路灯挂 WiFi，灯在网就在

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。

“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。”

参考文献

• [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.

研究团队

第一作者 Sung Yun Jun：射频技术部门，美国国家标准与技术研究院（RF Technology Divisions National Institute of Standards and Technology）

论文信息

发布期刊 《IEEE 天线和无线传播快报》（IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters）

发布时间 2022 年 4 月 29 日

论文标题 Quasi-Deterministic Channel Propagation Model for 60 GHz Urban Wi-Fi Access From Light Poles

(DOI：https://doi.org/10.1109/LAWP.2022.3171503）

文章领域 5G 移动通信，毫米波天线，毫米波传播，毫米波通信

本文来自微信公众号：我是科学家 iScientist （ID：IamaScientist），编译：鳕鱼，编辑：靳小明，排版：尹宁流

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