通信|美国国家标准技术研究院开展5G毫米波通信应用领域影响因素研究 ready|地理|科威特|Intersec|地理定

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据美国国家标准技术研究院网站1月4日刊文，随着5G技术在未来几年的全面实施，手机和其他无线通信设备处理能力将更强大，数据不断增加，延迟显著降低。但通信领域可能面临另一个难题，即5G通信可能会因障碍物（如树木等）存在而受到阻隔影响。
在5G通信应用领域中，毫米波成为新的通信频段。5G毫米波载波频率更高，信号带宽更大，通过应用通信领域较少应用的广播频段，能够实现更佳的通信联通效果。但5G毫米波应用的主要缺点是穿透障碍物的能力有限，如树木、建筑等都会对5G毫米波通信联通效果产生影响。在5G应用技术研究过程中，研究人员之前未就树木等植物障碍物对5G通信的影响进行过研究。美国国家标准技术研究院（NIST）针对这一问题，着手开展了相关研究，拟通过测量树木/植被对毫米波的影响来解决上述问题。
5G网络不仅能强化人与人之间的无线通信连接，还能构建万物互联的物联网，达到高速数据传输，几乎无延迟网络响应等应用目标，满足机器-机器/人机通信、自动化等应用场景需求。但构建完善5G网络的基础是良好的通信基础设施。
毫米波作为无线通信新领域，可能成为上述问题解决方案的重要组成部分。毫米波波峰距离只有几毫米，与波峰距离长达数米的无线电波相比，波峰距离极短；同时，毫米波频率非常高，大约为30GHz~300GHz，每秒可达十亿次波峰。与传统的千赫兹（AM）、兆赫兹（FM）无线电传输相比，新的5G毫米波信号频率非常高，且在数据传输载体方面有利有弊。一方面，毫米波每秒更多的波峰使其能携带更多信息，网络下载/响应速度更快。另一方面，高频波难以穿透障碍物，毫米波在遭遇障碍物阻隔后的衰减会比较严重。
为了研究/解决5G毫米波通信阻隔问题，NIST科学家于2019年9月开始，开展了一项特殊任务。他们在NIST马里兰州盖瑟斯堡校园周围不同大小的树木和灌木附近部署了测量设备。经过持续数月（经历数个不同的季节）的研究，研究了不同树木/植被覆盖情况下，5G毫米波通信受影响的程度。
NIST科学家表示，树木/植被研究是目前为数不多的通过不同季节观察同一株树木对特定信号频率影响的研究之一。研究团队不能只在冬天作
调研，因为同样的植被在夏天会发生变化。事实也证明，树叶形状的不同也会影响信号反射或穿透的效果。
NIST团队与无线通信团队合作，开发了测量所需的移动设备。研究人员将其集中在单棵树上，从多种角度和位置将毫米波信号对准它们，以模拟来自不同方向的信号。研究人员测量了信号损耗/衰减dB值。（10dB损耗就是信号衰减10倍；30dB损耗就意味着信号衰减1000倍）。
研究结果表明，多叶树（如欧洲荨麻），夏季平均造成的衰减量为27.1dB，冬季（树叶落光的时候）为22.2分贝。常绿树能够阻挡更多的信号，其造成的平均衰减量为35.3dB，且衰减量数值不随季节变化。
作为对比研究，研究人员还研究了不同类型建筑材料对信号造成的衰减影响，比如木门、石膏板墙和室内玻璃分别造成的衰减量为40.5dB、31.6dB和18.1dB；外部建筑材料造成的衰减量更大，高达66.5dB。
NIST研究团队的研究虽然从宏观上来看并不起眼，也难以引发大众的关注，但他们对5G网络开发工作的贡献意义深远。NIST的测试结果能够为构建毫米波信号影响模型的公司所用，如Ansys公司。该公司使用NIST分享的测量数据来调整树状模拟模型，通信终端公司可以用这种模型来详细规划其5G天线网络。NIST能够不断改进/优化/精准测量，给出更完整的数据，帮助企业/公司改进其应用模型。