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电线传输无线网络黑科技的技术细节披露

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发表于 2017-5-2 14:11:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
AT&T的Project AirGig自2016年10月推出以来,一直披着神秘的面纱,一度被贴上“黑科技”、“革命性”的标签。两天前,一份来自EJL Wireless Researchon的报告曝光了部分技术。
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这实际是利用免授权频谱的毫米波技术,沿着电线杆传送无线回传和接入网络。如果实现,将替代光纤回传,并将数Gbps的无线宽带延伸至任何通了电的家庭。

免授权频谱、现成的电线杆、不再铺设回传光缆、不再为光纤接入最后一公里而发愁… 毫无疑问,这是一种超低成本、想法超大胆的网络建设方案。

1、免授权频谱

在美国,有14GHz带宽的60GHz免授权频谱,分别为57-64GHz和64-71GHz,后者于2016年FCC为促进5G毫米波创新而推出。

14GHz带宽,频谱资源丰富,还是免费的,为AirGig项目提供数Gbps的高速无线带宽打下了基础。

2、AirGig部署方案

AirGig几乎是彻底告别有线光纤的全无线网络,整个构架分为无线回传网络和无线接入网络。
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每一根现成的电线杆上安装AirGig无线节点,这些无线节点沿着电力线传送60GHz毫米波信号,组成无线回传网络。
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同时,AirGig无线节点连接部署于家庭的60GHz接入CPE,将无线宽带送至通了电的千家万户,替代光纤接入最后几十米。

3、AirGig节点天线

AT&T公布的Project AirGig原型天线为低成本塑料天线。

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AirGig原型


实际上,在这个塑料护罩里面安装了12根喇叭天线。
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AirGig天线分解图


每一根喇叭天线的波瓣宽度为30°,12个天线阵列360度安装于塑料护罩。俯视图如下:
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AirGig天线俯视图


当然,根据用途不同,这些天线分为接入天线和回传天线两大类。接入天线就是直接将波束射向家庭或企业,而回传天线主要是连接相邻电线杆组成无线回传网络。

总得来说,一个AirGig无线节点包括四大部分:

1)60GHz接入天线
2)60GHz回传天线阵列
3)电源转换单元(-48V)
4)60GHz无线收发器
4、60GHz无线收发器

60GHz无线收发器同样是该技术的关键核心,估计有多个收发器(接入收发器和回传收发器),并采用MIMO技术来提升宽带速率。

下行链路方向,估计会经历两次信号转换过程,首先回传收发器将60GHz回传无线信号转换为以太网分组信号,再经过接入收发器转换为60GHz接入无线信号,再通过60GHz接入天线将无线信号传送到安装于家庭的客户端设备(CPE)。

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CPE接收到60GHz毫米波信号后,还需要再次转换。它可以转换为802.11ad或802.11ac WiFi信号供家庭宽带上网,也可连接到LTE-A/LAA/LTE-U femtocell单元以提供手机上网、通话和家庭物联网服务。

5、AirGig背后的故事

AirGig被AT&T首席技术官John Donovan称为AT&T实验室史上最宏大的项目之一,该项目背后的灵魂人物为Irwin Gerszberg。

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Irwin Gerszberg


Gerszberg出生于一个偏远的农场,那里没有光纤,也没有高速宽带。小时候,他把家里的电话拆了又装,装了又拆,想知道其中的原理,这激发了他对通信的兴趣。

成年后,Gerszberg工作于AT&T贝尔实验室,从事早期的地面蜂窝网络技术研究。

几十年后,当Gerszberg重返小时候居住过的乡村时,发现尽管到处都是电力线,但依然没有宽带、没有光纤。可不可以利用这些电力线将宽带引入千家万户?这位老工程师突发奇想。

接下来的15年,Gerszberg和他的团队不断研发,并与多家电力公司合作实验,期望利用电力线作为宽带接入。不过,令人遗憾的是,最初这一方案能提供的家庭宽带速率只有2、3Mpbs(采用BPL技术)。

直到他们开始研发5G后,才发现采用毫米波技术的无限可能性,于是诞生了AirGig项目。

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Gerszberg介绍称,AirGig的无线节点采用正是5G无线技术,它可以连接家庭、设备和汽车等,这是一项革命性的发明,因为只要电力线到达的地方,AirGig就能将数Gbps的宽带带入千家万户和偏远山区。

AirGig目前拥有200多项专利,Gerszberg的办公室里贴满了123项专利,他笑称已经没有地方可贴了。

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未来搭载5G技术的AirGig项目不仅要将高速宽带引入偏远山村,还要将远程医疗、远程教育、快递等5G业务带入乡村,消除数字鸿沟。

总得来说,AirGig利用现成的电线杆,无需新建基站铁塔,利用毫米波无线回传,也不再需要铺设光缆,频段也是采用非授权频段,此项目如果成功,必然是对整个无线产业的一次革命性颠覆。

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