[发明专利]向道路上移动的车辆提供高数据速度、高带宽无线数据传输的方法

说明书

本申请涉及向道路上移动的车辆提供高数据速度、高带宽无线数据传输的方法。以高比特率和高带宽向沿着道路移动的车辆中的数据消费装置无线地流传输数据的系统和方法使用一系列主5G小区(或其它高速数据收发器)。主5G小区位于安装在沿着道路设置的灯柱顶上的照明外壳内。相应照明外壳内的通信模块例如经由类似光纤线缆的有线高速通信介质连接到互联网并向安装在照明外壳中的主5G小区提供高比特率高带宽互联网访问。

技术领域

本发明涉及与安装在沿着道路设置的灯柱上的照明外壳内的一系列主5G小区(或其它高速无线收发器)的双向无线数据传输以及沿着这一系列主小区流传输数据的方法。本发明特别适合于通过现有或新的路灯基础设施来向高速行驶的自主车辆提供高速数据流传输。

背景技术

例如，随着智能电话上的4K分辨率视频的无线流传输以及其它内容传送成为常态，对向车辆内行进的数据消费装置的高速高带宽无线数据传输的需求不断增加。另外，随着完全自主车辆行业继续演进，对车辆本身的数据要求(包括来自传感器等的潜在实时视频馈送)将对沿着道路的数据带宽产生更高的需求。这些趋势的组合将对远远超出4G/LTE网络的容量的无线传送基础设施具有重大影响。例如，在通勤者未在驾驶的情况下，他们将需要从各种内容源获得消遣，因此当与其他人共乘时，各个车辆的带宽需求超过250Mbps不是不可能的。另外，由于自主驾驶的便利，预计道路上的汽车的数量随着通勤者的量增加而增加，因为住在工作地点附近将不太重要。

当第一代蜂窝网络上线时(第一和第二代GSM、NMT和CDMA(仅美国))，仅需要在城市附近或城市中设置少量蜂窝塔以覆盖较大的区域。随着3G和稍后的4G/LTE网络的带宽和数据速度需求增加，需要更密集的网络并且通过在城市内几乎在可能的每个地方设置蜂窝主收发器来实现。对于第五和第六代网络，容量需求可能如此高以至于转换频率预计将超过150GHz，这意味着主收发器的范围将甚至更短。对于类似购物中心和体育场馆的大容量区域，将需要本地的蜂窝塔以满足场所处的高带宽装置的需求。问题在于，随着容量增加并且调制频率更高，网络需要逐渐地更密集。同时，特别是随着自主车辆的出现，预期道路将成为带宽需求的热区，这需要昂贵的基础设施，其中频繁的收发器和天线全都沿着道路。

已针对车辆对车辆和车辆对基础设施应用开发了Wi-Fi标准802.11p。尽管802.11p标准提供了车辆对车辆和车辆对基础设施之间的动态网，但是其没有发展为用于数据流传输的高吞吐量网络。相反，其聚焦于传输元数据和交通信息以用于通过车辆网来广播接近实时的信息，以告知交通事故或突然停止和交通状况的改变，其继而允许车辆中的导航系统进行适当的调节。Wi-Fi 802.11P系统理论上可发送多达27Mbps，这对于单个高质量数据流几乎足够了，但是该标准横跨共享该带宽的所有附近车辆的网来应用，因此使用Wi-Fi标准802.11p的系统将不足以满足例如沿着道路行驶的多个自主车辆的流传输需求。

沿着许多道路的现有照明基础设施正在转变为所谓的SMART LED照明系统。在这些系统中，LED灯阵列从LED驱动器接收DC功率。通常通过控制模块向LED驱动器供应线路功率，该控制模块还控制驱动器和灯的一般操作。这些部件被安装在沿着道路设置的灯柱上的照明外壳内。已知使用高速灯具间总线(high-speed inter luminaire bus)来将控制模块连接到LED驱动器和环境传感器。照明设备可具有用于使流明输出与相关环境光条件匹配的光传感器或者响应附近对象的运动传感器。在非常高的灯柱的情况下或大量分段的地带，将传感器设置在灯具头处或附近可能不可取。相反，在这些情况下，可在柱子上的预定高度处(通常地面上方约3至5米)安装包含传感器系统的附加箱，但仍然电连接和/或无线连接到照明外壳内的控制模块。在SMART系统中，控制模块常常利用光纤线缆或者能够发送高速高带宽数据的一些其它介质来连接到互联网。

发明内容