路徑，超出了信號角度和延遲等通常參數(shù)，以涵蓋接收器的位置。

科學(xué)家們在博爾德市中心測試了他們的模型，在燈桿上安裝了一個固定發(fā)射器，在貨車車頂上安裝了一個移動接收器。他們測量了位于 4 米、6 米和 9 米天線高度的信號，反映了燈桿高度在不同城市和地區(qū)的變化。研究結(jié)果發(fā)表在《IEEE 天線和無線傳播快報》（IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters）上。

網(wǎng)頁截圖丨參考文獻(xiàn) [2]

研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的模型可以很好地預(yù)測現(xiàn)實世界的測量結(jié)果，其準(zhǔn)確性可與更復(fù)雜的方法相媲美。簡而言之，Wi-Fi 信號的最佳高度取決于傳輸頻率和天線設(shè)計。事實證明，將設(shè)備安裝在約 4 米的高度適合具有全向天線的傳統(tǒng)無線系統(tǒng)，而 6 或 9 米以上的較高位置對于 5G 等使用更高的毫米波頻率（millimeter-wave frequencies）和窄波束天線（narrow-beam）的新系統(tǒng)更友好。

NIST 團(tuán)隊正在驗證他們的信道模型，以評估科羅拉多州博爾德的高頻無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。研究員 Sung Yun Jun 檢查安裝在 6 米高的桅桿上的發(fā)射器與屋頂上的接收器天線陣列的對齊情況 丨 NIST

“在較低的高度，有樹木、車輛等隨機障礙物阻礙信號傳播。因此，功率傳播范圍較小。”NIST 的電氣工程師 Jelena Senic 介紹到，“在更高的位置，信號受到的阻礙更少 —— 它可以在失去能量之前多次從建筑物上反彈，因此功率能傳播得更廣?！?/p>

研究人員還在 NIST 校園內(nèi)進(jìn)行了這些測試，結(jié)果表明，該模型可以模擬住宅區(qū)等不同環(huán)境的情況。這意味著通信運營商可以以低成本布置下一代 5G 和 6G 系統(tǒng)，“因為在城市環(huán)境中隨處可見燈柱?！盨enic 說。與此同時，客戶可以期待各種新應(yīng)用，如超高清視頻流和虛擬現(xiàn)實，這些應(yīng)用具有每秒數(shù)千兆位的數(shù)據(jù)速率和低延遲特點?！按送?，60 GHz 在免許可頻段中提供了 14 GHz 的超寬帶寬?！彼a充道。

Jenic 表示，現(xiàn)在期望到處都能通過燈柱接入 Wi-Fi 還為時尚早。這項服務(wù)的第一個目標(biāo)可能是中心城區(qū)。“因為那里的人口密度很高，無線需求很高?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]https://spectrum.ieee.org/wi-fi

[2]S. Y. Jun et al., "Quasi-Deterministic Channel Propagation Model for 60 GHz Urban Wi-Fi Access From Light Poles," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 21, no. 8, pp. 1517-1521, Aug. 2022, doi: 10.1109/LAWP.2022.3171503.

研究團(tuán)隊

第一作者Sung Yun Jun：射頻技術(shù)部門，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（RF Technology Divisions National Institute of Standards and Technology）

論文信息

發(fā)布期刊《IEEE 天線和無線傳播快報》（IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters）

發(fā)布時間2022 年 4 月 29 日

論文標(biāo)題Quasi-Deterministic Channel Propagation Model for 60 GHz Urban Wi-Fi Access From Light Poles