Για να διασφαλιστεί ότι αυτά τα δίκτυα λειτουργούν καλά, ερευνητές στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) ανέπτυξαν και επαλήθευσαν ένα νέο μοντέλο που θα βοηθήσει τους παρόχους ασύρματων επικοινωνιών να αναλύσουν πόσο ψηλά θα συνδέσουν τον εξοπλισμό Wi-Fi σε πόλους φωτισμού.
Γενικά, η ομάδα του NIST διαπίστωσε ότι το βέλτιστο ύψος εξαρτάται από τη συχνότητα μετάδοσης και τον σχεδιασμό της κεραίας. Η τοποθέτηση εξοπλισμού σε χαμηλότερα ύψη περίπου 4 μέτρων είναι καλύτερη για παραδοσιακά ασύρματα συστήματα με πανκατευθυντικές κεραίες, ενώ υψηλότερες τοποθεσίες 6 ή 9 μέτρα προς τα πάνω είναι καλύτερες για τα πιο πρόσφατα συστήματα όπως το 5G που χρησιμοποιούν υψηλότερες συχνότητες.
Ένας διεθνής όμιλος, το Telecom Infra Project, προωθεί την ιδέα να διατεθεί το Wi-Fi στη ζώνη συχνοτήτων των 60 gigahertz (GHz) χωρίς άδεια, εγκαθιστώντας σημεία πρόσβασης σε στύλους φωτισμού. Μια τεχνική πρόκληση είναι ότι τα σήματα σε αυτή τη ζώνη, τα οποία είναι υψηλότερα από τις παραδοσιακές συχνότητες κινητών τηλεφώνων, είναι αραιά και τείνουν να διασκορπίζονται σε τραχιές επιφάνειες.
Μέχρι τώρα, οι μετρήσεις αστικών καναλιών 60 GHz παρήγαγαν περιορισμένα δεδομένα. Το NIST ανέπτυξε ένα μοντέλο καναλιού για την παρακολούθηση μεταδόσεων που αναγνωρίζει τα αραιά χαρακτηριστικά αυτών των σημάτων και χρησιμοποιεί έναν νέο αλγόριθμο για την ανάλυση των διαδρομών μέτρησης που εκτείνεται πέρα από τις συνήθεις παραμέτρους καθυστερήσεων και γωνιών σήματος για να συμπεριλάβει τις θέσεις των δεκτών. Η ακρίβεια πρόβλεψης του μοντέλου είναι συγκρίσιμη με αυτή των πιο περίπλοκων μεθόδων.
Οι ερευνητές του NIST ταξίδεψαν στο κέντρο της πόλης Boulder του Κολοράντο, για να δοκιμάσουν το μοντέλο τους σε σχέση με πραγματικές μετρήσεις καναλιών. Οι μετρήσεις καταγράφηκαν σε ύψη κεραίας 4, 6 και 9 μέτρων για τη διερεύνηση των αντισταθμίσεων. Το μοντέλο ταίριαζε πολύ καλά με τις πραγματικές μετρήσεις.
«Επαληθεύσαμε το μοντέλο που αναπτύξαμε και χρησιμοποιήσαμε μετρήσεις από το κέντρο της πόλης για να αποδείξουμε περαιτέρω αυτό το σημείο», δήλωσε ο Derek Caudill, μηχανικός ηλεκτρονικών που εργάστηκε στο έργο στο NIST. «Αυτή η εργασία δείχνει ότι χρησιμοποιώντας το μοντέλο μας, κάποιος σαν πάροχος κινητής τηλεφωνίας μπορεί να εξηγήσει διάφορα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των σημείων πρόσβασης 60 GHz και των σημάτων σε πόλους φωτός σε αστικά περιβάλλοντα».
Η ομάδα χρησιμοποίησε προσαρμοσμένο εξοπλισμό NIST που ονομάζεται channel sounder, με έναν σταθερό πομπό τοποθετημένο σε έναν ιστό και έναν κινητό δέκτη στην οροφή ενός φορτηγού. Ο πομπός και ο δέκτης καλύπτονται και οι δύο με μια σειρά από ηλεκτρονικά εναλλασσόμενες κεραίες με καθορισμένα μοτίβα 3D ακτινοβολίας. Ο πομπός μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια πολλά χαρακτηριστικά ραδιοφωνικών καναλιών και έχει μια μοναδική ικανότητα να μετράει τη δυναμική του χρόνου - πώς οι ιδιότητες των κυμάτων αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου καθώς κινείται ο δέκτης - ενός καναλιού κύματος χιλιοστού ακόμα και όταν βρίσκεται σε κίνηση.
Οι ερευνητές ενδιαφέρθηκαν ιδιαίτερα για δεδομένα σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο τα σήματα εξαπλώνονται σε όλο το φυσικό χώρο. Τα μεγάλα spread θεωρούνται γενικά κακά καθώς υποδεικνύουν πολλαπλά ληφθέντα σήματα και περισσότερες παρεμβολές. Γενικά είναι καλύτερο να υπάρχει ένας ξεκάθαρος δρόμος επικοινωνίας.
«Τα δεδομένα μας δείχνουν ότι αυτά τα spread είναι ευρύτερα σε υψηλότερα ύψη», είπε η μηχανικός του NIST Jelena Senic. «Αυτό σημαίνει ότι με λιγότερα εμπόδια μεταξύ πομπού και δέκτη, η ισχύς κατανέμεται περισσότερο στο διάστημα».
Για συμβατικά ασύρματα συστήματα με πανκατευθυντικές κεραίες, προτιμώνται οι μικρότερες διαστάσεις για την αποφυγή παρεμβολών, πράγμα που σημαίνει ότι ο εξοπλισμός Wi-Fi θα πρέπει να τοποθετείται σε χαμηλότερα ύψη στους φανοστάτες.
Οι ερευνητές του NIST προχώρησαν ένα βήμα παραπέρα και κατέγραψαν τα δεδομένα μέτρησης στην πανεπιστημιούπολη του NIST για να επικυρώσουν ότι το νέο μοντέλο θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Τα αποτελέσματα στην πανεπιστημιούπολη ήταν συγκρίσιμα με το κέντρο της πόλης, γεγονός που τεκμηριώνει ότι το μοντέλο μπορεί να γενικευτεί σε διαφορετικά περιβάλλοντα και περιπτώσεις χρήσης.
