毫米波架構是如何連接物聯網的

Patrick Nelson

研究人員稱，目前的無線技術（例如Wi-Fi）無法為即將在未來幾年內投入使用的數以十億計的物聯網（IoT）傳感器和網絡提供足夠的支持。未來需要更高的速度、更高的效率和更高的帶寬。另外，設備的成本必須要比現有設備更加便宜，包括即將推出的5G設備。

為了解決這個問題，加拿大滑鐵盧大學的科學家正在開發簡化版的毫米波技術。

研究人員在一篇文章中宣稱他們開發成功一項新的名為mmX的低功耗、低成本的5G網絡技術。文章稱，“無線網絡需求將承受越來越大的壓力。”研究人員指出他們的這項技術是專門針對物聯網開發的。

文章還指出，毫米波提供了多個千兆赫茲的未分配帶寬，是分配給當今Wi-Fi和蜂窩網絡帶寬的200倍以上。但是與Wi-Fi和藍牙相比，對于許多物聯網應用而言，它們在速度方面比較慢。

研究人員表示，即將到來的使用毫米波的超快超大容量5G網絡將消耗大量電能和計算能力。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、低功耗的物聯網設備。新設備必須是低功耗的，因為它們需要保持更長的使用壽命，最好是無限期地保持。僅向網絡中添加高耗電量的毫米波無線電的想法會在一定程度上影響這一目標的達成，因此人們需要有更為簡化的毫米波網絡。

研究人員在2019年度SIGCOMM報告中稱：“我們解決了阻礙現有毫米波技術應用于此類物聯網設備的關鍵挑戰。”

目前的無線技術遇到的問題在很大程度上并不在于技術本身存在問題，而在于新的物聯網設備已經引發了對現有無線電需求的調整，例如當今的智能手機，并且新設備的功能需要的是低速率的調制方案。換句話說，速率遠低于信道容量。兩者在頻譜使用方面效率均不高。

波束搜索成為毫米波應用于物聯網的絆腳石

研究人員還表示，他們已經確認，高功耗且價格昂貴的硬件和波束搜索是阻礙毫米波被應用于物聯網部署的關鍵障礙。

波束搜索是常規毫米波的一個局限。在這里，電能主要被用在了防止信號路徑丟失從而導致延時方面。整個機制需要復雜的計算，不僅價格昂貴，還需要消耗大量電能。所有這些都增加了日常開銷。研究人員稱，他們可以通過空中調制的方式消除波束搜索，這種調制方式是在傳輸之前而不是傳輸期間對信號進行調制，從而消除了在毫米波無線電中進行波束搜索的需要。此外，這種方式還減少了訪問點對反饋數據的需求量。

mmX的另一個特點是，它們的硬件是一塊簡單的Raspberry Pi擴充板，允許“網絡社區”非常便捷地展開實驗。據報道，截至今年年初，已經有2500萬臺Raspberry Pi開發計算機被售出。

他們的新技術能源效率甚至低于現有的Wi-Fi模塊。研究人員稱，“對于即將到來的物聯網應用，mmX是一個具有更高效率，更出色費效比的架構”。

本文作者Patrick Nelson為多個技術博客的撰稿人，同時還是《Producer Report》刊物的編輯兼出版人以及小說《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