伴隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)在未來幾年的全面鋪開和商用，手機(jī)和其他無線技術(shù)將變得更加強(qiáng)大，數(shù)據(jù)流增加，延遲降低。mmWave 技術(shù)的缺點(diǎn)之一它的穿透能力有限。這些障礙物除了建筑物外，也包括點(diǎn)綴在風(fēng)景中的樹木。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)已經(jīng)著手通過測量樹木對毫米波的影響，可能會對后續(xù)的 5G 基站設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

5G時(shí)代的特點(diǎn)不僅是人與人之間的無線通信，而且是連接到物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備之間的通信。手機(jī)用戶對更大的下載量和游戲玩家的無延遲網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的需求增加，刺激了無線行業(yè)追求更快、更有效的通信。不僅我們目前的設(shè)備和服務(wù)可以更有效地工作，而且我們可以實(shí)現(xiàn)新的設(shè)備和服務(wù)。自動(dòng)駕駛汽車將依靠這種快速的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)來發(fā)揮作用。

NIST 通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室無線網(wǎng)絡(luò)部門的負(fù)責(zé)人 Nada Golmie 說：“如果我們的機(jī)器能夠快速有效地交換和處理信息，我們將能夠做到很多以前無法做到的事情。但是你需要一個(gè)良好的通信基礎(chǔ)設(shè)施。這個(gè)想法是連接，在一個(gè)地方處理數(shù)據(jù)，然后在其他地方做事情”。

mmWave 是目前 5G 網(wǎng)絡(luò)的主要制式之一，它們的波峰相距只有幾毫米，與可長達(dá)數(shù)米的無線電波相比，這是一個(gè)非常短的距離。而且它們的頻率非常高，大約在30至300千兆赫之間，或每秒十億次波峰。與傳統(tǒng)的無線電傳輸相比，它們在千赫茲(AM)和兆赫茲(FM)范圍內(nèi)，新的5G信號確實(shí)將是非常高的頻率。

正是毫米波的高頻率，使它們既是誘人的數(shù)據(jù)載體，又難以駕馭。一方面，每秒更多的波峰意味著波可以攜帶更多的信息，而我們這個(gè)渴望數(shù)據(jù)的時(shí)代渴望這種能力來提供更快的下載和網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)。另一方面，高頻波難以穿過障礙物。任何一個(gè)在房屋或汽車附近經(jīng)過的人都知道，在室外聽到的大部分是悸動(dòng)的低音頻率，而不是輕快的女高音。

對于5G網(wǎng)絡(luò)來說，阻擋的墻不可能超過一片橡樹葉。出于這個(gè)原因，NIST的科學(xué)家們在2019年9月開始了一項(xiàng)有點(diǎn)不尋常的任務(wù)：他們在該機(jī)構(gòu)馬里蘭州蓋瑟斯堡校園周圍不同大小的樹木和灌木附近設(shè)置了測量設(shè)備。這項(xiàng)研究持續(xù)了幾個(gè)月，部分原因是他們需要季節(jié)性視角。

Golmie說：“樹的研究是為數(shù)不多的通過不同季節(jié)觀察同一棵樹對特定信號頻率影響的研究之一。我們不能只在冬天做調(diào)查，因?yàn)榈搅讼奶焓虑榫蜁l(fā)生變化。事實(shí)證明，甚至樹葉的形狀也會影響到信號是否會反射或通過”。

該團(tuán)隊(duì)與無線社區(qū)合作，開發(fā)了測量所需的移動(dòng)設(shè)備。研究人員將其集中在單棵樹上，從一系列角度和位置將毫米波信號對準(zhǔn)它們，以模擬來自不同方向的波。他們測量了損失或衰減，單位是分貝。(每10分貝的損失是10的功率的減少;30分貝的衰減意味著信號被減少了1000倍)。