A medida que el Wi-Fi se implemente más ampliamente en las ciudades, y quizás a frecuencias más altas, puede depender de un activo urbano abundante: los postes de alumbrado público. Para ayudar a garantizar que estas redes funcionen bien, los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) han desarrollado y verificado un modelo novedoso que ayudará a los proveedores de comunicaciones inalámbricas a analizar qué tan alto conectar el equipo Wi-Fi a los postes de luz.
En general, el equipo del NIST descubrió que la altura óptima depende de la frecuencia de transmisión y el diseño de la antena. La conexión de equipos a alturas más bajas de alrededor de 4 metros es mejor para los sistemas inalámbricos tradicionales con antenas omnidireccionales, mientras que las ubicaciones más altas de 6 o 9 metros son mejores para los sistemas más recientes, como 5G, que utilizan frecuencias de ondas milimétricas más altas y antenas de haz estrecho.
Un grupo internacional, Telecom Infra Project, está promoviendo la idea de hacer que Wi-Fi esté disponible en la banda de frecuencia sin licencia de 60 gigahercios (GHz) mediante la instalación de puntos de acceso en postes de luz. Un desafío técnico es que las señales en esta banda, que son más altas que las frecuencias de los teléfonos celulares tradicionales, son escasas y tienden a dispersarse en superficies irregulares.
Hasta ahora, las mediciones de canales urbanos de 60 GHz han producido datos limitados. NIST desarrolló un modelo de canal para rastrear transmisiones que reconoce las características dispersas y dispersas de estas señales y utiliza un algoritmo novedoso para analizar las rutas medidas que se extiende más allá de los parámetros habituales de retrasos y ángulos de señal para incluir ubicaciones de receptores. La precisión de predicción del modelo es comparable a la de métodos más complicados.
Los investigadores del NIST viajaron al centro de Boulder, Colorado, para probar su modelo con las mediciones reales del canal. Las mediciones se registraron a alturas de antena de 4, 6 y 9 metros para investigar las ventajas y desventajas. El modelo coincidía muy bien con las medidas del mundo real.
“Verificamos el modelo que desarrollamos y usamos medidas del centro de la ciudad para probar este punto aún más”, dijo Derek Caudill, un ingeniero electrónico que trabajó en el proyecto en el NIST. “Este trabajo muestra que al usar nuestro modelo, alguien como un proveedor de telefonía celular puede tener en cuenta varias ventajas y desventajas de los puntos de acceso y señales de 60 GHz en postes de luz en entornos urbanos”.
El equipo usó un equipo NIST personalizado llamado sonda de canal, con un transmisor estacionario montado en un mástil y un receptor móvil en el techo de una camioneta. El transmisor y el receptor están rematados con una matriz de antenas conmutadas electrónicamente con patrones de radiación 3D definidos. La sonda puede medir con precisión muchas características de los canales de radio y tiene una capacidad única para medir la dinámica del tiempo (cómo cambian las propiedades de las ondas con el tiempo a medida que el receptor se mueve) de un canal de ondas milimétricas incluso cuando está en movimiento.
Los investigadores estaban especialmente interesados en los datos sobre cómo las señales se propagan por el espacio físico. Los diferenciales grandes generalmente se consideran malos, ya que indican múltiples señales recibidas y más interferencia. Por lo general, es mejor tener un camino claro para la comunicación.
“Nuestros datos muestran que esos diferenciales son más amplios en alturas más altas”, dijo la ingeniera del NIST Jelena Senic. “Esto significa que con menos obstrucciones entre el transmisor y el receptor, la energía está más distribuida en el espacio”.
Para los sistemas inalámbricos convencionales con antenas omnidireccionales, los diferenciales más pequeños son preferibles para evitar interferencias, lo que significa que los equipos Wi-Fi deben montarse a alturas más bajas en los postes de luz.
“Sin embargo, los sistemas inalámbricos de próxima generación operarán en frecuencias de ondas milimétricas y deberían emplear antenas altamente direccionales con haces muy estrechos o haces de lápiz”, dijo Senic. “Con esta configuración, el transmisor y el receptor dirigirán sus haces estrechos para encontrar el mejor enlace posible, es decir, la ruta de propagación que tenga la máxima potencia. En este caso, es preferible una mayor dispersión angular porque proporcionará diversidad en el espacio, es decir, los transceptores tendrán la capacidad de dirigir los haces en más direcciones para encontrar el mejor enlace”.
Los investigadores del NIST fueron un paso más allá y registraron los datos de medición en el campus del NIST para validar que el nuevo modelo podría aplicarse a diferentes entornos. Los resultados en el campus fueron comparables a los del centro de la ciudad, lo que demuestra que el modelo se puede generalizar a diferentes entornos y casos de uso. El estudio aparece en IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters.
Fuente: Tech Xplore.
