北卡罗莱纳州被评为5G创新热点

超高速满足了无与伦比的响应能力。这就是第五代(5G)无线网络的承诺。现在，北卡罗莱纳州是推动5G创新的最新中心。

今年早些时候，研究三角地区被选为该国第三个先进无线研究设施的所在地。这是由美国国家科学基金会(NSF)牵头、美国Ignite和东北大学联合协调的一项全国性努力的一部分，旨在探索改善无线通信的途径。

在未来7年里，NSF和一个行业联盟将投资1亿美元，在全国各地建立下一代无线研究平台。我们的目标吗?加速有前途的技术的发展和商业化，确保我国在无线通信方面的领导地位，为未来的劳动力做好准备。

盐湖城和纽约市是第一个接受国家科学基金会资助的城市高级无线研究平台(PAWR)倡议。现在，三角与团队加入了2400万美元，为期5年的拨款称为空中实验和研究平台的先进无线，或AERPAW．

AERPAW将在罗利和加里建立三个新的试验点，成为第一个研究5G技术和自主无人机融合的无线研究平台。

那么，什么是5G?

向无线通信的下一个大飞跃打招呼吧。

每一代蜂窝网络技术都代表着我们通信方式的转变，5G也不例外。第一代引入了模拟语音通话。2G给我们带来了短信，3G技术允许移动应用程序和网页浏览。然后，4G让一切都变得更快，实现了视频流等服务。

展望未来，5G的三个主要特征有潜力解锁前所未有的能力。

首先，网络预计将是10倍快而不是现在的4G网络。

这个速度将与接近零延迟．延迟是指在设备之间发送和接收信息所需的时间。事实上，5G设备有望实现几乎实时通信，只有1毫秒的延迟。相比之下，人类的平均反应时间接近150毫秒。

我们也能做到连接更多的设备在一次。到明年，专家预计将达到2000亿个连接设备在全球范围内。5G的高速、高带宽网络将支持这种增长，为更多智能技术打开大门。

凭借速度和响应能力的强大结合，5G将彻底改变我们的无线系统。这对我们的经济和日益增长的物联网有着重大影响。现在，北卡罗来纳州立大学校园里的发现可能有助于铺平道路。

PAWRful平台

AERPAW的赠款支持创建一个实验性网络平台，以推动无线创新。

三个实验地点——基本上是户外实验室——将在整个三角建立起来。每个地点都经过了战略选择，允许研究人员和行业将他们的想法在各种现实场景中进行测试。

Cary的一个场地将提供郊区环境，惠勒湖野外实验室附近的一个场地将提供农村环境，北卡罗来纳州立大学百年校园的一个场地将提供城市环境。

“5G是一个非常复杂的技术系统，有许多全新的技术组件，包括从未在蜂窝通信中使用过的无线电频率，”北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程副教授、该项目的主要研究员Ismail Guvenc说。

他补充说:“需要大量的实验来了解这些频率下的无线电通信在不同地形下的工作效果和可靠性。”“到目前为止，这种交流都是地面对地面的。但现在已经不是了。”

AERPAW是全国第一个将5G研究与另一个成熟的探索领域——无人机——结合起来的平台。

今天的传统网络使用固定节点使4G信号连接到无线设备。AERPAW将允许研究人员对移动节点进行实验，移动节点能够在移动时从用户设备发送和接收无线电波。

这些移动节点将被放置在汽车、公共汽车、高尔夫球车和漫游者等车辆上。但他们也将在自动无人机上达到新的高度。

北卡罗来纳州信息技术副校长Marc Hoit表示:“在AERPAW平台上，无人机和5G相互融合，实现了互利共赢。”“无人机通过提供更大的覆盖范围和连接来支持5G;5G通过提供改进的信号和位置数据来支持无人机。”

不过，这些无人机并不是受欢迎的RC玩具的美化版。AERPAW的设计者设计和制造的每一个设备都携带一个强大的计算机，使它能够按照特定的任务进行编程。因此，无人机基本上可以自己飞行。

“设计一款可编程AERPAW无人机可以让我们多次指令它在完全相同的路线上飞行，收集和传输无线数据，以确保可重复性，这对科学实验非常重要，”北加州州立大学电气和计算机工程教授、该项目的合作pi米哈伊尔·西奇提乌(Mihail Sichitiu)说。

运输与研究教育研究所的副pi和飞行运营经理Thomas Zajkowski补充说:“我们之前在许多种商用无人机方面的经验，以及我们对FAA法规和豁免认证流程的了解，使我们处于将这种可编程无人机纳入AERPAW平台的完美位置。”

开创5G的未来

从自动驾驶汽车到自动浇水的作物，大量现实世界的解决方案都存在于5G和无人机的交汇处。北卡罗来纳州立大学的研究人员已经准备好探索它们。

AERPAW平台有望在以下领域产生新的见解:

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连接

5G是第一个拥有连接不断增长的物联网所需带宽和速度的网络——从你家里的智能设备到整个工业智能工厂。

该网络还可以解决球迷和节日观众的一个麻烦问题。AERPAW将用移动信号塔进行实验，只需三分钟就可以组装好，可以增强拥挤地区的信号。这些无线连接热点可以放置在任何地方，从拥挤的体育场到自然灾害现场。

交通管制

该平台有潜力为自主无人机开发和成熟的算法，这可以帮助飞行员在他们的视线之外可靠地飞行设备，并允许根据FAA法规改进空中交通管制。

交付

在5G信号改进的支持下，无人机总有一天会实现安全的按需包裹投递。

重要的医疗用品，如除颤器，甚至血液，都可以用无人机在医院内运送。今年早些时候，WakeMed在罗利的校区成为了国内第一家医院试行这样的计划

行业领袖们已经在研发无人机送货服务，可以瞬间将你的购物清单送到家门口。今年11月，UPS和CVS药房启动一个程序通过商用无人机向客户运送处方药。该服务在北卡罗来纳州凯里市的CVS门店进行了试点，并计划在未来几个月扩大规模。

救灾

在自然灾害发生后，无人机和5G技术的结合可以为受灾地区提供快速、可靠的救援，并帮助挽救生命。

无人机可用于在大规模紧急事件中空投医疗物资。移动5G节点和基站(可以根据需要快速定位)可以帮助受害者和急救人员，否则他们可能在紧急情况后失去手机连接。

利用5G的响应能力还可以让医生在不容易到达的地区通过视频聊天向急救人员提供实时指示。

智能农业

你听说过智能家居，但5G可能会让智能农场更强大。在未来，嵌入数千个传感器的田地可以收集样本，并向智能农业技术报告指标(如土壤质量)。然后，这些数据可以用来做出优化决策，提高作物产量。

支持5g的无人机也可能发挥作用。在广阔的上空飞行时，这些设备可以在飞行过程中智能地决定哪些数据是最有价值的。

自主车辆

北卡罗来纳州立大学的教师计划研究车对车通信，这一研究领域将有助于减少事故并加速自动驾驶技术的发展。

在5G世界中，我们的日常通勤可能由自动驾驶汽车网络提供动力，能够安全地彼此实时连接和通信，而不需要持续的人工干预。

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尽管AERPAW的成果具有潜在的变革性，但该平台本身也是一项开创性的努力。

“可编程无线电、可编程无人机、可编程网络——所有这些都在一个嵌入现实世界的户外测试台上，所有这些都将以安全和可预测的方式远程提供给全国的研究人员社区。这是一项艰巨的任务，”北卡罗来纳州立大学计算机科学联合pi、教授和临时副主任Rudra Dutta说。“我们正在结合最先进和最佳实践技术的精心选择，使AERPAW设施完全符合我们的预期。”

一个社区的努力

将这一5G愿景变为现实需要来自学术界、政府、行业和我们社区的利益攸关方的参与。

AERPAW的实验平台将见证企业领袖、企业家、民间组织等的合作，将研究转化为现实应用。从公共服务到前沿产品，一切都可以在这些测试站点找到它们的根源。

“AERPAW不仅仅是一个平台。这是一个由技术专家、政策制定者、企业家和其他变革推动者组成的复杂生态系统的聚会场所。”“我们将举办研讨会、教程和技术峰会，将这些利益相关方聚集在一起。”

部署这项技术的当地合作伙伴包括加里镇、罗利市和北卡罗来纳州交通部。北卡罗来纳州立大学将与无线研究中心和密西西比州立大学的研究人员、北卡罗来纳大学教堂山分校的复兴计算研究所(RENCI)、普渡大学和南卡罗来纳大学的研究人员密切合作。

AERPAW的实验基地将在2020年9月1日之前准备好进行初步实验，并在未来两年内装备所有预期的实验范围。

在之后的阶段，这些地点可能会扩展到维克森林镇、霍利斯普林斯镇、科卡布斯圆形剧场和威尔逊市。

“北卡罗来纳州立大学致力于开创性的研究，使我们的社区受益，”校长兰迪·伍德森说。“我们很高兴能与我们的公共和私营伙伴合作，推进无线通信和无人机交互。”

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