Google测试5G无人机基站 毫米波技术要上天了

网优雇佣军2021-11-22 07:25:47

Goolge用毫米波测试5G无人机基站,Starry正在用毫米波替代有线宽带,最近关于毫米波技术的消息真是要上天了!


先来看看Goolge的高空5G无人机基站。


Google的高空5G无人机基站


据英国卫报报道,Google正在秘密测试用高空无人机实现毫米波传输,以面向未来新一代5G无线上网。




这个神秘的项目代号为SkyBender,测试地点位于新墨西哥州的维珍银河公司太空通道(Virgin Galactic Gateway to Space)基地。Goolge在该基地建了几个无线收发装置,并尝试用多种无人机来测试他们的设备。为此,Google还在这个著名的太空通道基地内租用了一个15000平方英尺的飞机库,还在该基地的航天操作中心附近建了一个专用的独立的飞行控制中心。



维珍银河公司太空通道基地


据称,Google正在测试位于28GHz频段的毫米波,由于毫米波频段高传输距离短,该频段毫米波传输距离仅为4G信号的十分之一,为了能使毫米波从高空无人机射抵地面,Google的测试工作将聚焦在相控阵技术上,这非常复杂。


SkyBender正在测试两种无人机,一种是可以任意飞行的无人机,他们称为Centaur;另一种是由Google Titan制造的太阳能动力无人机,Google Titan是2014年谷歌收购Titan Aerospace后组成的一个新部门,Google Titan的太阳能动力无人机翼展长达50米。




去年夏天,Goolge花了好几个月时间在该基地建了中继塔和地面站点,主要用于测试毫米波接收。据一份Google向FCC的申请表里透露,地面设备还包括了近8英尺宽的蝶形天线。



Google在基地建立的地面设备


SkyBender由Google Access team团队负责,该团队旗下项目还包括了那个著名的Project Loon计划,即让无动力源的气球漂浮于平流层来提供高空无线通信。


Google并不是第一个利用无人机传输毫米波,在2014年,美国军方研究机构DARPA公布了一项名为Mobile Hotspots(移动热点)的计划,利用无人机在偏远地区为军队提供Gbit级的通信网络。


Google对毫米波的热情可谓一直爆棚。


2014年,谷歌成功收购Alpental Technologies,一家专注于毫米波无线网络设备公司。此后,传出Google招聘毫米波人才的消息。


同样在2014年,Google多次向FCC(美国通信委员会)提交测试毫米波频段的申请。(这次无人机毫米波测试也是在FCC同意下进行的,报道称,该临时性测试授权期限到今年7月份)


去年5月份,Google在Google I/O大会上,向外界展示了利用60GHz毫米波,创新手势互动体验的Project Soli计划。




由于60GHz毫米波容易被阻挡,波束窄,衰減大,难于实现远距离传输,Project Soli正是利用了毫米波的缺点逆向思维脑洞大开。




Project Soli通过向目标物发送毫米波,利用无线电波反射,从反射信号中获取并识别手势信息,从而基于无线电波反射建立的交互体系,实现隔空操作电子设备。




毫米波技术是个什么鬼


什么是毫米波?度娘是这么说的:波长为1~10毫米的电磁波称毫米波,它位于微波与远红外波相交叠的波长范围,通常认为毫米波频率范围为26.5~300GHz,带宽高达273.5GHz,波束较窄,在大气传播中衰减严重。


我们知道,要想获得更高的无线数据速率,就需要更大的信号带宽,更宽的无线频段,宽达100GHz的可用毫米波频段为未来通信提供了广阔的空间,毫米波技术极有可能成为5G的关键技术之一。爱立信、Nokia、三星等设备厂家都在抢先布局毫米波技术,甚至是英特尔、Broadcom等科技巨头也对此表现出积极的兴趣。从目前实验结果来看,通过5G波束赋形天线,利用毫米波实现Gbit级传输速率,2公里范围内并无压力(可能新的实验结果更厉害)。


毫米波技术的突破主要面临两个方面的挑战:一是频率高,传播距离短,易受阻挡,容易被雨、雾等散射和吸收;二是因为单毫米波天线小孔径的特点,需要更大的功率来发射和接收信号,比如Google这个SkyBender计划将烧耗超大的功率。


关于功率的问题,目前是怎样克服的呢?


利用多天线阵列聚集无线能量于一个狭窄的、定向的波束,这样就不必增大发射功率。

一个火柴盒大小的64天线单元阵列可以以“终端用户为中心”,为终端用户“定制”信号。它通过变换每一天线的信号相位,形成一束可以快速切换方向的约10度宽的波束,它就像一个可以灵活调节方向的探照灯,基站和终端天线会不断的检测波束,搜索最强的波束来连接,基站和终端共同寻找最佳的波束。


当然,毫米波并不能替代今天的基站,它无法替代覆盖距离可超过1公里的4G宏基站。但是,未来的基站将越来越密集,为了解决容量问题,我们将引入Small Cells,未来超密集的网络为毫米波的使用提供了条件。


来看一看下面这张图。




蓝色手机与基站间有一房屋阻挡,蓝色手机可以通过毫米波波束形成迂回路由绕过建筑物阻挡。粉色手机显示,由于波束窄、并不互相重叠,两台粉色手机即使使用相同频率也不会互相干扰。


Starry用毫米波替代有线宽带


就在几天前,一家叫Starry的公司发布的一款产品引起的火爆程度并不亚于Google的SkyBender。


Starry是一家致力于为家庭用户带来超高速无线互联网接入的新公司。他们发布了一款像三明治的,设计得非常精致的Starry Station智能WiFi路由器以及一款叫Starry Point的智能天线。


Starry Station采用触控设计,轻巧方便美观。




Starry Station无线路由器


然而,更吸引我的眼球的还是那个Starry Point智能天线,它是采用“毫米波控相位阵”技术的天线。




Starry Point毫米波天线


Starry将在人口密集地区安装被称为“Starry Beam”的无线站点(类似基站),通过毫米波传输无线信号。Starry Point安装在家庭的毫米波接收天线(需要安装在窗口),用于接收Starry Beam发送的宽带信号,这样代替了传统的DSL或FTTH有线家庭宽带。Starry Point天线通过有线或无线连接Starry Station路由器,为家里提供Gbit级的WiFi无线接入。


所以,这其实是一个欲用毫米波替代有线宽带的疯狂计划。



不仅是室外覆盖,毫米波技术在室内覆盖方面也将发挥重要作用。





一个新的室内无线标准WiGig正是工作于毫米波60GHz频段。802.11ad,802.11ay都被称为60GHz上的WiFi,单天线模式下,速率可达4.6Gbps,32*32MIMO模式下,理论速率可达100Gbps。


从内容到管道,在这场产业链主导权的争夺战里,那些不想做运营商也不想做设备商的科技公司们正在一路高歌猛进,也许只是卖卖情怀,还谈不上颠覆,但是,真的不知道他们什么时候会点上一把火。

网优雇佣军投稿邮箱:wywd11@126.com

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