為確保美國(guó)在無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)所做出的努力不會(huì)止步于5G。為此，該基金會(huì)出資5000萬(wàn)美元， 與聯(lián)邦通信委員會(huì)、國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局（DARPA）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所以及國(guó)家電信與信息管理局等機(jī)構(gòu)合作開(kāi)發(fā)“高級(jí)無(wú)線研究平臺(tái)”（PAWR）項(xiàng)目。此外，該基金會(huì)最近發(fā)布了一個(gè)關(guān)于農(nóng)村寬帶測(cè)試區(qū)域的建議征詢書(shū)（RFP）。其目標(biāo)是建立4個(gè)城市規(guī)模的測(cè)試平臺(tái)，每個(gè)平臺(tái)最終將以虛擬的方式進(jìn)行連接，成為無(wú)線研究的共享創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。這些測(cè)試平臺(tái)旨在對(duì)所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)， 加速開(kāi)發(fā)有前景的技術(shù)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

“高級(jí)無(wú)線研究平臺(tái)”項(xiàng)目將超越5G并延伸到其他類(lèi)型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)該項(xiàng)目，能夠了解未來(lái)幾代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。該項(xiàng)目已經(jīng)在猶他州鹽湖城、北卡羅來(lái)納州羅利和紐約建立了測(cè)試平臺(tái)，旨在通過(guò)在頻譜、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用各個(gè)層面開(kāi)展開(kāi)放和靈活的試驗(yàn)來(lái)支持新興網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。該項(xiàng)目還將通過(guò)測(cè)試新穎的頻譜使用方式來(lái)幫助解決頻譜稀缺的問(wèn)題?！案呒?jí)無(wú)線研究平臺(tái)”項(xiàng)目是智慧城市和社區(qū)戰(zhàn)略的一部分，將有助于塑造無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)。

“高級(jí)無(wú)線研究平臺(tái)”項(xiàng)目目前包括三個(gè)不同的平臺(tái)：開(kāi)放式無(wú)線數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)研究平臺(tái)（POWDER）； 城市部署中云增強(qiáng)的開(kāi)放軟件定義的移動(dòng)無(wú)線測(cè)試平臺(tái)（COSMOS）；以及高級(jí)無(wú)線的空中試驗(yàn)和研究平臺(tái)（AERPAW）。

開(kāi)放式無(wú)線數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)研究平臺(tái)（POWDER）

POWDER將在全市部署400多臺(tái)軟件定義無(wú)線電，用于構(gòu)建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。該平臺(tái)試圖創(chuàng)建隨時(shí)隨地可用的頻譜，通過(guò)先進(jìn)的天線技術(shù)將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的速度提高100倍， 開(kāi)發(fā)政府和私人授權(quán)商之間的雙向共享頻譜，創(chuàng)建可抵抗干擾和攻擊的安全無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并發(fā)展節(jié)能和持久的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。該平臺(tái)的愿景是在復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)靈活和敏捷的頻譜共享。這將解決目前的頻譜使用方式所面臨的許多挑戰(zhàn)。

POWDER大規(guī)模地探索多輸入多輸出技術(shù)，將能力從目前的64個(gè)元件擴(kuò)展到數(shù)百個(gè)天線元件。網(wǎng)絡(luò)的速度將與天線的數(shù)量成正比。然而，當(dāng)把天線數(shù)量增加一倍時(shí)，需要進(jìn)行的數(shù)學(xué)計(jì)算就會(huì)增加四倍。POWDER系統(tǒng)將使用256根天線，提供的帶寬是目前5G網(wǎng)絡(luò)的8倍。未來(lái)，將計(jì)劃建造一個(gè)帶有512個(gè)天線的系統(tǒng)，促使數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到目前5G網(wǎng)絡(luò)速度的16倍。

城市部署中云增強(qiáng)的開(kāi)放軟件定義的移動(dòng)無(wú)線測(cè)試平臺(tái)（COSMOS）

COSMOS平臺(tái)的架構(gòu)側(cè)重于超高帶寬、低延遲的無(wú)線通信，并與邊緣云計(jì)算緊密結(jié)合。該測(cè)試平臺(tái)將部署在曼哈頓北部，包括40~50個(gè)先進(jìn)的軟件定義無(wú)線電節(jié)點(diǎn)和光纖網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)登錄一個(gè)基于web的門(mén)戶網(wǎng)站，研究人員將能在COSMOS測(cè)試平臺(tái)上運(yùn)行遠(yuǎn)程試驗(yàn)，該門(mén)戶網(wǎng)站將提供各種用于試驗(yàn)、測(cè)量和數(shù)據(jù)收集的設(shè)施。其主要目標(biāo)是在高于20千兆赫的高頻波段即毫米波上進(jìn)行測(cè)試。這些頻段有可能在不造成廣泛干擾的情況下提高速度。此外，它們還可以用于開(kāi)發(fā)雷達(dá)視覺(jué)，為汽車(chē)提供掃描周?chē)h(huán)境的能力，這比目前使用的激光雷達(dá)掃描成本更低。

高級(jí)無(wú)線的空中試驗(yàn)和研究

平臺(tái)（AERPAW）

AERPAW項(xiàng)目有望對(duì)移動(dòng)系統(tǒng)（如地面車(chē)輛和自主無(wú)人機(jī)）所需的無(wú)線通信能力進(jìn)行研究。通過(guò)支持三維、高機(jī)動(dòng)性和多樣化的場(chǎng)景試驗(yàn)，AERPAW將對(duì)增強(qiáng)社區(qū)的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)能力以及進(jìn)一步開(kāi)發(fā)創(chuàng)新型應(yīng)用程序至關(guān)重要。

AERPAW是“首個(gè)此類(lèi)空中無(wú)線試驗(yàn)平臺(tái)”，旨在加速無(wú)人機(jī)系統(tǒng)與國(guó)家空域的整合。它還將為無(wú)人機(jī)平臺(tái)提供新的高級(jí)無(wú)線功能，比如用于快速部署無(wú)線連接的飛行基站。

無(wú)人機(jī)和無(wú)人車(chē)都有可能成為通信放大器，以增加無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬和信號(hào)覆蓋。它們還可用于快速部署通信網(wǎng)絡(luò)。例如，如果一場(chǎng)自然災(zāi)害或恐怖襲擊摧毀了某一特定地區(qū)的所有基站，可將無(wú)人系統(tǒng)作為通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行部署。由于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)無(wú)法任意移動(dòng)，其調(diào)整能力有限，這些移動(dòng)節(jié)點(diǎn)還可以作為中繼來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

AERPAW可以讓首批應(yīng)急人員在任何需要的地方部署網(wǎng)絡(luò)，以節(jié)約成本，甚至挽救生命。早在2014年，一些研究項(xiàng)目就已經(jīng)演示了使用可快速部署的基于無(wú)人機(jī)的無(wú)線終端來(lái)增強(qiáng)首批應(yīng)急人員的通信能力。有了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)急人員可以隨身攜帶先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)，而不必依賴(lài)全國(guó)或地區(qū)的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)。此外，AERPAW還可支持在偏遠(yuǎn)地區(qū)使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，并在沒(méi)有固定的路邊基礎(chǔ)設(shè)施的情況下實(shí)現(xiàn)車(chē)對(duì)車(chē)的通信。

下一步，“高級(jí)無(wú)線研究平臺(tái)”項(xiàng)目將專(zhuān)注于在農(nóng)村地區(qū)推進(jìn)無(wú)線通信的技術(shù)。這項(xiàng)工作旨在以一種有效和經(jīng)濟(jì)的方式向農(nóng)村用戶提供快速、低延遲和可靠的寬帶服務(wù)?？偟膩?lái)說(shuō)，該項(xiàng)目已經(jīng)取得了進(jìn)展。例如，POWDER平臺(tái)已經(jīng)可以通過(guò)固定節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作。其移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將在未來(lái)幾個(gè)月部署，整個(gè)系統(tǒng)將在2021年3月投入使用。