毫米波架构是如何连接物联网的

Patrick Nelson

研究人员称，目前的无线技术（例如Wi-Fi）无法为即将在未来几年内投入使用的数以十亿计的物联网（IoT）传感器和网络提供足够的支持。未来需要更高的速度、更高的效率和更高的带宽。另外，设备的成本必须要比现有设备更加便宜，包括即将推出的5G设备。

为了解决这个问题，加拿大滑铁卢大学的科学家正在开发简化版的毫米波技術。

研究人员在一篇文章中宣称他们开发成功一项新的名为mmX的低功耗、低成本的5G网络技术。文章称，“无线网络需求将承受越来越大的压力。”研究人员指出他们的这项技术是专门针对物联网开发的。

文章还指出，毫米波提供了多个千兆赫兹的未分配带宽，是分配给当今Wi-Fi和蜂窝网络带宽的200倍以上。但是与Wi-Fi和蓝牙相比，对于许多物联网应用而言，它们在速度方面比较慢。

研究人员表示，即将到来的使用毫米波的超快超大容量5G网络将消耗大量电能和计算能力。这意味着它们不适用于我们将在许多用例中使用的那种低成本、低功耗的物联网设备。新设备必须是低功耗的，因为它们需要保持更长的使用寿命，最好是无限期地保持。仅向网络中添加高耗电量的毫米波无线电的想法会在一定程度上影响这一目标的达成，因此人们需要有更为简化的毫米波网络。

研究人员在2019年度SIGCOMM报告中称：“我们解决了阻碍现有毫米波技术应用于此类物联网设备的关键挑战。”

目前的无线技术遇到的问题在很大程度上并不在于技术本身存在问题，而在于新的物联网设备已经引发了对现有无线电需求的调整，例如当今的智能手机，并且新设备的功能需要的是低速率的调制方案。换句话说，速率远低于信道容量。两者在频谱使用方面效率均不高。

波束搜索成为毫米波应用于物联网的绊脚石

研究人员还表示，他们已经确认，高功耗且价格昂贵的硬件和波束搜索是阻碍毫米波被应用于物联网部署的关键障碍。

波束搜索是常规毫米波的一个局限。在这里，电能主要被用在了防止信号路径丢失从而导致延时方面。整个机制需要复杂的计算，不仅价格昂贵，还需要消耗大量电能。所有这些都增加了日常开销。研究人员称，他们可以通过空中调制的方式消除波束搜索，这种调制方式是在传输之前而不是传输期间对信号进行调制，从而消除了在毫米波无线电中进行波束搜索的需要。此外，这种方式还减少了访问点对反馈数据的需求量。

mmX的另一个特点是，它们的硬件是一块简单的Raspberry Pi扩充板，允许“网络社区”非常便捷地展开实验。据报道，截至今年年初，已经有2500万台Raspberry Pi开发计算机被售出。

他们的新技术能源效率甚至低于现有的Wi-Fi模块。研究人员称，“对于即将到来的物联网应用，mmX是一个具有更高效率，更出色费效比的架构”。

本文作者Patrick Nelson为多个技术博客的撰稿人，同时还是《Producer Report》刊物的编辑兼出版人以及小说《蔓延主义》的作者。

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