毫米波架構(gòu)是如何連接物聯(lián)網(wǎng)的

Patrick Nelson

研究人員稱(chēng)，目前的無(wú)線技術(shù)（例如Wi-Fi）無(wú)法為即將在未來(lái)幾年內(nèi)投入使用的數(shù)以十億計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）傳感器和網(wǎng)絡(luò)提供足夠的支持。未來(lái)需要更高的速度、更高的效率和更高的帶寬。另外，設(shè)備的成本必須要比現(xiàn)有設(shè)備更加便宜，包括即將推出的5G設(shè)備。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，加拿大滑鐵盧大學(xué)的科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化版的毫米波技術(shù)。

研究人員在一篇文章中宣稱(chēng)他們開(kāi)發(fā)成功一項(xiàng)新的名為mmX的低功耗、低成本的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。文章稱(chēng)，“無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需求將承受越來(lái)越大的壓力?！毖芯咳藛T指出他們的這項(xiàng)技術(shù)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)的。

文章還指出，毫米波提供了多個(gè)千兆赫茲的未分配帶寬，是分配給當(dāng)今Wi-Fi和蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶寬的200倍以上。但是與Wi-Fi和藍(lán)牙相比，對(duì)于許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，它們?cè)谒俣确矫姹容^慢。

研究人員表示，即將到來(lái)的使用毫米波的超快超大容量5G網(wǎng)絡(luò)將消耗大量電能和計(jì)算能力。這意味著它們不適用于我們將在許多用例中使用的那種低成本、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。新設(shè)備必須是低功耗的，因?yàn)樗鼈冃枰３指L(zhǎng)的使用壽命，最好是無(wú)限期地保持。僅向網(wǎng)絡(luò)中添加高耗電量的毫米波無(wú)線電的想法會(huì)在一定程度上影響這一目標(biāo)的達(dá)成，因此人們需要有更為簡(jiǎn)化的毫米波網(wǎng)絡(luò)。

研究人員在2019年度SIGCOMM報(bào)告中稱(chēng)：“我們解決了阻礙現(xiàn)有毫米波技術(shù)應(yīng)用于此類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。”

目前的無(wú)線技術(shù)遇到的問(wèn)題在很大程度上并不在于技術(shù)本身存在問(wèn)題，而在于新的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)引發(fā)了對(duì)現(xiàn)有無(wú)線電需求的調(diào)整，例如當(dāng)今的智能手機(jī)，并且新設(shè)備的功能需要的是低速率的調(diào)制方案。換句話說(shuō)，速率遠(yuǎn)低于信道容量。兩者在頻譜使用方面效率均不高。

波束搜索成為毫米波應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的絆腳石

研究人員還表示，他們已經(jīng)確認(rèn)，高功耗且價(jià)格昂貴的硬件和波束搜索是阻礙毫米波被應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)部署的關(guān)鍵障礙。

波束搜索是常規(guī)毫米波的一個(gè)局限。在這里，電能主要被用在了防止信號(hào)路徑丟失從而導(dǎo)致延時(shí)方面。整個(gè)機(jī)制需要復(fù)雜的計(jì)算，不僅價(jià)格昂貴，還需要消耗大量電能。所有這些都增加了日常開(kāi)銷(xiāo)。研究人員稱(chēng)，他們可以通過(guò)空中調(diào)制的方式消除波束搜索，這種調(diào)制方式是在傳輸之前而不是傳輸期間對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，從而消除了在毫米波無(wú)線電中進(jìn)行波束搜索的需要。此外，這種方式還減少了訪問(wèn)點(diǎn)對(duì)反饋數(shù)據(jù)的需求量。

mmX的另一個(gè)特點(diǎn)是，它們的硬件是一塊簡(jiǎn)單的Raspberry Pi擴(kuò)充板，允許“網(wǎng)絡(luò)社區(qū)”非常便捷地展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。據(jù)報(bào)道，截至今年年初，已經(jīng)有2500萬(wàn)臺(tái)Raspberry Pi開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)被售出。

他們的新技術(shù)能源效率甚至低于現(xiàn)有的Wi-Fi模塊。研究人員稱(chēng)，“對(duì)于即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，mmX是一個(gè)具有更高效率，更出色費(fèi)效比的架構(gòu)”。

本文作者Patrick Nelson為多個(gè)技術(shù)博客的撰稿人，同時(shí)還是《Producer Report》刊物的編輯兼出版人以及小說(shuō)《蔓延主義》的作者。

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https：//www.networkworld.com/article/3440498/how-a-simpler-mmwave-architecture-can-connect-iot.html