树木对5G信号的传播影响有多大?NIST已着手研究

2022年01月09日 10:36 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

伴随着 5G 网络在未来几年的全面铺开和商用,手机和其他无线技术将变得更加强大,数据流增加,延迟降低。mmWave 技术的缺点之一它的穿透能力有限。这些障碍物除了建筑物外,也包括点缀在风景中的树木。美国国家标准与技术研究所(NIST)已经着手通过测量树木对毫米波的影响,可能会对后续的 5G 基站设计产生深远的影响。

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5G时代的特点不仅是人与人之间的无线通信,而且是连接到物联网的设备之间的通信。手机用户对更大的下载量和游戏玩家的无延迟网络响应的需求增加,刺激了无线行业追求更快、更有效的通信。不仅我们目前的设备和服务可以更有效地工作,而且我们可以实现新的设备和服务。自动驾驶汽车将依靠这种快速的网络响应来发挥作用。

NIST 通信技术实验室无线网络部门的负责人 Nada Golmie 说:“如果我们的机器能够快速有效地交换和处理信息,我们将能够做到很多以前无法做到的事情。但是你需要一个良好的通信基础设施。这个想法是连接,在一个地方处理数据,然后在其他地方做事情”。

mmWave 是目前 5G 网络的主要制式之一,它们的波峰相距只有几毫米,与可长达数米的无线电波相比,这是一个非常短的距离。而且它们的频率非常高,大约在30至300千兆赫之间,或每秒十亿次波峰。与传统的无线电传输相比,它们在千赫兹(AM)和兆赫兹(FM)范围内,新的5G信号确实将是非常高的频率。

正是毫米波的高频率,使它们既是诱人的数据载体,又难以驾驭。一方面,每秒更多的波峰意味着波可以携带更多的信息,而我们这个渴望数据的时代渴望这种能力来提供更快的下载和网络响应。另一方面,高频波难以穿过障碍物。任何一个在房屋或汽车附近经过的人都知道,在室外听到的大部分是悸动的低音频率,而不是轻快的女高音。

对于5G网络来说,阻挡的墙不可能超过一片橡树叶。出于这个原因,NIST的科学家们在2019年9月开始了一项有点不寻常的任务:他们在该机构马里兰州盖瑟斯堡校园周围不同大小的树木和灌木附近设置了测量设备。这项研究持续了几个月,部分原因是他们需要季节性视角。

Golmie说:“树的研究是为数不多的通过不同季节观察同一棵树对特定信号频率影响的研究之一。我们不能只在冬天做调查,因为到了夏天事情就会发生变化。事实证明,甚至树叶的形状也会影响到信号是否会反射或通过”。

该团队与无线社区合作,开发了测量所需的移动设备。研究人员将其集中在单棵树上,从一系列角度和位置将毫米波信号对准它们,以模拟来自不同方向的波。他们测量了损失或衰减,单位是分贝。(每10分贝的损失是10的功率的减少;30分贝的衰减意味着信号被减少了1000倍)。

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