MIMO (Multiple Input Multiple Output, multi input - multi output) - metóda koordinovaných niekoľkých rádiových antén v bezdrôtových sieťových komunikácií, obyčajný v moderných domov širokopásmových routerov a mobilné siete LTE a WiMAX.
Ako to funguje?
Router Wi-Fi s technológiou MIMO používa rovnaké sieťové protokoly ako bežné jednokanálové. Poskytujú lepší výkon tým, že zlepšujú prenos a príjem dát cez bezdrôtové pripojenie. Najmä sieťová komunikácia medzi klientmi a smerovačom je organizovaná do samostatných streamov, ktoré sa prenášajú paralelne s následnou obnovou zariadenia.
MIMO technológia môže zvýšiť priepustnosť, rozsah a spoľahlivosť prenosu s vysokým rizikom rušenia od ostatných bezdrôtových zariadení.
Aplikácia v sieťach Wi-Fi
Technológia MIMO je súčasťou normy od verzie 80211 n. Jeho používanie zlepšuje výkon a dostupnosť sieťových pripojení ako konvenčné smerovače. Počet antén sa môže líšiť. Napríklad MIMO 2x2 predpokladá prítomnosť dvoch antén a dvoch vysielačov, ktoré sú schopné prijímať a prenášať dva kanály. Ak chcete využiť túto technológiu a využiť jej výhody, klientské zariadenie a smerovač musia vytvoriť medzi sebou spojenie MIMO. Dokumentácia použitého zariadenia musí byťUvádza sa, či podporuje takúto príležitosť. Ďalším jednoduchým spôsobom, ako skontrolovať, či sa táto technológia používa v sieťovom pripojení, nie je.
, SU-MIMO a MU-MIMO
Prvá generácia technológie prezentované v štandardnom 80211 N, podporovaný spôsob jedného používateľa (SU). V porovnaní s tradičnými riešeniami, keď všetky antény musia byť koordinované router pre komunikáciu s klientskym zariadením, SU-MIMO umožňuje každému z nich rozdeliť medzi rôznymi zariadení. Multiplayer (MU) MIMO technológia bola navrhnutá pre použitie v sieti Wi-Fi 80.211 ac frekvencii 5 GHz. Ak predchádzajúce norma požaduje, aby sa podarilo ich smerovačov pripojenie klienta sériovo (jeden po druhom), anténa MU-MIMO môže poskytovať komunikáciu s viac klientov súčasne. Metóda pre viacerých používateľov zlepšuje výkon zlúčenín. Aj v prípade, 80211 ac smerovač potrebnej technickej podpory hardware MIMO, existujú ďalšie obmedzenia:
podporované obmedzený počet súčasných pripojení klientskych (2-4), v závislosti na konfigurácii antény;
koordinácia antén je poskytovaná len v jednom smere - od smerovača k klientovi.
MIMO a bunková komunikácia
Táto technológia sa používa v rôznych typoch bezdrôtových sietí. Je stále viac používajú v mobilnej komunikácii (4G a 5G) v niekoľkými spôsobmi:
Sieť MIMO - koordinované signalizácia medzi základňovými stanicami;
Masívne MIMO - použitie veľkého množstva (stoviek) antén;
milimetrovvlny - použitie ultra vysokých frekvenčných pásiem, ktoré majú šírku pásma viac ako v pásmach licencovaných pre 3G a 4G.
Sieťová technológia
Aby sme pochopili, ako funguje MU-MIMO, mali by sme zvážiť, ako sa dáta s paketmi zaoberajú tradičnými bezdrôtovými smerovačmi. Dobre sa vyrovná s odosielaním a prijímaním údajov, ale iba jedným smerom. Inými slovami, môže komunikovať len s jedným zariadením naraz. Ak sa napríklad sťahuje video, nemôžete súčasne vysielať online hernú konzolu. Používateľ môže spustiť niekoľko zariadení v sieti Wi-Fi a smerovač prenáša veľmi rýchlo jednotlivé dáta. V rovnakej dobe však môže získať prístup iba k jednému zariadeniu, čo je hlavný dôvod zníženia kvality pripojenia, ak je šírka pásma Wi-Fi príliš nízka.
Keďže funguje, nevenuje si veľa pozornosti sebe. Výkonnosť smerovača, ktorý prenáša dáta do viacerých zariadení v jednom a tom istom čase, však môže byť vylepšený. Zároveň bude fungovať rýchlejšie a poskytne vám zaujímavé sieťové konfigurácie. Preto boli vývojy ako MU-MIMO, ktoré boli nakoniec zahrnuté do súčasných štandardov bezdrôtovej komunikácie. Tento vývoj umožňuje pokročilým smerovačom komunikovať s viacerými zariadeniami naraz.
Stručná história: SU versus MU
MIMO pre jedno a viac používateľov predstavujú rôzne spôsoby komunikácie smerovačov s viacerými zariadeniami. Prvý je starší. Norma SU umožňuje odosielaniea prijímať údaje naraz pre niekoľko prúdov v závislosti od počtu dostupných antén, z ktorých každý by mohol pracovať s rôznymi zariadeniami. SU bol súčasťou modernizácie 80211 n 2007 a začal postupne zavádzať nové produktové rady. Avšak, SU-MIMO bol obmedzený okrem požiadaviek na anténu. Hoci je možné pripojiť niekoľko zariadení, stále sa musia vysporiadať so smerovačom, ktorý môže pracovať iba s jedným po druhom. Rýchlosť prenosu údajov sa zvýšila, bariéry sa stali menej problémom, ale existuje veľa možností na zlepšenie. MU-MIMO je štandard vyvinutý s SU-MIMO a SDMA (viacnásobný prístup s priestorovým oddelením kanálov). Táto technológia umožňuje, aby základňová stanica komunikovala s viacerými zariadeniami, a to pomocou samostatného prúdu pre každý z nich, ako keby všetci mali vlastný smerovač. Podpora MU bola nakoniec pridaná k aktualizácii 80211 ac v roku 2013. Po niekoľkých rokoch vývoja začali výrobcovia začleniť túto funkciu do svojich produktov.
Výhody MU-MIMO
Toto je fascinujúca technológia, pretože má významný vplyv na každodenné používanie Wi-Fi bez akejkoľvek priamej zmeny šírky pásma alebo iných kľúčových bezdrôtových parametrov. Siete sú čoraz efektívnejšie. Na zabezpečenie stabilného pripojenia k prenosnému počítaču, telefónu, tabletu alebo počítaču štandard nevyžaduje prítomnosť viacerých antén v smerovači. Každé takéto zariadenie nesmie zdieľať svoj kanál MIMO s ostatnými. To je zvlášť zreteľné pri streaminguprenos videa alebo iné zložité úlohy. Rýchlosť internetu subjektívne lepšie a spoľahlivé spojenie, v skutočnosti získanie vyššej inteligencie sietí. Tiež zvyšuje počet súčasne obsluhovaných zariadení.
Obmedzenie MU-MIMO
Multiple Access technológie Network má určité obmedzenia, ktoré stoja za zmienku. Súčasná podpora štandardov 4 zariadenia, ale možno pridať ďalšie a budú musieť zdieľať tok vracia k problematike SU-MIMO. Technológia sa používa hlavne v nadväzujúcich komunikačných kanáloch a je obmedzená, pokiaľ ide o výstup. Okrem toho, MU-MIMO router by mal mať viac informácií o stave zariadení a kanálov ako predchádzajúce normy navrhnuté. To znemožňuje spravovať a odstraňovať problémy s bezdrôtovými sieťami. MU-MIMO je tiež riadené technológiou. To znamená, že 2 navzájom vedľa seba nemôžu používať rôzne kanály súčasne. Napríklad v prípade ľudí, ktorí sledovali on-line vysielanie v televízii a jeho žena prechádza ďalšie PS4 decembra do svojho Vita pomocou Remote Play, majú stále zdieľať šírku pásma. Smerovač môže poskytovať diskrétne prúdy len pre zariadenia, ktoré sú umiestnené v rôznych smeroch.
Massive MIMO
Ako postupovať smerom k bezdrôtovým sieťam z piatej generácie (5G) smartphonov a rastúci počet nových žiadostí viedlo k 100-násobnému zvýšeniu ich požadovanej šírky pásma v porovnaní s LTE. Nová masívna technológia MIMO, ktorá bola poskytnutá v posledných rokochveľa pozornosti, je určená na výrazné zvýšenie výkonu telekomunikačných sietí na bezprecedentné úrovne. S nedostatkom a vysokými nákladmi na dostupné zdroje sú operátori priťahovaní k zvýšeniu šírky pásma v pásmach pod 6 GHz. Napriek významnému pokroku je Massive MIMO ďaleko od dokonalosti. Technológia sa naďalej aktívne študuje v akademických kruhoch av priemysle, kde sa inžinieri snažia dosiahnuť teoretické výsledky s komerčne prijateľnými riešeniami. Masívna MIMO môže pomôcť vyriešiť dve kľúčové problémy - šírku pásma a pokrytie. Pre mobilných operátorov zostáva frekvenčné pásmo vzácne a relatívne drahé, ale je kľúčovou podmienkou zvýšenia rýchlosti prenosu signálu. V mestách je interval medzi základňovými stanicami spôsobený šírkou pásma a nie pokrytím, čo si vyžaduje nasadenie veľkého množstva a vedie k dodatočným nákladom. Masívne MIMO vám umožňuje zvýšiť kapacitu existujúcej siete. V oblastiach, kde je nasadenie základňových staníc spôsobené pokrytím, technológia môže zvýšiť rozsah svojich aktivít.
Koncepcia
Masívna MIMO dramaticky mení aktuálnu prax pomocou veľmi veľkého množstva koherentných a adaptívnych 4G servisných antén (stovky alebo tisíce). Pomáha zaostriť prenos a príjem energie signálu v menších oblastiach priestoru, čo výrazne zvyšuje produktivitu a energetickú účinnosť, najmä v spojení so súčasným rozsiahlym plánovanímužívateľských terminálov (desiatky alebo stovky). Metóda bola pôvodne pre TDD, ale potenciálne by mohla byť použitá aj v režime delenia frekvencie (duplex) (PDD).
MIMO technológia: Výhody a nevýhody
Výhodou tejto metódy je široké využitie lacných nízkej spotreby zložiek, zníženie latencie uľahčenie riadenia prístupu (MAC), odolnosť proti náhodnému a úmyselné rušenie. Očakáva priepustnosť závisí na distribučnom médiu, ktorá poskytuje asymptoticky ortogonálne kanály k terminálom a experimenty doteraz zistené žiadne obmedzenia v tomto ohľade. Avšak spolu s odstránením mnohých problémov existujú nové, náročné naliehavé riešenia. Napríklad, v MIMO systémov je nevyhnutné na zabezpečenie efektívnej spolupráci z mnohých malých lacných súčasťou presnosťou, zhromažďovať údaje o kanáli a pridelení zdrojov pre novo pripojených svoriek. Je tiež potrebné použiť dodatočné stupne voľnosti, poskytovať nadmerné antény na služby, znížiť vnútornú spotrebu energie, dosiahnuť celkovú energetickú účinnosť a nájsť nové scenáre nasadenia.
Zvýšenie počtu antén 4G zahrnutých do implementácie MIMO obvykle vyžaduje návštevu každej základňovej stanice na úpravu konfigurácie a odoslania. Počiatočné nasadenie sietí LTE vyžadovalo inštaláciu nového zariadenia. To umožnilo konfigurovať výstupný štandard MTE2 2x LTE. Ďalšie zmeny základňových stanícsa vyrábajú len v extrémnych prípadoch a realizácia vyššej objednávky závisí od prevádzkových podmienok. Ďalším problémom je, že operácia MIMO vedie k úplne inému správaniu v sieti ako predchádzajúci systém, čo vytvára určitú neistotu v plánovaní. Preto prevádzkovatelia majú tendenciu používať najprv iný vývoj, najmä ak môžu byť vrátené aktualizáciou softvéru.
