CN114631266A - 有5g能力的集成屋顶附件及其使用方法 - Google Patents

有5g能力的集成屋顶附件及其使用方法 Download PDF

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Abstract

在一些实施例中，本公开提供了一种在多个屋顶上的集成屋顶附件的系统，其中每个屋顶上的至少一个集成屋顶附件可以包括：i)至少一个收发器，所述至少一个收发器被配置成使用第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，ii)与所述至少一个收发器电连通的至少一个电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议以发射毫米波频率信号，iii)边缘计算装置，其具有至少一个处理器和至少一个非暂态存储装置，所述至少一个非暂态存储装置具有软件以操作与至少一个收发器通信的边缘计算装置，以及iv)至少一个电源。软件被配置成在执行时使集成屋顶附件形成与至少一个计算装置通信的使用毫米波频率信号的5G网络。

Description

有5G能力的集成屋顶附件及其使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年9月4日提交的标题为“INTEGRATED ROOFING SHINGLES(集成屋顶盖板)”的美国临时申请62/895,855的优先权，并且以引用的方式全文并入本文中。
技术领域
本公开的领域涉及集成屋顶附件，包括集成盖板和其他合适的屋顶附件。
背景技术
随着主要运营商即将构建5G网络，传统的无线/蜂窝/空中部署通常将无法大规模工作。由于履行网络速度和减少延迟所需的频率，信号传播受到影响。
因此，世界各地的许多运营商正在当前4GG/LTE网络(本文称为“5G(lite)”)上，例如，使用低于6GHz(“亚6”或“亚6GHz”)的频率，使用第五代蜂窝网络(5G)协议来部署覆盖。然而，此类解决方案不能使用5G协议(在本文中称为“5G”)来实现毫米波(mmWave)网络的速度和延迟。
平均而言，5G信号在良好条件下传播约300米，但容易被树木、墙壁和/或恶劣天气阻挡。结果是5G的毫米波信号具有大大减小的有效距离。随着频率升高，能够发送有效5G信号的距离减小，信号阻挡/吸收的可能性也增大。
因此，需要比4G、LTE和5G(lite)部署更密集的5G小区站点安装。此外，将5G小区站点或天线连接至运营商，最终连接至因特网的配套基础设施(回传)通常采用光缆。为实现有效的5G覆盖，每几百米支持光纤连接如果不是不可能的，也是困难的。这样做的时间和成本是目前5G推出所面临的障碍。
发明内容
本公开的实施例的系统、方法和设备通过将有5G能力的基础设施嵌入可安装在商业和/或住宅屋顶结构中的屋顶附件中，使得能够使用密集小区站点实现广泛且具有成本效益的5G信号覆盖。
在一些实施例中，本说明书提供了一种示范性系统，该系统至少包括如下部件：安装于第一屋顶上的至少一个第一集成屋顶附件，其中至少一个第一集成屋顶附件包括：i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据5G协议发射毫米波频率信号，iii)第一边缘计算装置，其具有第一处理器和第一非暂态存储装置，所述第一非暂态存储装置具有第一软件以操作与至少一个第一收发器通信的第一边缘计算装置，以及iv)至少一个第一电源。至少一个第二集成屋顶附件安装于第二屋顶上，其中至少一个第二集成屋顶附件包括：i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据5G协议发射毫米波频率信号，iii)第二边缘计算装置，其具有第二处理器和第二非暂态存储装置，所述第二非暂态存储装置具有第二软件以操作与第二收发器通信的第二边缘计算装置，以及iv)第二电源。至少一个第三集成屋顶附件安装于第三屋顶上，其中至少一个第三集成屋顶附件包括：i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据5G协议发射毫米波频率信号，iii)第三边缘计算装置，其具有第三处理器和第三非暂态存储装置，所述第三非暂态存储装置具有第三软件以操作与至少一个第三收发器通信的第三边缘计算装置，以及iv)第三电源。第一软件、第二软件和第三软件被配置成在执行时使至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用毫米波频率信号的5G网络，并且第一软件、第二软件和第三软件中的至少一个进一步被配置成在执行时使5G网络与至少一个计算装置通信。
本说明书的另一个说明性实施例提供了一种方法，该方法至少包括：获得至少一个第一集成屋顶附件，其包括：i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号，iii)第一边缘计算装置，其具有至少一个第一处理器和具有软件的至少一个第一非暂态存储装置。该系统和方法包括在第一屋顶上安装所述至少一个第一集成屋顶附件。还包括获得至少一个第二集成屋顶附件，其包括：i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号，iii)第二边缘计算装置，其具有至少一个第二处理器和具有软件的至少一个第二非暂态存储装置。该系统和方法包括在第二屋顶上安装所述至少一个第二集成屋顶附件。还包括获得至少一个第三集成屋顶附件，其包括：i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号，iii)第三边缘计算装置，其具有至少一个第三处理器和具有软件的至少一个第三非暂态存储装置。该系统和方法包括在第三屋顶上安装所述至少一个第三集成屋顶附件。第一软件、第二软件和第三软件被配置成在执行时使至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用毫米波频率信号的5G网络，并且第一软件、第二软件和第三软件中的至少一个进一步被配置成在执行时使5G网络与至少一个计算装置通信。
本说明书的另一说明性实施例提供了一种方法，至少包括：由至少一个第一集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第一处理器控制至少一个第一收发器，以使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，其中至少一个第一集成屋顶附件安装于第一屋顶上。至少一个第一电介质天线被至少一个第一收发器控制，以根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号。还包括由至少一个第二集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第二处理器控制至少一个第二收发器，以使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，其中至少一个第二集成屋顶附件安装于第二屋顶上。至少一个第二电介质天线被至少一个第二收发器控制，以根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号。还包括由至少一个第三集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第三处理器控制至少一个第三收发器，以使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，其中至少一个第三集成屋顶附件安装于第三屋顶上。至少一个第三电介质天线被至少一个第三收发器控制，以根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号。至少一个第一处理器、至少一个第二处理器和至少一个第三处理器产生使用毫米波频率信号的5G网络，并且至少一个第一处理器、至少一个第二处理器和至少一个第三处理器中的至少一个使所述网络与至少一个计算装置通信。
在一些实施例中，本说明书提供了一种示范性系统，该系统至少包括如下部件：安装于第一屋顶上的第一多个集成屋顶附件，其中第一多个集成屋顶附件包括：i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据5G协议以发射毫米波频率信号，iii)第一边缘计算装置，其具有第一处理器和第一非暂态存储装置，所述第一非暂态存储装置具有第一软件以操作与至少一个第一收发器通信的第一边缘计算装置，以及iv)至少一个第一电源。第二多个集成屋顶附件安装于第二屋顶上，其中第二多个集成屋顶附件包括：i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据5G协议发射毫米波频率信号，iii)第二边缘计算装置，其具有第二处理器和第二非暂态存储装置，所述第二非暂态存储装置具有第二软件以操作与至少一个第二收发器通信的第二边缘计算装置，以及iv)至少一个第二电源。第三多个集成屋顶附件安装于第三屋顶上，其中第三多个集成屋顶附件包括：i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据5G协议发射毫米波频率信号，iii)第三边缘计算装置，其具有第三处理器和第三非暂态存储装置，所述第三非暂态存储装置具有第三软件以操作与至少一个第三收发器通信的第三边缘计算装置，以及iv)至少一个第三电源。第一软件、第二软件和第三软件被配置成在执行时使第一多个集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用毫米波频率信号的5G网络，并且第一软件、第二软件和第三软件中的至少一个进一步被配置成在执行时使5G网络与至少一个计算装置通信。
本说明书的另一个说明性实施例提供了一种方法，该方法至少包括：获得第一多个集成屋顶附件，其包括：i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据至少一个5G协议以发射毫米波频率信号，以及iii)第一边缘计算装置，其具有至少一个第一处理器和具有软件的至少一个第一非暂态存储装置。该系统和方法包括在第一屋顶上安装第一多个集成屋顶附件。还包括获得第二多个集成屋顶附件，其包括：i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据至少一个5G协议以发射毫米波频率信号，以及iii)第二边缘计算装置，其具有至少一个第二处理器和具有软件的至少一个第二非暂态存储装置。该系统和方法包括在第二屋顶上安装第二多个集成屋顶附件。还包括获得第三多个集成屋顶附件，其包括：i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号，以及iii)第三边缘计算装置，其具有至少一个第三处理器和具有软件的至少一个第三非暂态存储装置。该系统和方法包括在第三屋顶上安装第三多个集成屋顶附件。第一软件、第二软件和第三软件被配置成在执行时使第一多个集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用毫米波频率信号的5G网络，并且第一软件、第二软件和第三软件中的至少一个进一步被配置成在执行时使5G网络与至少一个计算装置通信。
本说明书的另一说明性实施例提供了一种方法，至少包括：由至少一个第一多个集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第一处理器控制至少一个第一收发器，以使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，其中第一多个集成屋顶附件安装于第一屋顶上。至少一个第一电介质天线被至少一个第一收发器控制，以根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号。还包括由至少一个第二多个集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第二处理器控制至少一个第二收发器，以使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，其中第二多个集成屋顶附件安装于第二屋顶上。至少一个第二电介质天线被至少一个第二收发器控制，以根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号。还包括由至少一个第三多个集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第三处理器控制至少一个第三收发器，以使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号，其中第三多个集成屋顶附件安装于第三屋顶上。至少一个第三电介质天线被至少一个第三收发器控制，以根据至少一个5G协议发射毫米波频率信号。至少一个第一处理器、至少一个第二处理器和至少一个第三处理器产生使用毫米波频率信号的5G网络，并且至少一个第一处理器、至少一个第二处理器和至少一个第三处理器中的至少一个使所述5G网络与至少一个计算装置通信。一些实施例的系统和方法还包括，其中，至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件或至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个集成到至少一个修改的光伏模块中。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，至少一个修改的光伏模块包括至少一个光伏面板。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，至少一个第一收发器、至少一个第二收发器或至少一个第三收发器中的至少一个包括软件定义的无线电模块。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，软件定义的无线电模块包括虚拟防火墙。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，5G网络是根据开放系统互连(OSI)模型定义的。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，至少一个第一集成屋顶附件还包括：隔室，所述隔室保持：i)所述至少一个第一收发器，ii)所述至少一个第一电介质天线，以及iii)所述至少一个第一边缘计算装置；其中，所述隔室的一部分包括屋顶材料；以及，连接到所述隔室并且连接到所述第一屋顶的框架。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，隔室在第一屋顶上方竖直延伸。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，框架安装到第一屋顶的屋脊通风口中。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，至少一个第一集成屋顶附件还包括：盖板，所述盖板保持：i)所述至少一个第一收发器，ii)所述至少一个第一电介质天线，以及iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，至少一个第一电介质天线是多个第一电介质天线。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，至少一个第一集成屋顶附件还包括：墙板，所述墙板保持：i)所述至少一个第一收发器，ii)所述至少一个第一电介质天线，以及iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，第一软件、第二软件或第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使5G网络与至少一个有客户接入无线电能力的计算装置通信。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，有客户接入无线电能力的装置包括WiFi通信模块。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，至少一个第一集成屋顶附件包括第一数据存储装置和第一计算装置；其中，至少一个第二集成屋顶附件包括第二数据存储装置和第二计算装置；其中，至少一个第三集成屋顶附件包括第三数据存储装置和第三计算装置；并且其中，第一软件、第二软件和第三软件被配置成在执行时使至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成跨5G网络的分布式数据中心。
一些实施例的系统和方法还包括回传网络和至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件或至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个之间的光纤连接。
一些实施例的系统和方法还包括，其中，5G网络是网状网络。
一些实施例的系统和方法还包括光伏面板阵列；并且其中，至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件或至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个由光伏面板阵列供电。
一些实施例的系统和方法还包括，还包括经由屋脊通风口的主电源连接；并且其中，至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件或至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个由主电源连接供电。
附图说明
本文仅以举例的方式参照附图描述本公开的至少一个实施例。现在详细地具体参考附图，所展示的实施例作为示例并且用于对本公开的实施例的说明性论述的目的。就此而言，利用附图进行的描述使本领域技术人员清楚可以如何实践本公开的实施例。
图1描绘了根据本公开的集成屋顶附件的非限制性实施例。
图2描绘了描绘将图1的集成屋顶附件附接到屋顶的非限制性实施例。
图3A和图3B描绘了描绘采用集成到图1的集成屋顶附件中的天线的5G网络的示意图的非限制性实施例。
图4A和图4B描绘了描绘住宅屋顶上图1的集成屋顶附件的布置的非限制性实施例。
图5描绘了描绘嵌入到各种屋顶位置中的图1的集成屋顶附件的非限制性实施例。
图6描绘了描绘图1的集成屋顶附件在整个区域上用于5G网覆盖的区域中的布置的非限制性实施例。
具体实施方式
在已经公开的那些益处和改进中，本公开的其它目标和优点将从结合附图进行的以下描述变得显而易见。本文公开了本公开的详细实施例；然而，所公开的实施例仅说明可以各种形式体现的本公开。另外，关于本公开的各种实施例给出的每个示例旨在是说明性的而非限制性的。
在整个说明书和权利要求中，除非上下文另有明确说明，否则以下术语具有本文明确相关联的含义。如本文所用，短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和“在一些实施例中”不一定指相同的实施例，尽管可以相同。此外，如本文使用的短语“在另一个实施例中”和“在一些其它实施例中”不一定指不同的实施例，尽管可以不同。在不脱离本公开的范围或精神的情况下，本公开的所有实施例旨在是可以组合的。
如本文所用，术语“基于”不是排他的，并且允许基于未描述的其他因素，除非上下文另有明确说明。另外，在整个说明书中，“一”、“一种”和“该”的含义包括复数援引。
本文引用的所有先前专利、出版物和测试方法以引用的方式整体并入。
本公开的一些实施例涉及包括至少一个集成屋顶附件的方法和系统。如本文所定义，“集成屋顶附件”是具有至少一个支持5G基础设施的(“有5G能力的”)电子部件的屋顶附件。在一些实施例中，至少一个支持5G基础设施的电子部件嵌入至少一个屋顶附件部件内。在另一个实施例中，至少一个支持5G基础设施的电子部件直接或间接附接到至少一个屋顶附件部件。
本公开的一些实施例涉及至少一个集成屋顶附件。本公开的一些实施例包括多个集成屋顶附件。本公开的一些实施例包括至少三个集成屋顶附件。本公开的一些实施例包括至少五个集成屋顶附件。本公开的一些实施例包括至少十个集成屋顶附件。本公开的一些实施例包括至少五十个集成屋顶附件。本公开的一些实施例包括至少一百个集成屋顶附件。本公开的一些实施例包括至少一千个集成屋顶附件。
在一些实施例中，有1至10,000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1至5000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1至1000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1至100个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1至50个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1至25个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1至10个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1至5个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1至2个集成屋顶附件。
在一些实施例中，有2至10,000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有5至10,000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有10至10,000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有50至10,000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有100至10,000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有500至10,000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有1000至10,000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有5000至10,000个集成屋顶附件。
在一些实施例中，有2至5000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有5至1000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有10至5000个集成屋顶附件。在一些实施例中，有50至100个集成屋顶附件。在一些实施例中，有60至90个集成屋顶附件。在一些实施例中，有70至80个集成屋顶附件。
所述至少一个集成屋顶附件的至少一个屋顶附件部件的非限制性示例包括：顶盖、层合屋顶附件、顶板、脊盖、脊部通风孔、屋顶框架、屋顶盖板等，或其任何组合。屋顶附件的至少一个部分的附加非限制性示例可见于美国专利号7,165,363和美国专利号10,180,001中，这两个专利均以引用的方式整体并入。
所述至少一个集成屋顶附件的至少一个电子部件的非限制性示例包括：至少一个天线、至少一个太阳能阵列、至少一个电池、至少一个计算装置、至少一个控制器、至少一个处理器等或其任何组合。至少一个电子部件还可以包括一个或多个处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。在一些实施例中，所述一个或多个处理器可以实施为复杂指令集计算机(CISC)或精简指令集计算机(RISC)处理器；x86指令集兼容处理器、多核或任何其他微处理器或中央处理单元(CPU)。在各种实施方式中，一个或多个处理器可以是双核处理器、双核移动处理器等。合适的电子部件的附加示例可见于美国专利申请公开号2019/0123679中，所述美国专利申请公开以全文引用的方式并入本文中。
如本文所用，术语“动态地”意指事件和/或动作可以在没有任何人类干预的情况下被触发和/或发生。在一些实施例中，根据本说明书的事件和/或动作可以是实时的和/或基于以下中的至少一者的预定周期性：纳秒、几纳秒、毫秒、几毫秒、秒、几秒、分钟、几分钟、小时、数小时、每天、几天、每周、每月等。
如本文所使用，术语“实时”涉及当另一个事件/动作已经发生时可以瞬时或几乎瞬时发生的事件/动作。例如，“实时处理”、“实时计算”和“实时执行”都涉及在相关物理过程(例如，用户在移动装置上与应用程序交互)发生的实际时间期间计算的性能，以便计算的结果可以用于指导物理过程。
图1描绘了具有本文所述的集成屋顶附件的5G小区的非限制性示范性实施例。在该非限制性示范性实施例中，集成屋顶附件11可以呈框架的形式，所述框架可以包括本文共同引用为框架部件的至少一个盖18和至少一个电子隔室20。在一些实施例中，框架部件还可以包括前边缘部分14、右边缘部分16、左边缘部分17和后边缘部分(未示出)。前边缘部分14、右边缘部分16、左边缘部分17或后边缘部分可以一起形成框架以承载或包封盖18和电子隔室20。在一些实施例中，框架、盖18和电子隔室20的组合可以形成集成屋顶附件11，其可以安装在屋顶(单个5G小区站点)上作为具有或不具有额外集成屋顶附件的单元。
在一些实施例中，前边缘部分14、右边缘部分16、左边缘部分17或后边缘部分可以单独地彼此附接、附接到盖18或两者兼有。然而，在一些实施例中，例如通过一体地形成在一起，用合适的紧固件(例如，螺栓、螺钉、铆钉、销等)紧固在一起，经由粘合剂连接或通过一些其它方法，前边缘部分14、右边缘部分16、左边缘部分17或后边缘部分全部彼此固定。集成屋顶附件11的框架可以接着承载盖18和/或电子隔室20。在一些实施例中，框架部件可以由任何材料制成。在一些实施例中，框架部件包括模制或挤出塑料、铝、聚合物复合材料等或其任何组合中的至少一种。
在一些实施例中，盖18、电子隔室20和任何其它框架部件中的每一个可以例如通过例如但不限于将电子隔室20模制或切割成一种材料而一体地形成，所述材料例如是屋顶材料(例如聚合物或其它合适的屋顶材料)。因此，电子隔室20的电子器件以及前边缘部分14、右边缘部分16、左边缘部分17或后边缘部分的附接机构可以嵌入该材料中。
在一些实施例中，前边缘部分14、右边缘部分16、左边缘部分17或后边缘部分，或其组合可以固定到盖18或可移除地附接。此外，如图2中所示，一个或多个屋顶附件11可以经由一个或多个框架部件(例如但不限于，通过前边缘部分14、右边缘部分16、左边缘部分17或后边缘部分或其组合上的一个或多个附接机构)接合。例如，集成屋顶附件11可以可移除地接合在它们之间和/或可移除地接合到其它屋顶附件和部件，例如盖板、防水膜、底层、瓦片、光伏面板以及用于覆盖屋顶通孔的其他合适的屋顶附件和部件，例如，但不限于一个或多个框架部件(例如，盖18)上的适当配合机构。可以用于在其间构建和/或接合集成屋顶附件11或将其接合到其它屋顶附件的框架部件的各种额外示例，以及其布置公开于2015年10月27日授权的美国专利9,169,646；2016年3月1日授权的9,273,885；以及2019年4月9日授权的10,256,765中，所述专利的全部以引用的方式全文并入本文用于此类具体目的。
在一些实施例中，至少一个电子部件21容纳在电子隔室20中，所述电子隔室可以安装到屋顶的顶面或凹陷在其中，并且安装到或嵌入盖18的下侧。在一些实施例中，盖18可以用选自聚合物、环氧树脂等或其组合中的至少一种的保护材料覆盖。在一些实施例中，框架部件还可以包括至少一个附加电子隔室(未示出)，所述至少一个附加电子隔室可以包括至少一个第二电子部件和线路，以将集成屋顶附件11电连接到附加屋顶附件和基础设施(例如，电源、光伏面板、附加的集成屋顶附件11等)。例如，一个或多个框架部件可以形成为具有一个或多个数据总线，以使得能够与相邻和/或附接的附加屋顶附件的配对总线进行电子通信。因此，电子部件21可以与其它屋顶附件中的电子部件互连，以生成互连屋顶附件的系统。
在一些实施例中，盖18和电子隔室20形成集成屋顶附件11的修改的光伏模块。例如，修改的光伏模块可以具有用作盖18的光伏面板。在一些实施例中，修改的光伏模块包括由框架部件构造的框架，以及包括在电子隔室20内的电子部件21。在一些实施例中，当光伏面板被用作盖18时，或在框架部件的前边缘部分14、右边缘部分16、左边缘部分17或后边缘部分中的一个或多个中时，电子隔室20可以集成到光伏面板中。在一些实施例中，电子隔室21可以是包封在集成屋顶附件11内的附加隔室(例如，由一个或多个框架部件(例如，盖18)包封)。
在一些实施例中，修改的光伏模块可以包括光伏面板(作为盖18)，光伏面板可以被修改以使有5G能力的天线与光伏面板共置，例如，但不限于，通过在光伏面板的光伏单元之间放置一个或多个天线元件，将一个或多个天线元件放置在光伏面板的光伏单元上方或下方，将天线元件集成到光伏面板的光伏单元中，或者通过另一种合适的技术。因此，电子部件21的5G无线电设备可以使用共置天线经由光伏面板发射信号。
在一些实施例中，集成屋顶附件11可以使用集成到盖18中的一个或多个天线发射5G信号。例如，电介质天线可以嵌入聚合物中，所述聚合物大小设定成覆盖一个或多个框架部件，例如但不限于电子隔室20。在一些实施例中，电介质天线可以是贴片天线，或用于嵌入盖18中的其它合适的天线，使得盖18可以形成覆盖集成屋顶附件11的电子部件21的天线模块。因此，盖18既可以充当屋顶附件以为房子屋顶防风雨，又可以充当5G网络的天线，如下所述。
如图2所示，集成屋顶附件11可以使用任何合适的附接机构，例如紧固件(例如，钉子、螺钉、销)和/或粘合剂，或通过配合到框架部件的附接机构(左右边缘部分16/17、前边缘部分14，和后边缘部分(未示出))的附接机构，例如上文通过引用并入的美国专利9,169,646、9,273,885和10,256,765中公开的附接机构，而被安装到屋顶43上。在一些实施例中，集成屋顶附件11可以在安装之前、安装期间或安装之后涂布沥青。在一些实施例中，集成屋顶附件11可以安装在一种或多种屋顶材料上、下方或之内。如本文所用，术语“屋顶材料”包括但不限于盖板、防水膜、底层、瓦片和光伏面板。
在一些实施例中，屋顶43上的集成屋顶附件11可以无线地或通过穿过侧面部分16/17的有线连接(例如，经由总线，如上所述)而彼此电连通。因此，在一些实施例中，屋顶43上的一个集成屋顶附件11可以连接到电源，例如，经由线路24连接到屋脊通风口23中的连接或连接到一些其它电源连接。然而，在一些实施例中，每个屋顶附件11可以单独地连接到线路24到达屋脊通风口23。
在一些实施例中，至少一个集成屋顶附件可以包括电子部件21，所述电子部件包括被配置成允许发射5G信号的通信模块。在一些实施例中，至少一个集成屋顶附件可以包括电子部件21，所述电子部件包括被配置成允许接收5G信号的通信模块。在一些实施例中，至少一个集成屋顶附件可以包括电子部件21，所述电子部件包括被配置成允许发射并接收5G信号的通信模块。
在一些实施例中，所述至少一个集成屋顶附件包括至少一个嵌入式天线。如本文所用，术语“天线”或“(多个)天线”可以指作为发射或接收系统的一部分以发射或接收无线信号的装置。在一些实施例中，至少一个嵌入式天线被配置成执行以下操作中的至少一个：接收电磁波(例如，5G信号)、发射电磁波(例如，5G信号)或其任何组合。
在一些实施例中，所述至少一个集成屋顶附件被配置成支持至少一种信号传播策略。至少一种信号传播策略包括，但不限于以下中的至少一种：多输入-多输出(MIMO)、波束形成网格等或其任何组合。
在一些实施例中，至少一个嵌入式天线是至少一个电介质天线。在一些实施例中，至少一个电介质天线呈至少一个电介质天线阵列的形式。在一些实施例中，所述至少一个电介质天线阵列包括多个电介质天线，所述多个电介质天线被配置成响应于电磁波而无线地接收可控波束。在一些实施例中，所述至少一个电介质天线阵列包括多个电介质天线，所述多个电介质天线被配置成响应于电磁波而无线地发射可控波束。在一些实施例中，所述至少一个电介质天线阵列包括多个电介质天线，所述多个电介质天线被配置成响应于电磁波而无线地发射和接收可控波束。
在一些实施例中，电介质天线嵌入盖18内或在至少一个凹入式电子隔室19内被盖18覆盖。因此，盖18可以由对电介质天线发射的5G信号具有最小影响的材料构造，例如对毫米波信号透明的材料，因此对毫米波信号造成足够低的衰减，以用于稳定的数据发射或接收。例如，盖18可以包括聚合物，包括工程聚合物，例如，具有微孔以减小毫米波衰减的D30TMGear4TM和5G Signal Plus材料，如由“D3O INTRODUCES 5G SIGNAL PLUS TECHNOLOGY”,D30Press Release公开的那样<https://www.d3o.com/partner-support/press-releases/d3o-introduces-5g-signal-plus/>(已访问，2020年9月1日)，在此通过引用将其全文并入本文。在一些实施例中，电介质天线安装在至少一个框架12的外表面上，例如相对于至少一个凹入式电子隔室19安装在盖18的外部上。
在一些实施例中，所述至少一个集成屋顶附件可以包括嵌入式光伏阵列(例如，光伏面板阵列)、嵌入式电池或其任何组合中的至少一者。在一些实施例中，嵌入式光伏阵列、嵌入式电池或其任何组合中的至少一者可以动态地向屋顶附件和解决方案供电。
在一些实施例中，嵌入式电池被配置成由嵌入式光伏阵列或外部电源充电。在一些实施例中，嵌入式电池被配置成将直流(DC)电力递送到屋顶上或周围的装置或系统。在一些实施例中，嵌入式电池被配置成将交流(AC)电力递送到屋顶上或周围的装置或系统。
在一些实施例中，所述至少一个集成屋顶附件包括以下各项中的至少一个：至少一个计算装置、至少一个存储部件或至少一个存储器部件。在一些实施例中，所述至少一个集成屋顶附件被配置成动态地执行指定功能。在一些实施例中，至少一个集成屋顶附件被配置成例如在下文参考图3A所述的软件定义的网络30中由网络运营商或管理员(例如，5G网络)远程控制。在一些实施例中，所述至少一个集成屋顶附件被配置成由有线连接远程控制。在一些实施例中，所述至少一个集成屋顶附件包括基础配置。
在一些实施例中，所述至少一个集成屋顶附件可以从基础配置扩展。
至少一个计算装置的非限制性示例包括至少一个个人计算机(PC)、膝上型计算机、超级笔记本计算机、平板电脑、触摸垫、便携式计算机、手持计算机、掌上计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、组合式蜂窝电话/PDA、电视、智能设备(例如，智能手机、智能平板电脑或智能电视)、移动因特网设备(MID)、消息传递设备、数据通信设备等。至少一个计算装置的附加非限制性示例包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。在一些实施例中，所述一个或多个处理器可以实施为复杂指令集计算机(CISC)或精简指令集计算机(RISC)处理器；x86指令集兼容处理器、多核或任何其他微处理器或中央处理单元(CPU)。在各种实施方式中，一个或多个处理器可以是双核处理器、双核移动处理器等。
所述至少一个存储部件或所述至少一个存储器部件的非限制性示例包括：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存存储器装置；电、光学、声学或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)或其任何组合。
在一些实施例中，本文所述的多个集成屋顶附件可以安装在多个屋顶上，以便创建集成屋顶附件网络(5G网络)。在一些实施例中，本文所述的多个集成屋顶附件可以安装在单个屋顶上，以便创建集成屋顶附件网络。
在一些实施例中，使用本文所述的集成屋顶附件网络的方法包括：提供如本文中所描述的多个集成屋顶附件；从第一集成屋顶附件发射至少一个电磁信号(例如，5G信号)；以及通过第二集成屋顶附件接收所述至少一个电磁信号。在一些实施例中，第二集成屋顶附件进一步将至少一个电磁信号发射到第三集成屋顶附件等。在一些实施例中，第一集成屋顶附件位于第一建筑物上，第二集成屋顶附件位于第二建筑物上，第三集成屋顶附件位于第三建筑物上，等等。
图3A描绘了根据本说明书的实施例的各方面，结合有5G能力的集成屋顶附件11的网络模型。
在一些实施例中，集成屋顶附件网络可以被配置成利用开放系统互连(OSI)模型，利用用于在不同供应商制造的不同系统之间的通信的标准的框架，以在集成屋顶附件和其它装置和/或系统(例如，无线载波网络、家庭网络等)之间进行通信。OSI模型创建开放系统网络环境，其中连接到任何网络的任何供应商的计算机系统可以自由地与该网络上或链接网络上的任何其他计算机系统共享数据。
通常，OSI模型以分层序列将通信过程组织成七层不同的相互关联的协议。第1层至第3层定义网络接入协议，第4层至第7层处理消息源和消息目的地之间的端到端通信协议。每一层包括位于上逻辑边界和下逻辑边界内的至少一个功能。每一层的服务与较低层的服务组合，以生成较高层可用的新服务。各层包括：
a.第1层是物理层，负责在装置和物理传输介质之间发射和接收非结构化原始数据，包括将数字位转换为电、无线电或光学信号，其中层规范定义诸如电压水平、电压变化的定时、物理数据速率、最大传输距离、调制方案、信道接入方法和物理连接器等特性；
b.第2层是经由两个直接连接的节点之间的链路提供节点到节点数据传输(包括检测物理层中可能发生的错误，并且可能纠正物理层中可能发生的错误)的数据链路层，具有建立和终止两个物理连接的装置之间的连接的协议，以及用于它们之间的流控制的协议；
c.第3层是网络层，其提供将可变长度数据序列(称为分组)从一个节点转移到另一个节点的功能和程序手段，所述另一个节点连接在“不同网络”中以实现路由和交换功能；
d.第4层是利用第1层至第3层以提供具有较高层功能所需的特性的端对端服务的传输层，包括将可变长度数据序列从源传输到目的地主机，同时维持服务质量功能的功能和程序手段；
e.第5层是控制计算机之间的对话(连接)的会话层，以为特定通信服务提供建立会话连接和支持数据有序交换和相关控制功能的手段；
f.第6层是表示层，其提供用于数据格式化和代码转换的手段，以将语法和语义映射到应用层实体之间的通信；并且
g.第7层是与实现通信部件的软件应用程序交互的应用层，其协议提供最终用户寻求的实际服务。
在一些实施例中，根据本公开的示范性集成屋顶附件网络的设置可以包括软件模块或形成软件定义无线电设备(SDR)31的组合软件和硬件模块，所述无线电设备包括执行和组装OSI第3-7层的软件以及执行OSI第1-2层的传输硬件(例如，天线313和收发器312)，或软件和硬件的组合。
在一些实施例中，集成屋顶附件11可以包括用于与5G网络对接的基于硬件的无线电模块。无线电模块可以包括用于例如放大、滤波、混合、衰减等中的每者的电路。然而，在一些实施例中，集成屋顶附件采用SDR31模块。SDR 31模块可以由硬件形成，所述硬件包括具有用于放大、滤波、混合、衰减等的基于软件的虚拟信号处理部件的通用处理装置，以通过虚拟手段产生SDR 31。
在一些实施例中，基本SDR 31模块可以包括配备有模/数转换器的处理装置(例如，中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU))，其之前为某种形式的RF前端。在一些实施例中，RF前端包括天线313(例如，一个或多个电介质天线或其它合适的天线类型)和收发器312。大量的信号处理被移交给通用处理器，而不是在专用硬件(电子电路)中进行。这样的设计产生一种无线电设备，其可以仅基于所使用的软件接收和发射广泛不同的无线电协议。
在一些实施例中，根据OSI模型层的软件定义的网络30的第1层可以包括集成屋顶附件11和相应SDR 31模块的物理部件。在一些实施例中，此类物理部件可以包括例如一个或多个天线313。每个建筑物上的每个集成屋顶附件11可以包括物理天线314-316，以形成在整个区域中作为屋顶附件安装的集成屋顶附件11的网络。
如上所述，为了改进信号密度和信号数目，以及使并行连接的数目最大化，天线313可以包括定位在诸如房屋或建筑物的结构的屋顶上的天线元件。在一些实施例中，天线元件可以被配置成用于5G信号传输。在一些实施例中，天线313可以包括用于4G信号传输的其他元件，或者5G元件可以与4G的频率兼容。
具体而言，在一些实施例中，集成屋顶附件11可以采用第1层或物理部件，包括天线313，以使用第五代(5G)频带，包括未许可、许可共享和极高频(EHF)带提供用于蜂窝网络中的随机接入、信道测量和终端反馈的上行链路和下行链路信号传输方法，以及5G和毫米波频带上的任何其他5G功能。
在一些实施例中，5G通信系统被认为在较高频率(毫米波)频带，例如60GHz频带中实施，以便实现较高数据速率。为了减少无线电波的传播损失并增加传输距离，波束形成、大规模多输入多输出(MIMO)、全维度MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟或数字波束形成、或其它信号传播增强以及它们的组合。因此，集成屋顶附件11可以包括天线313，所述天线结合了此类MIMO、FD-MIMO、阵列、波束形成和用于改进毫米波信号传播的其它技术。
在一些实施例中，此类集成屋顶附件11采用物理天线313以促进高级小型小区、云无线电接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回传、移动网络、合作通信、协调多点(CoMP)、接收端干扰消除等的开发。在5G系统中，例如由集成屋顶附件11(以及任选地，附加的有5G能力的装置和系统)的网络形成的系统中，可以单独地或组合地采用正交频分复用(OFDM)、混合频移键控(FSK)、正交振幅调制(QAM)(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)作为高级编码调制(ACM)。在一些实施例中，替代地或另外地，可以将滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏代码多址(SCMA)作为接入技术并入其中。
通常，在5G通信中，可以采用新频带的使用来获得至少1Gbps的数据速率的更宽带宽。毫米波频带尤其是用于宽带宽传输的候选频带。毫米波频带是电磁波谱的30至300GHz频带(10至1mm波长)。因此，天线313可以被配置成用于发射和接收毫米波频带中的信号。低于6GHz(例如，“5G(lite)”)的传统蜂窝频带中的频谱是有限的。随着蜂窝数据流量的继续增长，可能需要考虑使用新的频带。与传统蜂窝频带不同，毫米波频带可以允许分配大块连续频谱，从而允许GHz或更大量级的带宽。此外，毫米波频带可以允许使用多元件天线阵列。
因此，在一些实施例中，天线131可以包括多元件天线阵列，其可以包括非常小的元件，其大小在集成电路(IC)芯片元件的尺度上。这些多元件天线阵列的使用可以通过空中功率组合而提供大的天线增益和足够的功率输出。大带宽和装置架构的这种组合可以允许毫米波天线131提供10Gbps量级的峰值速率，并且提供足够的容量以满足未来的需求。
然而，在毫米波通信中，由于无线电波的衰减，功率损失较大，从而限制了传输距离。因此，在一些实施例中，可以采用波束形成来克服短传输距离的限制。利用波束形成，可以根据发射天线313的配置在特定方向上集中发射功率。在接收时，天线313还可以通过波束形成来增强在特定方向上的性能。波束形成(或空间滤波)是在传感器阵列中用于定向信号发射或接收的信号处理技术。这是通过如下方式实现的：组合天线阵列中的元件，使得特定角度的信号经历相长干涉，而其它信号经历相消干涉。波束形成可以在发射端和接收端两者都使用，以便实现空间选择性。
在一些实施例中，天线313的天线元件可以是可控的，以用于MIMO信号传输。在无线电设备中，多输入和多输出，或MIMO是使用多个发射和接收天线来利用多路径传播以使无线电链路的容量倍增的方法。MIMO是一种空间时间信号处理，其中发射数据的天然维度与使用多个空间分布的天线所固有的空间维度互补。MIMO能够将多路径传播变成益处，因为一端的发射天线和另一端的接收天线上的信号被集成，使得每个无线用户或发射距离的通信的误码率(BER)或数据速率质量得到改进，从而提高了通信网络的服务质量。
MIMO信道包含许多单独的无线电链路，因此它具有Nt×Nr个SISO(单输入单输出)信道(也称为子信道)，其中，Nt是指发射信道的数目，Nr是指接收信道的数目。例如，2×2MIMO布置包含4个链路，因此包含4个SISO信道。SISO信道可以通过各种方式组合以将一个或多个数据流传输到接收器。因此，天线元件可以是独立的、逐个可控的天线313，或可以一起传送数据的单个天线313的子元件或其组合。在一些实施例中，天线313可以包括MIMO信号传输能力，例如包括2x2、4x4、6x6、8x8或更多的SISO信道。例如，天线313可以包括例如用于MIMO和微波信号产生的相控阵列天线，包括集成到印刷电路板(PCB)中且嵌入在集成屋顶附件11中的环形和/或贴片天线元件。例如，可以采用宽带极化贴片天线和可以覆盖毫米波频带5G应用的天线阵列，并且其可以是单极化的或双极化的。在一个实施例中，天线封装可以是高密度互连(HDI)FR-4印刷电路板(PCB)基板，或具有适合大小以配合在上述集成屋顶附件11内的其它宽带毫米波天线阵列。
长期演进(LTE)或4G是由3GPP(第3代合作伙伴计划)基于全球移动通信系统(GSM)/全球演进增强数据速率(EDGE)和通用移动电信系统(UMTS)/高速分组接入(HSMA)技术开发的用于移动装置和数据终端无线宽带通信的标准。它使用不同的无线电接口以及相对于先前(3G)标准的核心网络改进，从而增加了容量和速度。但是，微波接入全球互操作性(WiMAX)、演进的HSPA(HSPA+)和LTE可以作为4G技术而被包括在内。因此，除了如上所述的毫米波频率之外，天线313可以另外包括GSM、EDGE、UMTS和HSPA频率。例如，此类4G频率可以具有更好的范围和穿透性，以实现减少信号阻挡和耗散，因此改善长程稳定性。因此，4G天线元件使得天线313可以用于例如回传通信或其它长程用途。
在一些实施例中，天线313可以定位在某一位置以向其它天线314到316以及有5G能力的计算装置提供最佳视线。高度和取向两者都可以在提供通往其它装置的视线中发挥作用，其中高位置有助于将天线313升高到潜在障碍物上方。因此，如上所述，作为住宅或商用屋顶上的屋顶附件的安装可以提供用于促进与附加天线314到316的网格联网以及5G信号传输的定位，实现到计算装置和从计算装置的数据传输。
此外，毫米波天线313可能需要电力来运行，并且有时需要大量的电力。实际上，更大的电源可以改善信号传播或信号可以维持吞吐量和稳定性的距离。作为屋顶附件的安装便于例如通过屋脊通风口或其它类似进入结构提供屋顶安装式光伏面板或主电源。
在一些实施例中，SDR 31的模块和软件定义的网络30中的二级部件可以包括数据链路部件，例如，接收器、发射器、收发器312或其组合。在一些实施例中，收发器312可以被包括在集成屋顶附件11的电子装置中，以控制天线313以用于对发射的信号进行频率控制和调制。此类收发器312可以被选择或配置成平衡信号的复杂性和具有计算复杂性、热量和大小的并行连接或信道的密度或数目。在一些实施例中，可以平衡这些因素以实现最佳平衡，所述最佳平衡最大化信号复杂性和并行连接的数目，同时维持在集成屋顶附件11内可持续的大小和热输出。
类似地，成本和电路复杂性/热输出可以相对于天线313的电源和振幅进行平衡。当供应更多电力时，收发器312可以产生更多热量并消耗更多能量，但信号传播可以得到扩展。另外，质量更高、更灵敏和更复杂的收发器312可以改进信噪比，以实现更好的信号稳定性和数据传输。
在一些实施例中，收发器312通过实现OSI模型第2层的至少四个子层而在SDR 31中发挥积极作用，所述子层包括例如服务数据适应协议(SDAP)、分组数据融合协议(PDCP)、无线电链路控制、介质访问控制等。
介质访问控制(MAC)子层是控制负责与有线、光学或无线传输介质交互的硬件的层。MAC子层和逻辑链路控制(LLC)子层一起构成数据链路层。在数据链路层内，LLC为逻辑链路(即EtherType、802.1Q VLAN标签等)提供流控制和复用，而MAC为传输介质提供流控制和复用。
RLC位于3GPP MAC层的顶部和PDCP层下方。RLC协议的主要任务是：以三种模式之一传输上层协议数据单元(PDU)：确认模式(AM)、未确认模式(UM)和透明模式(TM)；通过ARQ更正错误(仅针对AM数据传输)；RLC SDU(UM和AM)的级联、分割和重新组装；RLC数据PDU(AM)的重新分割；RLC数据PDU(UM和AM)的重新排序；重复检测(UM和AM)；RLC SDU丢弃(UM和AM)；以及RLC重建。
3GPP在用于UMTS的TS 25.323、用于LTE的TS 36.323和用于5G新空口(NR)的TS38.323中指定了协议错误检测和恢复分组数据融合协议(PDCP)。PDCP位于RLC层顶部的UMTS/LTE/5G空中接口中的无线电协议栈中。
SDAP子层在5GNR中的PDCP子层上方。PDCP是接收/发射网络层流量(TCP/IP流量)的3GPP协议栈中的第一子层。数据无线电承载(DRB)是5G协议栈内部用于承载数据PDU的逻辑连接。SDAP功能是在下行链路和上行链路方向上在PDCP子层向和从DRB映射服务质量(QoS)流。SDAP的主要服务和功能包括以下内容：QoS流和数据无线电承载之间的映射；在DL和UL PDU中都标记QoS流ID(QFI)；以及将所述流映射到上行链路DRB中的一个。类似地，当在PDCP处接收到下行链路PDU并且其包含被移除的SDAP标头时，该PDU被传递到上层。
因此，在一些实施例中，收发器312控制天线313以经由例如如上所述的波束形成和MIMO功能进行高效率传输。例如定义为所提议的IEEE802.11ad/WiGig标准的一部分的波束形成协议可以用于寻找一对合作的发射器天线和接收器天线之间的路径。毫米波系统中的波束形成技术是复杂的，并且需要大量的计算开销来完成。
在一些实施例中，收发器312因此可以包括从集成或嵌入在集成电路或片上系统设计中的收发器和/或调制解调器作出的选择。例如，5G调制解调器，例如QualcommSnapdragonTM X50、X52和/或X55调制解调器，Analog Devices Inc.AD9375，或适合集成到用于SDR 31的集成屋顶附件11中的其它合适的调制解调器和收发器解决方案。
在一些实施例中，天线313和312可以例如封装在嵌入式解决方案中，例如片上系统架构，然而，可以采用其它集成电路封装方法将天线313和收发器312封装在电子隔室20中的盖18下方，作为第一电子装置和/或至少一个第二电子装置21。在一些实施例中，天线313与收发器312分离，并且经由例如铜线或其它布线解决方案，或经由标准化数据接口，例如PCIe、SATA、NVME、USB、以太网、注册插座(例如RJ11)或其它数据通信接口，例如线路22，而彼此电子连通。
在一些实施例中，作为单独的电子装置或集成到收发器312的片上系统内，SDR 31可以任选地包括虚拟防火墙(vFirewall)311。在一些实施例中，vFirewall 311可以调节收发器312与软件定义的网络30之间的数据通信，以防止不可信或未经授权的数据、文件、程序、脚本和其它信息损害软件定义的网络30以及其中的软件和硬件部件。
在一些实施例中，vFirewall 311可以包括完全在虚拟环境内运行的网络防火墙服务或装置，其提供经由物理网络防火墙提供的通常的分组过滤和监测。vFireswall 311可以实现为：已经运行的客户虚拟机上的传统软件防火墙、专为虚拟网络安全而设计的特制虚拟安全装置、具有额外安全能力的虚拟交换机或在主机管理程序内运行的托管内核进程。
在一些实施例中，根据部署点，vFirewall 311可以在不同模式中操作以提供安全服务。例如，vFirewall 311可以在桥接模式或管理程序模式中操作。两种模式都可以收缩为虚拟安全装置，并且可以安装虚拟机以用于管理目的。
以桥接模式操作的虚拟防火墙行为类似于其物理世界防火墙类似物；它位于网络基础设施的策略部分中——通常位于网络间虚拟交换机或网桥处——并拦截目的地是其他网段并且需要通过网桥的网络流量。通过检查源起点、目的地、其分组类型，甚至有效载荷，VF可以决定分组是否被允许通过、丢弃、拒收或转发或镜像到某个其他装置。进入虚拟防火墙场的初始进入者大体上是桥接模式，并且许多产品保留了这一特征。
相比之下，以管理程序模式操作的虚拟防火墙实际上根本不是虚拟网络的一部分，因此不具有物理世界装置类似物。管理程序模式的虚拟防火墙驻留在虚拟机监视器或虚拟机管理程序中，其中它被很好地定位以捕获包括分组注入的VM活动。可以检查整个被监测的VM及其所有虚拟硬件、软件、服务、存储器和存储装置，因为这些方面可能有变化。此外，由于基于管理程序的虚拟防火墙并非网络本身的一部分，并且并非虚拟机，因此其功能继而不能被用户和仅限于在VM下运行或仅有权访问虚拟网络的软件监测或改变。
在一些实施例中，由于vFireswall 311位于SDR 31中，位于软件定义的网络30与5G网状网络的其他天线314到316之间的交点处，因此vFireswall 311可以被配置成在桥接模式中操作。
在一些实施例中，作为SDR 31，收发器312和vFirewall 311可以实施为通用处理装置内的软件部件，通用处理装置例如是中央处理单元(CPU)(例如，x86、x64、ARM、RISC-V、PowerPC、MIPS、SPARC，或其它复杂指令集计算机(CISC)或精简指令集计算机(RISC)处理器)、图形处理单元(GPU)、神经处理单元(NPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器，或其他处理装置或其组合。在一些实施例中，收发器312和vFirewall 311的不同功能可以被配置成用处理器封装的单独处理部件来实现，所述处理器封装包括多个处理装置、处理或计算核心或其组合。例如，处理器封装可以包括：例如，一个或多个CPU核心、一个或多个GPU核心、一个或多个NPU核心、数模(DAC)转换器、模数转换器(ADC)、包括射频接收器、发射器和/或收发器的5G模型、高速缓存、片上存储装置、随机存取存储器(RAM)以及与一个或多个额外处理器装置、部件或封装对接并且经由收发器312与天线313对接的数据接口。
在一些实施例中，SDR 31的处理部件可以另外被配置成将SDR 31集成到一个或多个网络中，包括软件定义的网络30和从附加的集成屋顶附件11和附加的有5G能力的计算装置并入了附加的天线314到316的5G网状网络以及任何其它合适的网络。因此，SDR 31可以与例如软件定义的网络30协作以实现OSI模型的网络和通信协议层。例如，此类层可以包括用于联网的第3层、用于传输的第4层和用于会话控制和配置的第5层。此类层促进SDR 31与其它天线314到316通信，即使其中其他天线314到316由不同实体或使用不同软件和固件制造和编程。
在一些实施例中，软件定义的网络30实施第3层至第5层以建立平台或标准网络以将SDR 31集成到计算和通信资源中。在一些实施例中，软件定义的网络30实施第3层至第5层，作为软件定义的网络30的子系统或电子模块(包括例如，SDR 31模块)、多接入边缘计算32、分布式数据部件33、消费者接入无线电设备34(例如，WiFi、蓝牙、Zigbee、Z波、4G/LTE、5G(lite)、3G等)之间以及集成屋顶附件11的其它子系统和电子模块和与其通信的装置之间的所有通信的控制层而工作。
在一些实施例中，软件定义的网络30可以通过例如使用软件定义的公共资源管理(SD-CRM)来定义软件定义的网络30内的数据流量，从而将子系统和电子模块集成到单个系统中。SD-CRM可以用于联网功能和应用/服务功能。因此，SD-CRM可以管理零层至四层的传输功能，以及四层和更高层的应用功能。SD-CRM可以为网络服务、服务实例化和管理的网络控制提供平台，并为资源和流量管理提供可编程环境。SD-CRM还可以提供整合式网络管理接口，允许将来自服务和网络元件的实时数据与转发平面的实时或近实时控制相结合。因此，本文描述的概念和技术的实施例可以实现近实时配置和实时流设置、通过服务和网络脚本样逻辑的可编程性、竞争差异化的可扩展性、标准接口和多供应商支持等特征。这些层之间的相互作用可以基于策略，以确定网络的最佳配置和对改变的状态和改变的客户要求的快速调整，改变的状态和改变的客户要求例如是流量高峰、网络中断(例如，由于雪风暴、停电、自然灾害等)、添加新服务(例如，VoIP/web RTC、认证等)、维护、它们的组合等。
因此，在一些实施例中，SD-CRM可以定义在软件定义的网络30上的每个SDR 31模块(例如，SDR 31、客户接入无线电设备34等)上将运行什么通信。在一些实施例中，软件定义的网络30可以延伸到附加的集成屋顶附件11，以将其中的SDR并入到公共的软件定义的网络30中。因此，SD-CRM可以控制各种集成屋顶附件11的各种SDR 31之间的流量以形成分布式计算环境，以用于控制多个SDR 31模块以在聚合型5G网络内协作。因此，多个集成屋顶附件11可以被组合以生成较大天线结构，从而促进模块化功能。在一些实施例中，一旦5G网络被创建，SD-CRM就定义穿过其的流量。
在一些实施例中，软件定义的网络30的SD-CRM可以用例如网络交换机300来实现，如图3B所示。在一些实施例中，网络交换机300可以被配置成根据网络协议，例如，OpenFlow协议来管理软件定义的网络30。因此，网络交换机300可以是由一个或多个控制器305定义的软件定义的(例如，逻辑的)交换协议。然而，在一些实施例中，交换机300可以是硬件交换机或包含于专用硬件装置中，例如单端口或多端口以太网交换机(例如，Zodiac FXTM或其它类似以太网交换机)或其它网络交换机装置。
在一些实施例中，网络交换机300可以包括执行分组查找和转发的一个或多个流表302和组表303，以及通往一个或多个外部控制器305的一个或多个信道304。交换机300与控制器305通信，并且控制器305通过例如添加、更新和删除流表302中的流条目经由交换协议来管理交换机300。
在一些实施例中，交换机300包括多个流表303。因此，在经由一个或多个端口301接收网络流量的分组时，将分组与从第一流表开始的每个流表302中的条目进行比较，并且可以继续到流水线的附加流表。分组可以首先在表0中开始，并且基于优先级检查那些条目。将首先匹配最高优先级(例如，200，然后100，然后1)。如果该流需要继续到另一个表，可以将分组推进到指令中指定的表，直到找到匹配，并且执行对应的指令。
在一些实施例中，端口301可以包括物理和/或逻辑端口。硬件端口的示例可以包括例如以太网接口，而逻辑端口可以包括例如LG、隧道、环回和其它逻辑接口。
再次参考图3A，软件定义的网络30可以包括并入数据存储装置和计算资源。例如，多接入边缘计算(MEC)32系统可以在每个集成屋顶附件11中被采用或作为软件定义的网络30的一部分，与每个集成屋顶附件11通信。在一些实施例中，MEC 32可以包括CPU 321、存储器322、非暂态存储装置323以及其它处理装置和部件(例如，GPU、NPU、编解码器、DAC、ADC等)。在一些实施例中，MEC 32被集成到与SDR 31模块相同的板或PCB上，使得例如计算、存储器和/或存储装置资源被共享。然而，在一些实施例中，MEC 32可以是相对于SDR 31模块的独立处理资源集合。
在一些实施例中，MEC 32可以控制软件定义的网络30，包括例如分别针对数据表示和应用功能实施第3层至第5层和/或第6层和第7层。例如，MEC 32可以提供用户应用功能，以管理网络协议、安全策略、流表、组表以及与上述第1层至第5层的实施有关的其它软件管理功能。因此，MEC 32实际上是由一个或多个集成屋顶附件11实施的软件定义的网络30的控制模块，其具有经由例如合适的用户界面的用户可定义策略。此类用户界面可以为用户提供管理功能，以控制软件定义的网络30和其中的部件，以及收集并在本地存储关于部件和软件定义的网络30的操作的数据和服务度量。因此，MEC 32可以包括合适的处理封装，包括CPU 321、存储器322和非暂态存储装置323，用于在网络管理控制台中生成用户界面并提供给用户。此类处理封装可以包括例如PCB安装的CPU 321、存储器322和非暂态存储装置323和/或片上系统，和/或其它合适的处理封装。例如，MEC 32可以包括例如RaspberryPi、Arduino、Nvidia TX2或其它可配置的处理封装。
在一些实施例中，可以使用5G信号将具有相应天线313到316的多个集成屋顶附件11联网在一起以产生更宽的软件定义的网络30。可以利用这种更宽的网络来跨越网络上的集成屋顶附件11实施分布式数据中心33。因此，软件定义的网络30可以被配置成共享存储装置331和计算332资源，以对用户数据进行分布式处理和存储，用户数据例如是经由客户接入无线电设备34接收并经由天线313到316跨集成屋顶附件11共享的。此类分布式数据中心33可以用于例如云存储装置、媒体和数据流传输、内容分发(例如，作为内容分发网络(CDN))等分布式应用。
在一些实施例中，用户可以使用有5G能力的计算装置经由5G连接直接与软件定义的网络30对接，或者经由客户接入无线电设备34经由有客户接入无线电能力的装置而与软件定义的网络对接。在一些实施例中，客户接入无线电设备34包括例如WiFi无线电设备342。有客户接入无线电能力的装置可以包括具有用于与WiFi无线电设备342通信的硬件和/或软件的任何计算装置。因此，使用软件定义的网络30的集成屋顶附件11可以包括5G连接以及WiFi连接或其它客户接入无线协议连接，例如，对于使用提供5G运营商或因特网服务提供商(ISP)连接的相同集成屋顶附件11的家庭WiFi而言。在一些实施例中，类似于SDR31，客户接入无线电设备34可以包括vFirewall 342以增强软件定义的网络30的安全性。
在一些实施例中，存储装置331可以用合适的存储部件实施，例如，用于固态驱动器(SSD)或M.2存储驱动器的系列部件。M.2驱动器是较新的、更小的和更快的SSD变体。存储装置331子系统可以配置在独立驱动器冗余阵列(RAID)变体(5或10)中或配置为Hadoop分布式文件系统(HDFS)。任一系统均提供一定水平的数据安全性和容错度。HDFS具有错误检查的优势，并且能够分配多个名称节点。名称节点仅仅是数据所在位置的索引。数据节点可以被配置成跨越若干驱动器存储数据的多个副本。名称节点按扇区(粒度更细)管理数据节点上的数据，无需像RAID阵列一样从系统中移除整个驱动器。根据RAID级别，它允许一个或两个驱动器故障，并且仍然使系统正常工作。但是，额外的驱动器故障会导致灾难性数据丢失。因此，为防止数据丢失，需要持续更换驱动器。
相比之下，HDFS允许每个驱动器进行扇区级别的管理。使用HDFS，多个驱动器故障不会导致灾难性故障/数据丢失。HDFS存储管理问题可能是系统整体容量和名称节点与物理驱动器故障。因此，HDFS管理的存储解决方案可以减少支持集成屋顶附件11平台所需的时间和工作量。
在一些实施例中，与数据中心33存储装置331互补的是计算332。计算332允许应用程序和服务被写入分布式空间内并操作。与典型的数据中心或云基础设施类似，计算332可以使得服务能够跨分布式网络部署。与基本云网络不同，集成屋顶附件11的分布式数据中心33可能不具有定义的服务或应用。相反，分布式数据中心33可以采用计算332来具有管理程序式服务，以为用户管理和部署基础设施。在一些实施例中，每个集成屋顶附件11可以是具有多个核心或嵌入式服务器的密集单板计算机(SBC)的网络。有利地，此类计算332解决方案可以弹性地适应极端环境条件，例如高温、低温、湿气和湿度、振动、冲击等环境条件。可能的SBC或嵌入式服务器的示例可以包括例如Grizzly VL-ESU-5070或其它合适的装置。
在一些实施例中，为了支持数据科学工作负荷，可以在软件定义的网络30中的集成屋顶附件11内以与CPU大致相同的方式部署流水线和模型图形处理单元(GPU)。支持高密度GPU的示例性SBC可以包括例如Nvidia Jetson Nano或其它合适的装置。
在一些实施例中，集成屋顶附件11之内和之间的软件定义的网络30可以与电源一起被包括在内。在一些实施例中，可以采用低功率装置，例如类似于智能手机和其它移动装置中使用的片上系统。因此，可以经由例如机载电池、安装到与集成屋顶附件11相同的屋顶或作为集成屋顶附件11上的盖18的光伏面板来提供电力。然而，在一些实施例中，为了实现5G信号的更大范围和稳定性，可以采用用于更强大的SDR 31的高功率部件。因此，在一些实施例中，集成屋顶附件11可以经由例如AC-DC(AC/DC)转换器直接连接到主电源，或者连接到安装在屋顶上或附近或两者上的较大尺度的太阳能阵列。
在一些实施例中，各种部件和装置(包括有5G能力的计算装置和有5G能力的集成屋顶附件11)可以包括或者部分或整个并入至少一个个人计算机(PC)、膝上型计算机、超级笔记本计算机、平板电脑、触摸垫、便携式计算机、手持计算机、掌上计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、组合式蜂窝电话/PDA、电视、智能设备(例如，智能手机、智能平板电脑或智能电视)、移动装置、消息传递设备、数据通信设备等。
如本文所使用的，术语“移动装置”等可以指任何便携式电子装置，其可以或可以不利用位置跟踪功能(例如，MAC地址、网际协议(IP)地址等)来启用。例如，移动电子装置可以包括但不限于移动电话、个人数字助理(PDA)、BlackberryTM、寻呼机、智能手机、智能手表或任何其他合理的移动电子装置。
硬件元件的示例可以包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。在一些实施例中，所述一个或多个处理器可以实施为复杂指令集计算机(CISC)或精简指令集计算机(RISC)处理器；x86指令集兼容处理器、多核或任何其他微处理器或中央处理单元(CPU)。在各种实施方式中，一个或多个处理器可以是双核处理器、双核移动处理器等。
在一些实施例中，处理装置可以包括任何类型的数据处理能力，例如硬件逻辑电路，例如专用集成电路(ASIC)和可编程逻辑，或例如计算装置，例如包括可编程微处理器的微型计算机或微控制器。在一些实施例中，处理装置可以包括由微处理器提供的数据处理能力。在一些实施例中，微处理器可以包括存储器、处理、接口资源、控制器和计数器。在一些实施例中，微处理器还可以包括存储在存储器中的一个或多个程序。
软件的示例可以包括软件部件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、功能、方法、程序、软件接口、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或其任何组合。确定使用硬件元件和/或软件元件实施实施例可以根据任何数目的因素而变化，例如所需计算速率、功率水平、耐热性、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度和其它设计或性能约束。
在一些实施例中，如本文详述的，本公开中本发明示范性基于计算机的系统/平台、本发明示范性基于计算机的装置和/或本发明示范性基于计算机的部件中的一者或多者可以获得、操纵、传输、存储、变换、生成和/或输出任何数字对象和/或数据单元(例如，来自特定应用程序的内部和/或外部)，所述数字对象和/或数据单元可以是任何合适的形式，例如，但不限于文件、通信录、任务、电子邮件、推特、地图、整个应用程序(例如，计算器)等。在一些实施例中，如本文详述的，本公开中本发明示范性基于计算机的系统/平台、本发明示范性基于计算机的装置和/或本发明示范性基于计算机的部件中的一者或多者可以跨各种计算机平台中的一个或多个实施，所述计算机平台例如是但不限于：(1)AmigaOS、AmigaOS 4；(2)FreeBSD、NetBSD、OpenBSD；(3)Linux；(4)Microsoft Windows；(5)OpenVMS；(6)OS X(Mac OS)；(7)OS/2；(8)Solaris；(9)Tru64 UNIX；(10)VM；(11)Android；(12)Bada；(13)BlackBerry OS；(14)Firefox OS；(15)Ios；(16)Embedded Linux；(17)Palm OS；(18)Symbian；(19)Tizen；(20)WebOS；(21)Windows Mobile；(22)Windows Phone；(23)AdobeAIR；(24)Adobe Flash；(25)Adobe Shockwave；(26)用于无线的二进制运行环境(BREW)；(27)Cocoa(API)；(28)Cocoa Touch；(29)Java Platforms；(30)JavaFX；(31)JavaFXMobile；(32)Microsoft XNA；(33)Mono；(34)Mozilla Prism、XUL和XULRunner；(35).NETFramework；(36)Silverlight；(37)Open Web Platform；(38)Oracle Database；(39)Qt；(40)SAP NetWeaver；(41)Smartface；(42)Vexi；和/或(43)Windows Runtime。
在一些实施例中，本公开的集成屋顶附件11的装置和部件可以被配置成利用可以代替软件指令或与软件指令组合使用的硬连线电路来实施符合本公开的原理的特征。因此，符合本公开的原理的实施方式不限于硬件电路和软件的任何特定组合。例如，各种实施例可以通过许多不同方式体现为软件部件，例如但不限于独立软件包、软件包的组合，或者可以是作为“工具”并入较大软件产品中的软件包。
例如，根据本公开的一个或多个原则专门编程的示范性软件可以从网络，例如网站，作为独立产品或作为插件包下载，以安装在现有软件应用程序中。
例如，根据本公开的一个或多个原则专门编程的示范性软件也可以作为客户端-服务器软件应用程序或作为支持web的软件应用程序被提供。例如，根据本公开的一个或多个原理专门编程的示范性软件也可以体现为安装在硬件装置上的软件包。
在一些实施例中，例如MEC 32等集成屋顶附件11的各种装置和部件可以被配置成输出到本公开的不同且具体编程的图形用户界面实施方式(例如，桌面、web应用程序等)。在本公开的各种实施方式中，最终输出可以显示在显示屏上，所述显示屏可以是但不限于计算机的屏幕、移动装置的屏幕等。在各种实施方式中，显示器可以是全息显示器。在各种实施方式中，显示器可以是可以接收视觉投影的透明表面。此类投影可以传达各种形式的信息、图像和/或对象。例如，此类投影可以是用于移动增强现实(MAR)应用的视觉叠图。
图4A描绘了根据本说明书的实施例的各个方面从集成屋顶附件11的天线431发射的示例性5G传输信号。
在一些实施例中，如上所述，由于诸如波束形成和天线形状的因素，5G天线在本质上可以是定向的。因此，天线431可以在圆锥形“视场”(FOV)中发射信号432，在该视场内是天线431能够定向波束形成信号432的角束转向范围433。信号432被形成为波束，并且可以在天线的FOV的极限内在任何方向上发射。在一些实施例中，天线431可以具有由波束转向范围433限定的FOV，例如在相对于天线431的表面的法向入射约45度、60度、70度或80度内的入射角内或其它入射角内。因此，波束转向范围433可以覆盖跨越例如90、120、140、160的入射角或从天线431发射的波束形成5G信号的其它合适的入射角范围。
图4B描绘了根据本说明书的实施例的各个方面相对于结构的屋顶的各种集成屋顶附件天线放置。
如上所述，由于波束形成5G信号施加的定向本质，物理区域中信号覆盖的有效性受到5G天线的取向和位置的影响。因此，集成屋顶附件11和相关联的天线可以安装在屋顶43上作为各种位置和取向中的一个或多个中的屋顶附件，以最佳地适应环境。
在一些实施例中，集成屋顶附件11可以包括共面集成屋顶附件431a。共面集成屋顶附件431a是屋顶附件形状的封装，其安装在结构40的屋顶43上的传统屋顶附件或屋顶材料旁边。例如，共面集成屋顶附件431a可以具有与家庭住宅的盖板匹配的形状，从而形成屋顶的盖板或集成盖板。因此，共面集成屋顶附件431a的顶表面可以与周围屋顶材料共面。
在一些实施例中，共面集成屋顶附件431a可以具有比周围屋顶材料更大的厚度。在这种情况下，共面集成屋顶附件431a可以插入到屋顶43内的凹部中，使得共面集成屋顶附件431a的顶表面在屋顶43的顶表面上方的某一高度处，该高度与周围屋顶材料的顶表面共面。然而，在一些实施例中，共面集成屋顶附件431a可以安装在屋顶43的顶表面上，使得共面集成屋顶附件431a的顶表面上升到屋顶43的顶表面上方的某一高度，所述高度高于屋顶43的顶表面上方的周围屋顶材料的高度。
在一些实施例中，共面集成屋顶附件431a可以具有与屋顶43大致齐平的优点，从而提供业主或建筑物所有者将发现较少令人反感并且因此更有可能安装的分立装置。然而，屋顶43斜坡的角度将共面集成屋顶附件431a的天线的法向入射角向上定向。因此，由于共面集成屋顶附件431a的波束转向范围433是有限的，因此可以朝向地面上的装置投射波束形成信号的波束转向范围433的部分减小，从而导致可由共面集成屋顶附件431a覆盖的面积减少。实际上，在屋顶水平的情况下，波束转向范围433甚至可能不朝向其它集成屋顶附件延伸，因为法向入射将竖直地指向天空。
类似地，可以采用屋脊通风口集成屋顶附件431c或前或后面墙板集成屋顶附件431b，所述屋脊通风口集成屋顶附件可以凹入到结构40的表面中或安装在结构40的表面上以实现小外形和分立安装。然而，类似于共面集成屋顶附件431a，5G天线的定向性质导致由波束转向范围433提供的视线减少，从而减小了覆盖率。屋脊通风口集成屋顶附件431c可以具有更好的覆盖率，因为它可以被配置成具有两个天线部分，其中每个部分与屋脊每一侧上的屋顶43的斜坡对准，从而使波束转向范围433倍增。然而，每个天线部分仍可能具有对地面的减少的视线，有5G能力的装置可能位于地面，从而减小了该区域中的有效覆盖率。
在一些实施例中，为了减轻由于定向安装共面集成屋顶附件431a、墙板集成屋顶附件431b和屋脊通风口集成屋顶附件431c而导致的覆盖率损失，可以在单个屋顶(5G小区站点)上使用多个屋顶附件。例如，共面集成屋顶附件431a可以安装在屋顶43的每个屋顶斜坡上，并且墙板集成屋顶附件431b安装于在结构的每一侧上或在作为墙板的一部分在屋顶斜坡之间延伸的结构的每个面上。在一些实施例中，替代一个或多个共面集成屋顶附件431a、一个或多个墙板集成屋顶附件431b或除此之外，一个或多个屋脊通风口集成屋顶附件431c可以安装在屋顶43的屋脊通风口中。因此，来自各种屋顶附件的天线在多个方向上成角度，以提供重叠的波束转向范围433，以在结构43周围的区域中增大覆盖率。
此外，在一些实施例中，各种屋顶附件可以集成到网状网络或公共软件定义的网络中，例如上述软件定义的网络30中。因此，屋顶附件可以共享计算和存储资源，并且像聚合系统那样运行。
附加地或替代地，共面集成屋顶附件431a和墙板集成屋顶附件431b中的每一个可以仅是天线，或仅是软件定义的无线电设备，例如上述天线313和SDR 31。每个共面集成屋顶附件431a和墙板集成屋顶附件431b可以与屋脊通风口中的中心屋顶附件对接，以集中屋脊通风口集成屋顶附件431c中的计算、存储和用户接入无线电设备。因此，每个集成屋顶附件可以代表集成屋顶附件11的可以单独地拆卸并施加到屋顶43的各个部分以优化覆盖的模块化部件，而包括集中资源的控制模块可以位于屋脊通风口中接近于结构40内的电力和基础设施的通路处。
在一些实施例中，可以采用在地面和屋顶43上方沿竖直方向上从屋顶向上延伸的竖直附接集成屋顶附件431d。在一些实施例中，竖直附接集成屋顶附件431d可以具有多个竖直取向的面，每个面相对于天线具有水平入射角。例如，竖直附接集成屋顶附件431d可以具有盒式配置，具有四个竖直面，每个竖直面都包括天线。然而，可以使用任何数目的面，例如2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个面。在一些实施例中，面可以围绕中心点径向地布置，使得面的组合形成棱柱形状。在一些实施例中，每个面的竖直取向的边缘可以邻接每个相邻面的竖直取向边缘以形成封闭棱柱。
在一些实施例中，面的数目可以取决于每个天线的波束转向范围433。例如，在波束转向范围433包括90度范围(例如，相对于法向入射45度的最大入射角)的情况下，竖直附接集成屋顶附件431d可以配置有四个天线，使得在一个天线的波束转向范围433结束的情况下，相邻天线的波束转向范围433开始。
在一些实施例中，不是面的棱柱布置，竖直附接集成屋顶附件431d可以使用向下向地面成角度的三角形或梯形面，使得面的组合形成上下颠倒的锥体。这种面的布置将每个天线的波束转向范围433定向为覆盖地面的较大区域，从而增大竖直附接屋顶附件431d的有效覆盖率。可以选择面的角度来平衡地面的覆盖率与其他结构40的覆盖率，以与其他集成屋顶附件11通信。这样一来，面可被取向成使得波束转向范围433可以包括范围的竖直极限，所述竖直极限延伸到水平面上方的某一角度，所述角度突出在竖直附接集成屋顶附件431d的信号范围内的最高集成屋顶附件11上方。
在一些实施例中，竖直附接集成屋顶附件431d的每个面可以包括天线313和/或SDR 31。在一些实施例中，例如MEC 32、计算332和存储装置331等电子部件以及任选地SDR31和其它电子部件可以容纳在相对于各面的中央位置并且在所有面之间共享的电子隔室(例如，电子隔室20)中。电子隔室可以在屋顶43上方竖直延伸，由竖直附接集成屋顶附件431d的面包封。因此，可以减少处理部件，并且竖直附接集成屋顶附件431d可以针对任何数目的天线进行模块化，但只需要一个中央计算资源枢纽。
然而，竖直附接集成屋顶附件431d也可以或者替代地是配置成单个软件定义的网络30以在每个屋顶附件之间共享资源的多个集成屋顶附件11的组合。这种布置实现了竖直附接集成屋顶附件431d的更少个体零件以及容易即插即用的构造，以及处理和存储冗余。
实际上，在一些实施例中，竖直附接集成屋顶附件431d可以通过将多个墙板集成屋顶附件431b或共面集成屋顶附件431a布置成上述面的棱柱或锥体布置来形成。类似地，屋脊通风口集成屋顶附件431c可以是布置成匹配屋顶的屋脊形状的两个或更多个共面集成屋顶附件431a或墙板集成屋顶附件431b。因此，无论使用哪种屋顶附件定位，都可以采用相同的集成屋顶附件11零件，指示在屋顶43上具有不同布置和位置，从而减少集成屋顶附件11的型号数目和形状因子数目，因此降低制造复杂性和成本。
在一些实施例中，无论位置如何，每个集成屋顶附件431a、431b、431c和431d可以被配置成经由屋脊通风口从结构40访问资源。例如，屋顶附件可以包括用于连接到主电源、屋顶式太阳能电力、结构内联网、硬线回传网络(例如，光纤布线)以及经由屋脊通风口穿过结构40的其它资源的线路或线缆。
图5示出了根据本说明书的实施例的各个方面使用安装在家庭住宅屋顶上的集成屋顶附件的示例性5G网状网络。
在一些实施例中，由于5G信号是定向的(参见上文所描述的波束形成)，因此在区域中的天线放置可能影响5G信号的稳定性和强度，因为5G信号可能取决于最清晰的视线以进行最佳可能的通信。这样一来，用于结构到结构的屋顶放置和结构上的放置可能影响信号的完整性和强度。
在一些实施例中，每个家庭40a、40b和40c分别配备有有5G能力的集成屋顶附件31a、31b和31c。集成屋顶附件31a、31b和31c可以提供至少两种形式的通信：网状网络，通过每个集成屋顶附件31a、31b和31c之间的信号实现信息共享(用虚线表示)；以及计算装置通信，将5G信号提供至计算装置，例如有5G能力的车辆45(用虚线表示)。
为了在存在障碍物的情况下向用户提供可靠的连接，可以构建具有天线31a到31c的冗余的毫米波接入点网络。可能存在足够的冗余，使得在LOS阻塞的情况下，可以经由另一个装置(例如，从天线31a到天线31b或31c)快速地重新路由有5G能力的装置的网络连接。在这种毫米波接入点网络或网状网络中，可以协调接入点集群(例如，集成屋顶附件31a、31b和31c)以提供与有5G能力的装置的不间断连接。通过使用此类接入点集群，网络可以克服由于障碍物造成的无线电链路阻塞。
在一些实施例中，网状网络或家庭间通信支持网络管理、维护和到运营商的回传通信。在一些实施例中，每个结构或家庭40a、40b和40c可以在结构消失或存在返回运营商的更好路径的情况下维持与尽可能多的结构的通信。因此，在一些实施例中，可以在有5G能力的集成屋顶附件31a、31b和31c的网络内动态地管理从计算装置返回到回传基础设施的数据传输。例如，车辆45的基本数据连接可以由家庭40b提供，因为具有指向车辆45的视线(LOS)的集成屋顶附件31b和31c可以彼此通信以确定集成屋顶附件31b具有更强的连接，并且因此具有更大的信号强度和集成完整性，从而获得更大的速度、更大的稳定性以及降低的错误率和漏码。
如上所述，毫米波网络中每个有5G能力的装置(例如，车辆45、智能手机、计算机、WiFi热点以及其他有5G能力的装置)可以由集成屋顶附件31a、31b和31c的集群来提供服务。在一些实施例中，基于哪个集成屋顶附件31a、31b和31c可以由装置接入，可以选择集成屋顶附件31a、31b和31c作为计算装置的集群集合的成员。
在一些实施例中，如果装置可以经由集成屋顶附件31a、31b和31c接收信标波形，则每个集成屋顶附件31a、31b和31c可以被视为是可接入的。例如，在一些实施例中，可以在例如每个家庭住宅40a、40b和40c的建筑物的顶部安装具有毫米波能力的集成屋顶附件11。由于毫米波频带内的阴影损失特性，如果车辆45与接入点之间的视线(LOS)被障碍物阻挡，则例如有5G能力的车辆45的计算装置与服务接入点，即天线31b和/或天线31c之间的无线电链路将很可能中断。例如，当车辆45近距离通过具有另一天线31a的另一建筑物时，LOS可能被屋顶43a破坏，或者天线31a可能不具有角范围以将波束形成信号定向到车辆45的位置。类似地，当行人(带着有5G能力的装置)沿着人行道行走时，行人的LOS可能被固定障碍物(例如树木)阻挡，或可能被移动障碍物(例如大型卡车)阻挡，或可能被其它行人阻挡。在校园庭院或旅游热点，LOS阻挡可能是由人群造成的。其它类型的LOS阻挡可能由用户运动引起，例如由手或身体旋转引起。
在一些实施例中，在集成屋顶附件31a、31b和31c中，可以选择一个特定的集成屋顶附件(例如，集成屋顶附件31b)作为该装置(例如车辆45)的服务集成屋顶附件31b，以防止或最小化阻挡和其它中断。在一些实施例中，车辆45可以选择服务集成屋顶附件，和/或网状网络中的集成屋顶附件31a、31b或31c可以基于测试信号的强度和稳定性使用例如信标波形协作地识别服务屋顶附件。例如，为了选择用于为车辆45或其它装置服务的集成屋顶附件，信标波形可以是广播信标或扫掠波束信标，其接收具有高于某一阈值或高于每个其他集成屋顶附件31a、31b和31c的信标波形的信噪比(SNR)阈值。装置对集成屋顶附件31a、31b和31c的可接入性信息可以指示最佳，例如，发射和接收波束权重、天线极化(例如，水平、竖直或圆形)和对应信号强度。具有最大信号强度和稳定性的发射和接收天线权重可以确定多元件天线阵列的天线定向性。天线权重可以使用模拟、数字或混合实施方式来实现。定向天线的其它实施方式也可以由本说明书支持。例如，电介质透镜天线可以通过类似于光学透镜聚焦光的方式的衍射来聚焦毫米波能量。通过配置交换馈送元件来控制电介质透镜天线的天线定向性。
在一些实施例中，例如，当车辆45物理地移动通过网络时，可以通过选择用于与集成屋顶附件31a、31b和31c中的每一个进行下行链路(DL)和上行链路(UL)通信的最佳波束来维持波束同步。基于例如由集成屋顶附件31a、31b和31c或车辆45或两者检测到的信号特性，可以随着阴影、阻挡和到车辆45的距离的改变而维持或改变服务集成屋顶附件。例如，可以针对信号的强度和完整性，例如，每1毫秒(ms)、10ms、100ms、250ms、500ms、1秒、5秒、10秒或以其它测试频率，测试服务屋顶附件。
在一些实施例中，为了最大化由来自集成屋顶附件31a、31b和31c的信号覆盖的区域，集成屋顶附件31a、31b和31c可以安装到相应屋顶43a、43b和43c上，处于最佳屋顶配置中，例如上文参照图5描述的配置。在一些实施例中，竖直配置431d可以提供最大角覆盖率。
在一些实施例中，网状网络可以通过例如实行边界网关协议(BGP)来支持回传。BGP可以支持大型网络的快速路由交换。另外，BGP可以充当5G无线、4G/LTE/5G(lite)和有线网络之间的路由网桥。然而，可以替代地或另外地采用其它合适的路由协议。
图6描绘了说明包括住宅邻里的本说明书的实施例的图示。基于统计数据和采样，将屋顶材料安装在美国三个家庭中的其中一家上。分布可能多于或小于3家中的1家。通常，当安装屋顶轨道时，承包商会为大多数房屋的屋顶选择某一品牌的屋顶附件。
家庭上的圆形表示具有集成屋顶附件11的结构。图示的底部有两个用于5G屋顶附件网络的因特网接入源：结构A，其直接连接到返回运营商的光纤，另一个是超级小区，其通过无线回传连接到结构A和B。
对于结构A，基本回传和因特网接入可以由直接连接的光纤提供。辅助回传和因特网接入将由无线超级小区提供。结构A的三级网络接入将来自无线连接到超级小区的结构B。
结构A、B和C以及具有圆形的其它结构表示并参与5G屋顶附件网状网络。每个蓝点/结构将有通往运营商网络和服务外加因特网的多个动态路径/连接。
现在将参考以下编号的条款来描述本公开的至少一些方面。
条款1.一种系统，包括：
安装在第一屋顶上的至少一个第一集成屋顶附件，其中，所述至少一个第一集成屋顶附件包括：
i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，
ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第一处理器和至少一个第一非暂态存储装置的第一边缘计算装置，所述第一非暂态存储装置具有第一软件以操作与所述至少一个第一收发器通信的第一边缘计算装置，以及
iv)至少一个第一电源；
安装在第二屋顶上的至少一个第二集成屋顶附件，其中，所述至少一个第二集成屋顶附件包括：
i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第二处理器和至少一个第二非暂态存储装置的第二边缘计算装置，所述第二非暂态存储装置具有第二软件以操作与所述至少一个第二收发器通信的第二边缘计算装置，以及
iv)至少一个第二电源；
安装在第三屋顶上的至少一个第三集成屋顶附件，其中，所述至少一个第三集成屋顶附件包括：
i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第三处理器和至少一个第三非暂态存储装置的第三边缘计算装置，所述第三非暂态存储装置具有配置成操作与所述至少一个第三收发器通信的第三边缘计算装置的第三软件，以及
iv)至少一个第三电源；
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件被配置成在执行时使所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用所述毫米波频率信号的5G网络；并且
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使所述5G网络与至少一个计算装置通信。
条款2.一种方法，包括：
由至少一个第一集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第一处理器控制至少一个第一收发器，以使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号；
其中，所述至少一个第一集成屋顶附件安装在第一屋顶上；
控制所述至少一个第一收发器、至少一个第一电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由至少一个第二集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第二处理器控制至少一个第二收发器，以使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号；
其中，所述至少一个第二集成屋顶附件安装在第二屋顶上；
控制所述至少一个第二收发器、至少一个第二电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由至少一个第三集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第三处理器控制至少一个第三收发器，以使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号；
其中，所述至少一个第三集成屋顶附件安装在第三屋顶上；
控制所述至少一个第三收发器、至少一个第三电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由所述至少一个第一处理器、所述至少一个第二处理器和所述至少一个第三处理器产生使用所述毫米波频率信号的5G网络；并且
使所述网络通过所述至少一个第一处理器、所述至少一个第二处理器和所述至少一个第三处理器与至少一个计算装置通信。
条款3.一种方法，包括：
获得至少一个第一集成屋顶附件，所述至少一个第一集成屋顶附件包括：
i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，
ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第一处理器和至少一个具有软件的第一非暂态存储装置的第一边缘计算装置；
在第一屋顶上安装所述至少一个第一集成屋顶附件；
获得至少一个第二集成屋顶附件，所述至少一个第二集成屋顶附件包括：
i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第二处理器和至少一个具有软件的第二非暂态存储装置的第二边缘计算装置；
在第二屋顶上安装所述至少一个第二集成屋顶附件；
获得至少一个第三集成屋顶附件，所述至少一个第三集成屋顶附件包括：
i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第三处理器和至少一个具有软件的第三非暂态存储装置的第三边缘计算装置；
在第三屋顶上安装所述至少一个第三集成屋顶附件；
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件被配置成在执行时使所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用所述毫米波频率信号的5G网络；并且
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使所述5G网络与至少一个计算装置通信。
条款4.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件或至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个集成到至少一个修改的光伏模块中。
条款5.根据条款4所述的系统和方法，其中，至少一个修改的光伏模块包括至少一个光伏面板。
条款6.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，至少一个第一收发器、至少一个第二收发器或至少一个第三收发器中的至少一个包括软件定义的无线电模块。
条款7.根据条款6所述的系统和方法，其中，软件定义的无线电模块包括虚拟防火墙。
条款8.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，5G网络是根据开放系统互连(OSI)模型定义的。
条款9.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，至少一个第一集成屋顶附件还包括：
隔室，所述隔室保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置；
其中，所述隔室的一部分包括屋顶材料；以及
连接到所述隔室并且连接到所述第一屋顶的框架。
条款10.根据条款9所述的系统和方法，其中，隔室在第一屋顶上方竖直延伸。
条款11.根据条款9所述的系统和方法，其中，框架安装到第一屋顶的屋脊通风口中。
条款12.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，至少一个第一集成屋顶附件还包括：
盖板，所述盖板保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
条款13.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，至少一个第一电介质天线是多个第一电介质天线。
条款14.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，至少一个第一集成屋顶附件还包括：
墙板，所述墙板保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
条款15.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，第一软件、第二软件或第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使5G网络与至少一个有客户接入无线电能力的计算装置通信。
条款16.根据条款15所述的系统和方法，其中，有客户接入无线电能力的装置包括WiFi通信模块。
条款17.根据条款1至3所述的系统和方法：
其中，至少一个第一集成屋顶附件包括第一数据存储装置和第一计算装置；
其中，至少一个第二集成屋顶附件包括第二数据存储装置和第二计算装置；
其中，至少一个第三集成屋顶附件包括第三数据存储装置和第三计算装置；并且
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件被配置成在执行时使所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成跨所述5G网络的分布式数据中心。
条款18.根据条款1至3所述的系统和方法，还包括回传网络和至少一个第一集成屋顶附件、至少一个第二集成屋顶附件或至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个之间的光纤连接。
条款19.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，5G网络是网状网络。
条款20.根据条款1至3所述的系统和方法，还包括光伏面板阵列；并且
其中，所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件或所述至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个由所述光伏面板阵列供电。
条款21.根据条款1至3所述的系统和方法，进一步包括经由屋脊通风口的主电源连接；并且
其中，所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件或所述至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个由所述主电源连接供电。
现在将参考以下附加编号条款来描述本公开的至少一些方面。
条款1.一种系统，包括：
安装在第一屋顶上的第一多个集成屋顶附件，其中，第一多个集成屋顶附件包括：
i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，
ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第一处理器和至少一个第一非暂态存储装置的第一边缘计算装置，所述第一非暂态存储装置具有第一软件以操作与所述至少一个第一收发器通信的第一边缘计算装置，以及
iv)至少一个第一电源；
安装在第二屋顶上的第二多个集成屋顶附件，其中，第二多个集成屋顶附件包括：
i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第二处理器和至少一个第二非暂态存储装置的第二边缘计算装置，所述第二非暂态存储装置具有第二软件以操作与所述至少一个第二收发器通信的第二边缘计算装置，以及
iv)至少一个第二电源；
安装在第三屋顶上的第三多个集成屋顶附件，其中，第三多个集成屋顶附件包括：
i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第三处理器和至少一个第三非暂态存储装置的第三边缘计算装置，所述第三非暂态存储装置具有配置成操作与所述至少一个第三收发器通信的第三边缘计算装置的第三软件，以及
iv)至少一个第三电源；
其中，第一软件、第二软件和第三软件被配置成在执行时使第一多个第一集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用毫米波频率信号的计算机网络；并且
其中，第一软件、第二软件和第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使计算机网络与至少一个计算装置通信。
条款2.一种方法，包括：
由至少一个第一多个集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第一处理器控制至少一个第一收发器，以使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号；
其中，所述第一多个集成屋顶附件安装在第一屋顶上；
控制所述至少一个第一收发器、至少一个第一电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由至少一个第二多个集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第二处理器控制至少一个第二收发器，以使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号；
其中，所述第二多个集成屋顶附件安装在第二屋顶上；
控制所述至少一个第二收发器、至少一个第二电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由至少一个第三多个集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第三处理器控制至少一个第三收发器，以使用至少一个5G协议产生毫米波频率信号；
其中，所述第三多个集成屋顶附件安装在第三屋顶上；
控制所述至少一个第三收发器、至少一个第三电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由至少一个第一处理器、至少一个第二处理器和至少一个第三处理器产生使用毫米波频率信号的计算机网络；并且
使所述网络通过所述至少一个第一处理器、所述至少一个第二处理器和所述至少一个第三处理器与至少一个计算装置通信。
条款3.一种方法，包括：
获得第一多个集成屋顶附件，所述第一多个集成屋顶附件包括：
i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，
ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第一处理器和至少一个具有软件的第一非暂态存储装置的第一边缘计算装置；
将所述第一多个集成屋顶附件安装在第一屋顶上；
获得第二多个集成屋顶附件，所述第二多个集成屋顶附件包括：
i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第二处理器和至少一个具有软件的第二非暂态存储装置的第二边缘计算装置；
将所述第二多个集成屋顶附件安装在第二屋顶上；
获得第三多个集成屋顶附件，所述第三多个集成屋顶附件包括：
i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第三处理器和至少一个具有软件的第三非暂态存储装置的第三边缘计算装置；
将所述第三多个集成屋顶附件安装在第三屋顶上；
其中，第一软件、第二软件和第三软件被配置成在执行时使第一多个第一集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用毫米波频率信号的计算机网络；并且
其中，第一软件、第二软件和第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使计算机网络与至少一个计算装置通信。
条款4.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，第一多个集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件或第三多个集成屋顶附件中的至少一个集成到至少一个修改的光伏模块中。
条款5.根据条款4所述的系统和方法，其中，至少一个修改的光伏模块包括至少一个光伏面板。
条款6.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，至少一个第一收发器、至少一个第二收发器或至少一个第三收发器中的至少一个包括软件定义的无线电模块。
条款7.根据条款6所述的系统和方法，其中，软件定义的无线电模块包括虚拟防火墙。
条款8.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，计算机网络是根据开放系统互连(OSI)模型定义的。
条款9.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，第一多个集成屋顶附件还包括：
隔室，所述隔室保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置；
其中，所述隔室的一部分包括屋顶材料；以及
连接到所述隔室并且连接到所述第一屋顶的框架。
条款10.根据条款9所述的系统和方法，其中，隔室在第一屋顶上方竖直延伸。
条款11.根据条款9所述的系统和方法，其中，框架安装到第一屋顶的屋脊通风口中。
条款12.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，第一多个集成屋顶附件的至少一个集成屋顶附件还包括：
盖板，所述盖板保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
条款13.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，至少一个第一电介质天线是多个第一电介质天线。
条款14.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，第一多个集成屋顶附件的至少一个集成屋顶附件还包括：
墙板，所述墙板保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
条款15.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，第一软件、第二软件或第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使计算机网络与至少一个有客户接入无线电能力的计算装置通信。
条款16.根据条款15所述的系统和方法，其中，有客户接入无线电能力的装置包括WiFi通信模块。
条款17.根据条款1至3所述的系统和方法：
其中，第一多个集成屋顶附件包括第一数据存储装置和第一计算装置；
其中，第二多个集成屋顶附件包括第二数据存储装置和第二计算装置；
其中，第三多个集成屋顶附件包括第三数据存储装置和第三计算装置；并且
其中，第一软件、第二软件和第三软件被配置成在执行时使第一多个第一集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成跨计算机网络的分布式数据中心。
条款18.根据条款1至3所述的系统和方法，还包括回传网络和第一多个集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件或第三多个集成屋顶附件中的至少一个之间的光纤连接。
条款19.根据条款1至3所述的系统和方法，其中，计算机网络是网状网络。
条款20.根据条款1至3所述的系统和方法，还包括光伏面板阵列；并且
其中，第一多个集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件或第三多个集成屋顶附件中的至少一个由光伏面板阵列供电。
条款21.根据条款1至3所述的系统和方法，进一步包括经由屋脊通风口的主电源连接；并且
其中，第一多个集成屋顶附件、第二多个集成屋顶附件或第三多个集成屋顶附件中的至少一个由主电源连接供电。
虽然已经描述了本公开的若干实施例，但这些实施例仅是说明性的而非限制性的，并且许多修改对于本领域的普通技术人员来说可能变得显而易见。例如，本文讨论的所有尺寸仅作为示例提供，并且旨在是说明性的而不是限制性的。

Claims (30)

1.一种系统，包括：
安装在第一屋顶上的至少一个第一集成屋顶附件，其中，所述至少一个第一集成屋顶附件包括：
i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，
ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第一处理器和至少一个第一非暂态存储装置的第一边缘计算装置，所述第一非暂态存储装置具有第一软件以操作与所述至少一个第一收发器通信的第一边缘计算装置，以及
iv)至少一个第一电源；
安装在第二屋顶上的至少一个第二集成屋顶附件，其中，所述至少一个第二集成屋顶附件包括：
i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第二处理器和至少一个第二非暂态存储装置的第二边缘计算装置，所述第二非暂态存储装置具有第二软件以操作与所述至少一个第二收发器通信的第二边缘计算装置，以及
iv)至少一个第二电源；
安装在第三屋顶上的至少一个第三集成屋顶附件，其中，所述至少一个第三集成屋顶附件包括：
i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，
iii)具有至少一个第三处理器和至少一个第三非暂态存储装置的第三边缘计算装置，所述第三非暂态存储装置具有配置成操作与所述至少一个第三收发器通信的第三边缘计算装置的第三软件，以及
iv)至少一个第三电源；
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件被配置成在执行时使所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件和所述至少一个第三集成屋顶附件形成使用所述毫米波频率信号的5G网络；并且
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使所述5G网络与至少一个计算装置通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件或所述至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个集成到至少一个修改的光伏模块中。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个修改的光伏模块包括至少一个光伏面板。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个第一收发器、所述至少一个第二收发器或所述至少一个第三收发器中的至少一个包括软件定义的无线电模块。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述软件定义的无线电模块包括虚拟防火墙。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述5G网络是根据开放系统互连(OSI)模型定义的。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个第一集成屋顶附件还包括：
隔室，所述隔室保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置；
其中，所述隔室的一部分包括屋顶材料；以及
连接到所述隔室并且连接到所述第一屋顶的框架。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述隔室在所述第一屋顶上方竖直延伸。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述框架安装到所述第一屋顶的屋脊通风口中。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个第一集成屋顶附件还包括：
盖板，所述盖板保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个第一电介质天线是多个第一电介质天线。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个第一集成屋顶附件还包括：
墙板，所述墙板保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一软件、所述第二软件或所述第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使所述5G网络与至少一个有客户接入无线电能力的计算装置通信。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，有客户接入无线电能力的装置包括WiFi通信模块。
15.根据权利要求1所述的系统：
其中，所述至少一个第一集成屋顶附件包括第一数据存储装置和第一计算装置；
其中，所述至少一个第二集成屋顶附件包括第二数据存储装置和第二计算装置；
其中，所述至少一个第三集成屋顶附件包括第三数据存储装置和第三计算装置；并且
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件被配置成在执行时使所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成跨所述5G网络的分布式数据中心。
16.根据权利要求1所述的系统，还包括回传网络和所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件或所述至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个之间的光纤连接。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述5G网络是网状网络。
18.根据权利要求1所述的系统，还包括光伏面板阵列；并且
其中，所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件或所述至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个由所述光伏面板阵列供电。
19.根据权利要求1所述的系统，还包括经由屋脊通风口的主电源连接；并且
其中，所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件或所述至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个由所述主电源连接供电。
20.一种方法，包括：
获得至少一个第一集成屋顶附件，所述至少一个第一集成屋顶附件包括：
i)至少一个第一收发器，所述至少一个第一收发器被配置成使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号，
ii)与所述至少一个第一收发器电连通的至少一个第一电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第一处理器和至少一个具有软件的第一非暂态存储装置的第一边缘计算装置；
在第一屋顶上安装所述至少一个第一集成屋顶附件；
获得至少一个第二集成屋顶附件，所述至少一个第二集成屋顶附件包括：
i)至少一个第二收发器，所述至少一个第二收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第二收发器电连通的至少一个第二电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第二处理器和至少一个具有软件的第二非暂态存储装置的第二边缘计算装置；
在第二屋顶上安装所述至少一个第二集成屋顶附件；
获得至少一个第三集成屋顶附件，所述至少一个第三集成屋顶附件包括：
i)至少一个第三收发器，所述至少一个第三收发器被配置成使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号，
ii)与所述至少一个第三收发器电连通的至少一个第三电介质天线，用于根据所述至少一个5G协议来发射所述毫米波频率信号，以及
iii)具有至少一个第三处理器和至少一个具有软件的第三非暂态存储装置的第三边缘计算装置；
在第三屋顶上安装所述至少一个第三集成屋顶附件；
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件被配置成在执行时使所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件和第三多个集成屋顶附件形成使用所述毫米波频率信号的5G网络；并且
其中，所述第一软件、所述第二软件和所述第三软件中的至少一个还被配置成在执行时使所述5G网络与至少一个计算装置通信。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括将所述至少一个第一集成屋顶附件、所述至少一个第二集成屋顶附件或所述至少一个第三集成屋顶附件中的至少一个集成到至少一个修改的光伏模块中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述至少一个修改的光伏模块包括至少一个光伏面板。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个第一收发器、所述至少一个第二收发器或所述至少一个第三收发器中的至少一个包括软件定义的无线电模块。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述软件定义的无线电模块包括虚拟防火墙。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述5G网络是根据开放方法互连(OSI)模型定义的。
26.根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个第一集成屋顶附件还包括：
隔室，所述隔室保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置；
其中，所述隔室的一部分包括屋顶材料；以及
连接到所述隔室并且连接到所述第一屋顶的框架。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述隔室在所述第一屋顶上方竖直延伸。
28.根据权利要求26所述的方法，还包括将所述框架安装到所述第一屋顶的屋脊通风口中。
29.根据权利要求20所述的方法，其中，所述至少一个第一集成屋顶附件还包括：
盖板，所述盖板保持：
i)所述至少一个第一收发器，
ii)所述至少一个第一电介质天线，以及
iii)所述至少一个第一边缘计算装置。
30.一种方法，包括：
由至少一个第一集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第一处理器控制至少一个第一收发器，以使用至少一个第五代蜂窝网络(5G)协议产生毫米波(mmWave)频率信号；
其中，所述至少一个第一集成屋顶附件安装在第一屋顶上；
控制所述至少一个第一收发器、至少一个第一电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由至少一个第二集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第二处理器控制至少一个第二收发器，以使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号；
其中，所述至少一个第二集成屋顶附件安装在第二屋顶上；
控制所述至少一个第二收发器、至少一个第二电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由至少一个第三集成屋顶附件的至少一个边缘计算装置的至少一个第三处理器控制至少一个第三收发器，以使用所述至少一个5G协议产生所述毫米波频率信号；
其中，所述至少一个第三集成屋顶附件安装在第三屋顶上；
控制所述至少一个第三收发器、至少一个第三电介质天线以根据所述至少一个5G协议发射所述毫米波频率信号；
由所述至少一个第一处理器、所述至少一个第二处理器和所述至少一个第三处理器产生使用所述毫米波频率信号的5G网络；并且
使所述网络通过所述至少一个第一处理器、所述至少一个第二处理器和所述至少一个第三处理器与至少一个计算装置通信。
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