下一代无线通信技术已接近其最大容量。满足日益增长的数据传输需求的唯一可行方案是增加可用带宽。这正是由计算机科学家兼研究主管约尔格·维德默博士领导的IMDEA Networks无线网络研究小组在近期完成的SEARCHLIGHT项目框架内所取得的成果。维德默博士获得了170万欧元的ERC整合基金用于开展这项研究,他开发了一种普适、稳健、灵活、可互操作且经济高效的无线网络技术,该技术可在此前未使用的高频段(例如免许可的60 GHz频段)上运行。.
随着低频网络拥塞加剧,频谱资源对电信运营商而言日益稀缺,本项目的重要性将日益凸显。虽然基于毫米波技术的消费电子产品尚未广泛商业化,但全球领先的科技公司已在积极开展毫米波技术试验,力求实现以往只有光纤才能达到的数据传输速度。.
Facebook推出了Project Terragraph项目,该项目利用可重构毫米波链路网络,在城市和郊区环境中提供高速、无缝的互联网接入。此前,Facebook曾尝试利用太阳能无人机网络,建立毫米波回程链路和互连链路,为基础设施薄弱的地区提供网络连接。Alphabet(谷歌)的Project Loon项目也利用高空气球和毫米波链路来实现同样的目标。毫米波技术对于能够提供全球连接的大规模小型卫星网络(例如SpaceX和PointView Tech(Facebook)计划中的Starlink网络)也具有极其优异的特性,并且很可能最终会被应用于此类网络中。随着这类网络密度和容量的提升,Project Searchlight项目成果的可扩展性将具有重要的实际意义。.
“我们开发的创新协议和算法为确保未来无线网络的可扩展性提供了关键要素,”Joerg Widmer 表示。“如果我们类比有线以太网的发展历程——从共享介质到完全交换网络——我们预计未来的无线网络将由许多定向(视距)信道组成,用于接入点 (AP) 和终端设备之间的通信。” 因此,未来毫米波网络的架构将具有超高密度和超高可扩展性的特点。“在信道可能在极短时间内出现和消失的极其动态的无线电环境中,SEARCHLIGHT 利用角度信息快速校准定向毫米波天线,”Widmer 博士解释道。该架构集成了定位系统,并能学习无线电环境地图,从而能够快速选择最合适的接入点和天线波束模式,并利用预测的位置信息分配无线电资源。接入点被广泛部署,即使在移动和封锁等情况下也能提供持续的连接。该项目还开发了简单的网络管理机制,以应对高设备密度。.
Widmer博士近期获得了玛丽·居里创新培训网络H2020计划的资助,用于研究“5G之后的毫米波网络和传感器”。在这个新项目中,他的研究团队将基于此前在欧洲研究理事会(ERC)资助下取得的卓有成效的研究成果。此前,在ERC的资助下,他们还开展了一项由华为资助的合作项目,研究低频信道和毫米波信道之间的相关性;此外,他们还参与了一个分包项目,在H2020 ORCA项目
(“编排和重配置控制架构”)框架下开发“基于毫米波软件定义无线电(SDR)的开放实验平台”。该项目的目标是将基于FPGA的平台扩展到性能较低的硬件,并支持远程访问和实验,以用于教育和研究目的。
参考文献:
Joan Palacios、Guillermo Bielsa、Paolo Casari、Joerg Widmer(2019 年 3 月)- 毫米波网络单接入点和多接入点室内定位 [PDF]
IEEE 无线通信学报。18 (3)。第 1927-1942 页。IEEE。ISSN 1536-1276。
Thomas Nitsche、Adriana B. Flores、Edward W. Knightly 和 Joerg Widmer(2015 年 4 月)—— 闭眼操控:无需带内测量即可实现毫米波波束控制 [PDF]
发表于:第 34 届 IEEE 国际计算机通信会议 (IEEE INFOCOM 2015),2015 年 4 月 26 日至 5 月 1 日,中国香港。
图 1 为图 3 所示的开放空间测量装置照片,图中显示了接入点 AP2(客户端)和接入点 AP5。
图 2 为具有多个 L 形接入点的测量空间配置。图中
部署了五个不同的接入点,每个接入点都具有不同的天线类型(分别为全向、120° 波束宽度和 80° 波束宽度)。
这两幅图均出自文章“毫米波网络的单接入点和多接入点室内定位”,该文章描述了一种使用毫米波频段的单接入点和多接入点室内定位系统。(参见参考文献)。
图 3. 用于测量“盲”波束控制 (BBS) 的实验平台配置。BBS 是一种新型架构和算法,可消除建立定向毫米波链路时的频带负载。该图出自文章“闭眼控制:无需带内测量的毫米波波束控制”(参见参考文献)。
