UCL团队开发出频率参考复用方法 可提高无人驾驶车队互联性

盖世汽车讯 据外媒报道，伦敦大学学院（University College London，UCL）与中国研究人员共同开发出新的频率参考复用方法，可以为云中的时间关键型应用提供有保证的带宽和低延迟。该方法可以提供未来应用所需的连接，例如无人驾驶汽车和无人机车队。相关论文已发表于期刊《Nature Electronics》。

图片来源：伦敦大学学院

虚拟现实和互联车队等新兴云应用需要有保障的连接以及与边缘数据中心的低且稳定的延迟。目前，用户云通信依赖于通过树形拓扑光纤网络的时间调度数据帧，无法提供低或稳定延迟的有保证的连接，并且无法扩展到更多用户。

研究人员zhou表示：“我们使用频率梳和信号处理技术实现的时钟和光频率同步，为每个用户提供专用光带宽，从而创建可扩展的用户云上游通信。作为概念验证，我们演示了一个频分复用系统，可服务多达64个用户，总带宽为160 GHz，每个用户的数据速率高达4.3 Gbps（考虑到200 GHz波长带，总容量为240.0 Gbps），且高接收器灵敏度达35 dBm。”

该频率参考复用方法可以提供超高容量（是现有最佳全光纤宽带网络的20倍）以及超高速度（是当前典型英国家庭宽带的速度的65倍），以及近乎保证的连接和低延迟。

电信网络对于互联网的运行至关重要——它们相当于承载数据的道路。最好的网络使用光纤电缆来传输和接收信息。对于在英国各地推出的新型全光纤宽带，时分复用（TDM）是用于管理流量的最常用技术，它将多个用户的数据组合成一个信号。每个用户都被分配了短时隙，在数据在目的地重新组装之前，这些数据可以以小块的形式传输。

TDM的关键问题是每个用户的数据需要等待一个时隙才能通过光纤传输，就像汽车等待红绿灯才能继续行驶一样。就目前的技术而言，这种方法对于协调通过光纤的传输是必要的，但这也限制了可用的数据容量并增加了通过网络发送数据所需的时间。

英国最快的全光纤宽带服务可提供每秒1 Gb/s的下载速度，但上传速度通常要慢得多。近年来，随着光纤连接遍布全国各地的家庭和企业，全光纤宽带的使用量急剧增加，但对于大多数英国宽带用户来说，进入其家庭的线路的最后部分仍然是较旧、速度较慢的铜线。因此，2022年9月英国的平均宽带速度仅为65.3 Mb/s。

在这项研究中，伦敦大学学院的研究人员开发了频率参考复用技术，以克服TDM等当前方法的延迟和带宽限制。

研究人员使用光学和时钟频率同步，通过频率梳和信号处理技术实现，为每个用户提供专用的光学通道。通过这种新方法，每个用户都拥有自己专用车道的数字等效物，可以与云进行通信，而无需在红绿灯处等待。作为概念验证，他们建立了一个频率参考复用系统，为最多64个用户提供每用户高达4.3 Gb/s的速度（或所有用户的聚合速度为240Gb/s）。

由于用户数据是并行发送和接收的，因此可以减少其他方法出现的延迟、功耗和容量问题。这有可能降低未来全光纤宽带的成本，并提高每个云用户的网络可用性和速度。

有技术评论员预测，在不久的将来，无人驾驶汽车和无人机车队网络将全部由云端控制。但目前的电信基础设施无法满足此类技术需求，因此需要保证连接、最小延迟、同步时钟和大幅提高的速度。研究表明，频率参考复用方法可以升级光纤基础设施，以满足这些技术需求。