В светлината на пускането на нови безжични устройства с поддръжка на технологията MU-MIMO, по-специално с пускането на UniFi AC HD (UAP-AC-HD), има нужда да се изясни какво е това и защо старият хардуер не поддържа тази технология.

Какво е 802.11ac?

Стандартът 802.11ac е трансформация на безжична технология, която заменя предишното поколение под формата на стандарта 802.11n.

Появата на 802.11n трябваше да позволи на бизнеса да използва тази технология навсякъде като алтернатива на конвенционалната кабелна връзка за работа вътре локална мрежа(LAN).

802.11ac е следващата стъпка в еволюцията на безжичните технологии. Теоретично новият стандарт може да осигури скорост на трансфер на данни до 6,9 Gbps в честотната лента от 5 GHz. Това е 11,5 пъти повече от обхвата на 802.11n предаване на данни.

Новият стандарт се предлага в две версии: Wave 1 и Wave 2. По-долу можете да намерите сравнителна таблица за текущите стандарти.

Каква е разликата между вълна 1 и вълна 2?

Продуктите 802.11ac Wave 1 са на пазара от средата на 2013 г. Новата редакция на стандарта се базира на предишна версиястандартен, но с някои много съществени промени, а именно:

• Подобрена производителност от 1,3 Gbps до 2,34 Gbps;
• Добавена поддръжка за Multi User MIMO (MU-MIMO);
• Разрешено е използването на широки канали в 160 MHz;
• Четвърти пространствен поток (Spatial Stream) за по-голяма производителност и стабилност;
• Повече канали в обхвата 5GHz;

Какви точно са подобренията на Wave 2 за истинския потребител?

Увеличаването на честотната лента има положителен ефект върху приложенията, които са чувствителни към честотната лента и забавянията в мрежата. Това е предимно предаване на поточно гласово и видео съдържание, както и увеличаване на гъстотата на мрежата и увеличаване на броя на клиентите.

MU-MIMO предоставя големи възможности за развитие на "Интернет на нещата" (Internet of Things, IoT), когато един потребител може да свърже няколко устройства едновременно.

Технологията MU-MIMO позволява множество едновременни низходящи потоци, предоставяйки едновременна услуга на множество устройства наведнъж, което подобрява производителността на мрежата като цяло. MU-MIMO също има положителен ефект върху латентността, осигурявайки по-бърза връзка и цялостно клиентско изживяване. В допълнение, характеристиките на технологията ви позволяват да свържете към мрежата още по-голям брой едновременни клиенти, отколкото в предишната версия на стандарта.

Използването на ширина на канала от 160 MHz изисква определени условия (ниска мощност, ниско ниво на шума и т.н.) и каналът може да осигури огромно увеличение на производителността при предаване на големи количества данни. За сравнение, 802.11n може да осигури до 450Mbps скорост на канала, по-новият 802.11ac Wave 1 до 1,3Gbps, докато 802.11ac Wave 2 с канал от 160MHz може да осигури до 2,3Gbps скорост на канала.

В предишното поколение на стандарта беше разрешено използването на 3 приемо-предавателни антени, новата версия добавя 4-ти поток. Тази промяна подобрява обхвата и стабилността на връзката.

Има 37 канала в честотната лента от 5 GHz, използвани по целия свят. Някои държави имат ограничен брой канали, други не. 802.11ac Wave 2 позволява повече канали, което позволява на повече устройства да работят едновременно на едно място. Освен това са необходими повече канали за широки канали от 160 MHz.

Има ли нови канални скорости в 802.11ac Wave 2?

Новият стандарт наследява стандартите, въведени след първото издание. Както и преди, скоростта зависи от броя на потоците и ширината на канала. Максималната модулация остана непроменена - 256 QAM.

Ако по-рано скоростта на канала от 866,6 Mbps изискваше 2 потока и ширина на канала 80 MHz, сега тази скорост на канала може да бъде постигната само с един поток, като същевременно се увеличи скоростта на канала с два - от 80 на 160 MHz.

Както можете да видите, не са настъпили големи промени. Във връзка с поддръжката на 160 MHz канали се увеличиха и максималните скорости на канала - до 2600 Mbps.

На практика реалната скорост е приблизително 65% от канала (PHY Rate).

Използвайки 1 поток, 256 QAM модулация и 160 MHz канал, можете да постигнете реална скорост от около 560 Mbps. Съответно, 2 потока ще осигурят скорост на обмен от ~1100 Mbps, 3 потока - 1,1-1,6 Gbps.

Какви ленти и канали използва 802.11ac Wave2?

На практика Waves 1 и Waves 2 работят изключително в честотната лента от 5 GHz. Честотният диапазон подлежи на регионални ограничения, обикновено се използват лентите 5,15-5,35 GHz и 5,47-5,85 GHz.

В САЩ честотна лента от 580 MHz е разпределена за 5 GHz безжични мрежи.

802.11ac, както и преди, може да използва канали на 20 и 40 MHz, като в същото време може да се постигне добра производителност, използвайки само 80 MHz или 160 MHz.

Тъй като на практика далеч не винаги е възможно да се използва непрекъсната лента от 160 MHz, стандартът предвижда режим 80 + 80 MHz, който ще раздели лентата от 160 MHz на 2 различни ленти. Всичко това добавя повече гъвкавост.

Моля, обърнете внимание, че стандартните канали за 802.11ac са 20/40/80 MHz.

Защо има две вълни на 802.11ac?

IEEE внедрява стандартите на вълни с напредването на технологиите. Този подход позволява на индустрията незабавно да пусне нови продукти, без да чака тази или онази функция да бъде финализирана.

Първата вълна на 802.11ac осигури значителна крачка напред от 802.11n и постави основите за бъдещи разработки.

Кога да очакваме 802.11ac Wave 2 продукти?

Според първоначалните прогнози на анализаторите първите продукти на потребителско ниво трябваше да бъдат пуснати в продажба още в средата на 2015 г. Корпоративните и операторските решения от по-високо ниво обикновено излизат със закъснение от 3-6 месеца, точно както беше при първата вълна на стандарта.

Както потребителските, така и търговските оценки обикновено се пускат преди WFA (Wi-Fi Alliance) да започне сертифицирането (втората половина на 2016 г.).

Към февруари 2017 г. броят на устройствата, поддържащи 802.11ac W2, не е толкова голям, колкото бихме искали. Особено от Mikrotik и Ubiquit.

Ще се различават ли значително устройствата от Wave 2 от Wave 1?

В случая с новия стандарт се запазва общата тенденция от предходните години - смартфоните и лаптопите се произвеждат с 1-2 потока, 3 потока са предназначени за по-взискателни задачи. Няма практически смисъл да се прилага пълната функционалност на стандарта на всички устройства.

Съвместима ли е Wave 1 с Wave 2?

Първата вълна позволява 3 потока и канали до 80 MHz, в тази част клиентските устройства и точките за достъп са напълно съвместими.

За да се реализират функциите от второ поколение (160 MHz, MU-MIMO, 4 потока), както клиентското устройство, така и точката за достъп трябва да поддържат новия стандарт.

Следващото поколение точки за достъп са съвместими с 802.11ac Wave 1, 802.11n и 802.11a клиентски устройства.

Така че използвайте допълнителни функцииадаптер от второ поколение няма да работи с точка от първо поколение и обратно.

Какво е MU-MIMO и какво прави?

MU-MIMO е съкращение от „многопотребителски множество входове, множество изходи“. Всъщност това е една от ключовите иновации на втората вълна.

За да работи MU-MIMO, както клиентът, така и AP трябва да го поддържат.

Накратко, една точка за достъп може едновременно да изпраща данни до множество устройства наведнъж, докато предишните стандарти позволяват изпращането на данни само до един клиент в определен момент.

Всъщност конвенционалният MIMO е SU-MIMO, т.е. SingleUser, MIMO за един потребител.

Помислете за пример. Има точка с 3 потока (3 Spatial Streams / 3SS) и към нея са свързани 4 клиента: 1 клиент с поддръжка на 3SS, 3 клиента с поддръжка на 1SS.

Точката за достъп разпределя времето равномерно между всички клиенти. Докато работи с първия клиент, точката използва 100% от възможностите си, тъй като клиентът поддържа и 3SS (MIMO 3x3).

Останалите 75% от времето точката работи с три клиента, всеки от които използва само 1 поток (1SS) от 3 налични. В същото време точката за достъп използва само 33% от възможностите си. Колкото повече такива клиенти, толкова по-малко ефективност.

IN конкретен пример, средната скорост на канала ще бъде 650 Mbps:

(1300 + 433,3 + 433,3 + 433,3)/4 = 650

На практика това ще означава средна скорост от около 420 Mbps, от възможни 845 Mbps.

Сега нека да разгледаме пример с използване на MU-MIMO. Имаме точка от второ поколение, използваща 3x3 MIMO, скоростта на канала ще остане непроменена - 1300 Mbps за ширина на канала 80 MHz. Тези. В същото време клиентите, както и преди, могат да използват не повече от 3 канала.

Общият брой на клиентите вече е 7, като точката за достъп ги е разделила на 3 групи:

1. един 3SS клиент;
2. три клиента 1SS;
3. един 2SS клиент + един 1SS;
4. един 3SS клиент;

В резултат на това получаваме 100% внедряване на AP възможности. Клиент от първата група използва всичките 3 потока, клиентите от друга група използват един канал и т.н. Средната скорост на канала ще бъде 1300 Mbps. Както можете да видите, на изхода той даде двойно увеличение.

MU-MIMO точката съвместима ли е с по-стари клиенти?

За съжаление не! MU-MIMO не е съвместим с първата версия на протокола, т.е. за да работи тази технология, вашите клиентски устройства трябва да поддържат втората версия.

Разлики между MU-MIMO и SU-MIMO

В SU-MIMO точката за достъп предава данни само на един клиент наведнъж. С MU-MIMO една точка за достъп може да предава данни на множество клиенти едновременно.

Колко клиента се поддържат в MU-MIMO едновременно?

Стандартът предвижда едновременна поддръжка на до 4 устройства. Общ максимална сумапотоците могат да бъдат до 8.

В зависимост от конфигурацията на оборудването са възможни голямо разнообразие от опции, например:

• 1+1: два клиента, всеки с по един поток;
• 4+4: два клиента, всеки използващ 4 потока;
• 2+2+2+2: четири клиента, по 2 потока за всеки;
• 1+1+1: три клиента в една нишка;
• 2+1, 1+1+1+1, 1+2+3, 2+3+3 и други комбинации.

Всичко зависи от хардуерната конфигурация, обикновено устройствата използват 3 потока, следователно точката може да обслужва до 3 клиента едновременно.

Също така е възможно да се използват 4 антени в MIMO 3x3 конфигурация. Четвъртата антена в този случай е допълнителна, тя не реализира допълнителен поток.В този случай ще бъде възможно едновременно да се обслужват 1 + 1 + 1, 2 + 1 или 3SS, но не и 4.

MU-MIMO поддържа ли се само за връзка надолу?

Да, стандартът поддържа само Downlink MU-MIMO, т.е. точката може едновременно да предава данни на множество клиенти. Но точката не може да „слуша“ едновременно.

Внедряването на Uplink MU-MIMO беше счетено за невъзможно в краткосрочен план, така че тази функционалност ще бъде добавена само в стандарта 802.11ax, който е планиран за пускане през 2019-2020 г.

Колко потока се поддържат в MU-MIMO?

Както бе споменато по-горе, MU-MIMO може да работи с произволен брой потоци, но не повече от 4 на клиент.

За висококачествена работа на многопотребителско предаване стандартът препоръчва наличието на няколко антени, повече потоци. В идеалния случай за MIMO 4x4 трябва да има 4 антени за приемане и същия брой за изпращане.

Необходимо ли е да се използват специални антени за новия стандарт?

Дизайнът на антените остава същият. Както и преди, можете да използвате всякакви съвместими антени, предназначени за използване в честотната лента от 5 GHz за 802.11a/n/ac.

Второто издание също добави Beamforming, какво е това?

Технологията за формиране на лъч ви позволява да промените модела на излъчване, като го адаптирате към конкретен клиент. По време на работа точката анализира сигнала от клиента и оптимизира излъчването му. По време на процеса на формиране на лъч може да се използва допълнителна антена.

Може ли точка за достъп 802.11ac Wave 2 да обработва 1 Gb трафик?

Потенциално точките за достъп от ново поколение могат да се справят с такъв трафик. истински пропускателна способностзависи от редица фактори, като се започне от броя на поддържаните потоци, комуникационния обхват, наличието на препятствия и завършва с наличието на смущения, качеството на точката за достъп и клиентския модул.

Какви честотни ленти се използват в 802.11ac Wave?

Изборът на работна честота зависи единствено от местното законодателство. Списъкът с канали и честоти непрекъснато се променя, по-долу са данните за САЩ (FCC) и Европа към януари 2015 г.

В Европа е разрешено използването на ширина на канала над 40 MHz, така че няма промени по отношение на новия стандарт, за него важат същите правила като за предишния стандарт.

Онлайн курс по мрежови технологии

Препоръчвам курса на Дмитрий Скоромнов "". Курсът не е обвързан с оборудването на нито един производител. Предоставя фундаментални знания, които всеки трябва да притежава системен администратор. За съжаление, много администратори, дори и с 5 години опит, често нямат дори половината от тези знания. Знам обикновен езикобхванати са много различни теми. Например: OSI модел, капсулиране, сблъсъци и излъчвани домейни, превключваща верига, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi и много други теми.

Отделно ще отбележа темата за IP адресирането. Той описва на прост език как да се правят преобразувания от десетична в двоична система и обратно, изчисление по IP адрес и маска: мрежов адрес, адрес за излъчване, брой мрежови хостове, подмрежи и други теми, свързани с IP адресиране.

Курсът има две версии: платена и безплатна.

Едно от най-значимите и важни нововъведения Wi-Fi през последните 20 години - Multi User - Multiple Input Multiple Output (MU-MIMO) технология. MU-MIMO разширява функционалността на скорошна актуализация безжичен стандарт 802.11ac "Вълна 2". Несъмнено това е огромен пробив за безжична комуникация. Тази технология спомага за увеличаване на максималната теоретична скорост безжична връзкаот 3,47 Gbps в оригиналната спецификация 802.11ac до 6,93 Gbps в надстройката до 802.11ac Wave 2. Това е една от най-сложните Wi-Fi функции до момента.

Да видим как работи!

Технологията MU-MIMO вдига летвата, като позволява на множество устройства да получават множество потоци от данни.Базиран е на Single User MIMO (SU-MIMO), който беше въведен преди близо 10 години със стандарта 802.11n.

SU-MIMO увеличава скоростта на Wi-Fi връзка, като позволява на чифт безжични устройства да получават или изпращат множество потоци от данни едновременно.

Фигура 1. Технологията SU-MIMO осигурява многоканални входни и изходни потоци към едно и също устройство едновременно. Технологията MU-MIMO позволява едновременна комуникация с множество устройства.

По същество има две технологии, които революционизират Wi-Fi. Първата от тези технологии, наречена beamforming, позволява на Wi-Fi рутерите и точките за достъп да използват радиоканалите по-ефективно. Преди появата на тази технология Wi-Fi рутерите и точките за достъп работеха като електрически крушки, изпращайки сигнал във всички посоки. Проблемът беше в товаТрудно е нефокусиран сигнал с ограничена мощност да достигне Wi-Fi клиентски устройства.

Използвайки технология за формиране на лъч, Wi-Fi рутер или точка за достъп обменя информация за своето местоположение с клиентско устройство. След това рутерът променя своята фаза и мощност, за да формира по-добър сигнал. В резултат на това: радиосигналите се използват по-ефективно, преносът на данни е по-бърз и евентуално максималното разстояние на връзката се увеличава.

Възможностите за формиране на лъчи се разширяват. Досега Wi-Fi рутерите или точките за достъп по своята същност изпълняваха една задача, изпращайки или получавайки данни само от едно клиентско устройство наведнъж. В по-ранните версии на семейството стандарти безжично предаване 802.11 данни, включително стандарта 802.11n и първата версия на стандарта 802.11ac, беше възможно да се получават или предават множество потоци от данни едновременно, но досега нямаше метод, който да позволява Wi-Fi рутер или точка за достъп да „разговаряте“ едновременно с множество клиенти наведнъж. Отсега нататък с помощта на MU-MIMO се появи такава възможност.

Това наистина е голям пробив, тъй като възможността за предаване на данни към множество клиентски устройства едновременно значително разширява наличната честотна лента за безжични клиенти. Технологията MU-MIMO усъвършенства безжичните мрежи от стария начин CSMA-SD, когато само едно устройство е обслужвано едновременно, към система, в която няколко устройства могат да „говорят“ едновременно. За да направите този пример по-ясен, представете си, че се движите от еднолентов селски път към широка магистрала.

Днес безжичните рутери и точки за достъп от второ поколение 802.11ac Wave 2 превземат пазара. Всеки, който внедрява Wi-Fi, разбира спецификата на работата на технологията MU-MIMO. Предлагаме на вашето внимание 13 факта, които ще ускорят обучението ви в тази посока.

1. Използва само MU-MIMOПоток "надолу по веригата" (от точката за достъп до мобилното устройство).

За разлика от SU-MIMO, MU-MIMO в момента работи само запрехвърляне на данни от точката за достъп към мобилното устройство. Само безжични рутери или точки за достъп могат да предават данни на множество потребители едновременно, независимо дали това е един или повече потоци за всеки от тях. Самите безжични устройства (като смартфони, таблети или лаптопи) все още трябва да се редуват при изпращане на данни към безжичния рутер или точка за достъп, въпреки че могат поотделно да използват SU-MIMO технология за предаване на множество потоци, когато им дойде ред.

Технологията MU-MIMO ще бъде особено полезна в мрежи, където потребителите изтеглят повече данни, отколкото качват.

Може би в бъдеще ще бъде внедрена версия на Wi-Fi технологията: 802.11ax, където методът MU-MIMO ще бъде приложим за "Upstream" трафик.

2. MU-MIMO работи само в 5 GHz Wi-Fi обхват

Технологията SU-MIMO работи както в честотните ленти 2,4 GHz, така и в 5 GHz. 802.11ac Wave 2 2-ро поколение безжични рутери и точки за достъп могат да обслужват множество потребители едновременно в една и съща честотна лента 5 GHz. От една страна, разбира се, е жалко, че няма да можем да използваме новата технология в по-тясната и по-натоварена честотна лента от 2,4 GHz. Но, от друга страна, на пазара има все повече и повече двулентови безжични устройства, които поддържат технологията MU-MIMO, която можем да използваме за разгръщане на високопроизводителни корпоративни Wi-Fi мрежи.

3. Технологията за формиране на лъч помага за насочване на сигналите

В литературата на СССР може да се срещне концепцията за фазирана антенна решетка, която е разработена за военни радари в края на 80-те години. Подобна технология е приложена и в съвременния Wi-Fi. MU-MIMO използва оформяне на насочен сигнал (известно като "формиране на лъч" в англоезичната техническа литература). Beamfiorming позволява сигналите да бъдат насочвани към предвиденото местоположение на безжично устройство (или устройства), вместо да бъдат изпращани на случаен принципвъв всички посоки. По този начин се оказва фокусиране на сигнала и значително увеличаване на обхвата и скоростта на Wi-Fi връзката.

Въпреки че технологията за формиране на лъчи стана опционално достъпна със стандарта 802.11n, повечето производители внедриха свои собствени версии на тази технология. Тези доставчици все още предлагат патентовани реализации на технологията в своите устройства, но сега ще трябва да включат поне опростена и стандартизирана версия на технологията за насочено сигнализиране, ако искат да поддържат технологията MU-MIMO в своята продуктова линия 802.11ac.

4. MU-MIMO поддържа ограничен брой едновременни потоци и устройства

За съжаление, рутери или точки за достъп с внедрена MU-MIMO технология не могат да обслужват едновременно неограничен брой потоци и устройства. Рутерът или точката за достъп има собствено ограничение за броя на потоците, които обслужва (често 2, 3 или 4 потока), и този брой пространствени потоци също ограничава броя на устройствата, които точката за достъп може да обслужва едновременно. Например точка за достъп с поддръжка на четири потока може едновременно да обслужва четири различни устройства, или, например, изпращане на един поток към едно устройство и обединяване на три други потока към друго устройство (увеличаване на скоростта от комбиниране на канали).​

5. Не се изисква потребителските устройства да имат множество антени

Както при технологията SU-MIMO, само безжични устройства с вградена поддръжка на MU-MIMO могат да събират потоци (скорост). Но за разлика от ситуацията с технологията SU-MIMO, безжичните устройства не е задължително да имат множество антени, за да получават MU-MIMO потоци от безжични рутери и точки за достъп. Ако безжично устройствооборудван само с една антена, той може да приемасамо един MU-MIMO поток от данни от точката за достъп, използвайки формиране на лъч за подобряване на приемането.

Повече антени ще позволят на безжичното потребителско устройство да получава повече потоци от данни едновременно (обикновено един поток на антена), което със сигурност ще има положителен ефект върху производителността на това устройство. Въпреки това, наличието на множество антени в едно потребителско устройство влияе отрицателно върху консумацията на енергия и размера на този продукт, което е критично за смартфоните.

Технологията MU-MIMO обаче налага по-малко хардуерни изисквания на клиентските устройства от тромавата технически термини SU-MIMO технология, безопасно е да се предположи, че производителите ще бъдат много по-склонни да оборудват своителаптопи и таблети, поддържащи технологията MU-MIMO.​

6. Точките за достъп вършат тежката работа

В стремежа си да опростят изискванията за устройствата на крайния потребител, разработчиците на технологията MU-MIMO се опитаха да прехвърлят по-голямата част от работата по обработката на сигнала към точките за достъп. Това е още една крачка напред от технологията SU-MIMO, при която тежестта на обработката на сигнала беше предимно върху потребителските устройства. И отново, това ще помогне на производителите на клиентски устройства да спестят енергия, размер и други разходи при производството на техните продуктови решения с поддръжка на MU-MIMO, което трябва да има много положителен ефект върху популяризирането на тази технология.

7. Дори бюджетните устройства се възползват от едновременното предаване през множество пространствени потоци

Подобно на агрегирането на връзки в Ethernet мрежи(802.3ad и LACP), агрегирането на потоци 802.1ac не увеличава скоростта на връзката от точка до точка. Тези. ако сте единственият потребител и имате само едно работещо приложение, ще използвате само 1 пространствен поток.

Въпреки това е възможно да се увеличиобщата честотна лента на мрежата, като предоставя възможност за обслужване на точката за достъп на няколко потребителски устройства едновременно.

Но ако всички се използват във вашата мрежа потребителски устройстваподдържа само един поток, MU-MIMO ще позволи на вашата точка за достъп да обслужва до три устройства едновременно, вместо едно по едно, докато други(по-напреднали) потребителски устройства ще трябва да чакат на опашка.

8. Някои потребителски устройства имат скрита поддръжка за MU-MIMO технология

Въпреки че все още няма много рутери, точки за достъп или мобилни устройстваподдръжка на MU-MIMO, компанията за Wi-Fi чипове твърди, че някои производители са взели предвид хардуерните изисквания в техния производствен процес, за да поддържат новата технология за някои от своите устройства за крайни потребители преди няколко години. Сравнително лесен ъпгрейд за такива устройства софтуерще добави поддръжка за технологията MU-MIMO, която също трябва да ускори популяризирането и разпространението на технологията, както и да насърчи компаниите и организациите да обновят своите корпоративни безжични мрежи с оборудване, което поддържа стандарта 802.11ac.

9. Устройствата без поддръжка на MU-MIMO също имат полза

Въпреки че Wi-Fi устройствата трябва да имат поддръжка на MU-MIMO, за да използват тази технология, дори онези клиентски устройства, които нямат такава поддръжка, могат косвено да се възползват от работата в безжична мрежа, където рутер или точки за достъп поддържат технологията MU-MIMO. Трябва да се помни, че скоростта на пренос на данни по мрежата директно зависи от общото време, през което абонатните устройства са свързани към радиоканала. И ако технологията MU-MIMO ви позволява да обслужвате някои устройства по-бързо, това означава, че точките за достъп в такава мрежа ще имат повече време за обслужване на други клиентски устройства.

10. MU-MIMO помага за увеличаване на безжичната честотна лента

Когато увеличите скоростта на вашата Wi-Fi връзка, вие също така увеличавате честотната лента на вашата безжична мрежа. Тъй като устройствата се обслужват по-бързо, мрежата разполага с повече ефирно време, за да обслужва повече клиентски устройства. По този начин технологията MU-MIMO може значително да оптимизира работата на безжични мрежи с голям трафик или голям брой свързани устройства, като обществени Wi-Fi мрежи. Това е страхотна новина, тъй като броят на смартфоните и другите мобилни устройства с Wi-Fi връзка вероятно ще продължи да нараства.

11. Всяка ширина на канала се поддържа

Един от начините за разширяване на честотната лента на Wi-Fi канал е свързването на канали, когато два съседен каналв един канал, който е два пъти по-широк, което ефективно удвоява скоростта на Wi-Fi връзката между устройството и точката за достъп. Стандартът 802.11n осигурява поддръжка за канали с ширина до 40 MHz, в оригиналната спецификация на стандарта 802.11ac поддържаната ширина на канала е увеличена до 80 MHz. Актуализираният стандарт 802.11ac Wave 2 поддържа 160 MHz канали.

Фигура 3. В момента 802.11ac поддържа канали с ширина до 160 MHz в честотната лента от 5 GHz

Все пак не трябва да се забравя, че използването на по-широки канали в безжична мрежа увеличава вероятността от смущения в съвместните канали. Следователно този подход не винаги ще бъде такъв правилният изборза разгръщане на всички Wi-Fi мрежи без изключение. Технологията MU-MIMO обаче, както виждаме, може да се използва за канали с всякаква ширина.

Въпреки това, дори ако вашата безжична мрежа използва по-тесни 20MHz или 40MHz канали, MU-MIMO пак може да й помогне да работи по-бързо. Но колко по-бързо ще зависи от това колко клиентски устройства трябва да бъдат обслужени и колко потоци поддържа всяко от тези устройства. По този начин използването на технологията MU-MIMO, дори без широки свързани канали, може да удвои пропускателната способност на изходящата безжична връзка за всяко устройство.

12. Обработката на сигнала подобрява безопасността

Интересен страничен ефект от технологията MU-MIMO е, че рутерът или точката за достъп криптира данните, преди да ги изпрати по въздуха.Доста трудно е да се декодират данни, предавани с помощта на технологията MU-MIMO, тъй като не е ясно коя част от кода е в кой пространствен поток. Въпреки че по-късно могат да бъдат разработени специални инструменти, които да позволят на други устройства да прихващат предавания трафик, днес технологията MU-MIMO ефективно маскира данните от близките подслушващи устройства. По този начин, нова технологияпомага за подобряване на сигурността на Wi-Fi, което е особено вярно за отворени безжични мрежи като обществени Wi-Fi мрежи, както и точки за достъп, работещи в личен режим или използващи опростен режим за удостоверяване на потребителя (предварително споделен ключ, PSK), базиран на Wi-Fi технологии за сигурност WPA или WPA2.

13. MU-MIMO е най-подходящ за фиксирани Wi-Fi устройства

Има и едно предупреждение относно технологията MU-MIMO: тя не работи добре с бързо движещи се устройства, тъй като процесът на формиране на лъч става по-сложен и по-малко ефективен. Следователно MU-MIMO няма да ви осигури значима полза за устройства, които често се движат във вашата корпоративна мрежа. Трябва обаче да се разбере, че тези „проблемни“ устройства по никакъв начин не трябва да засягат предаването на данни MU-MIMO към други клиентски устройства, които са по-малко мобилни, или тяхната производителност.

Абонирайте се за новини

мимо-м технологии с множество антени в LTE

MIMO функции (M множество входове – множество изходи)

Използването на MIMO технологиите (множествен вход - множествен изход) решава два проблема:

Повишаване на качеството на комуникацията поради пространствено време / честотно кодиране и (или) формиране на лъч (формиране на лъч),

Увеличаване на скоростта на предаване при използване на пространствено мултиплексиране.

MIMO структура

Различните реализации на MIMO означават едновременно предаване на няколко независими съобщения в един физически канал. За да се реализира действието MIMO, се използват системи с множество антени: от страната на предаване има N tпредавателни антени и от приемащата страна N rприемни стаи. Тази структура е показана на фиг. 1.

Ориз. 1. MIMO структура

Какво е MIMO?

MIMO (английски) Множество входове Множество изходи) -метод за пространствено кодиране на сигнала, който ви позволява да увеличите честотната лента на канала, в който данните се предават с помощта на нантени и тяхното приемане Мантени. Предавателната и приемащата антени са достатъчно разделени, за да се постигне слаба корелация между съседни антени.

История на MIMO

Историята на MIMO системите като обект на безжична комуникация все още не е много дълга. Първият патент за използване на принципа MIMO в радиокомуникациите е подаден през 1984 г. от името на служителя на Bell Laboratories Джак Уинтърс. Въз основа на своите изследвания Джак Залц от същата компания публикува първата статия за MIMO решенията през 1985 г. Развитието на тази посока продължава от Bell Laboratories и други изследователи до 1995 г. През 1996 г. Грег Рали и Джералд Дж. Фосчини предложиха нова версиявнедряване на системата MIMO, като по този начин повишава нейната ефективност. Впоследствие Грег Рали, на когото се приписва OFDM ( Мултиплексиране с ортогонално честотно разделяне– мултиплексиране чрез ортогонални носители) за MIMO, основа Airgo Networks, която разработи първия MIMO чипсет, наречен True MIMO.

Въпреки това, въпреки доста краткия период от времето от създаването си, посоката на MIMO се развива по многостранен начин и включва разнородна група от методи, които могат да бъдат класифицирани според принципа на разделяне на сигнала в приемника. В същото време системите MIMO използват както вече навлезли в практиката подходи за разделяне на сигнали, така и нови. Те включват например пространствено-времево, пространствено-честотно, пространствено-поляризиращо кодиране, както и супер разделителна способност в посоката на пристигането на сигнала в приемника. Благодарение на изобилието от подходи за разделяне на сигнали беше възможно да се осигури толкова дълго развитие на стандартите за използване на MIMO системи в комуникациите. Въпреки това, всички разновидности на MIMO са насочени към постигане на една и съща цел - увеличаване на пиковата скорост на предаване на данни в комуникационните мрежи чрез подобряване на устойчивостта на шум.

Най-простата MIMO антена е система от два асиметрични вибратора (монополи), ориентирани под ъгъл ±45° спрямо вертикалната ос (фиг. 2).

Ориз. 2 Най-простата MIMO антена

Такъв поляризационен ъгъл позволява каналите да бъдат в равни условия, тъй като при хоризонтално-вертикална ориентация на излъчвателите, един от поляризационните компоненти неизбежно ще получи по-голямо затихване при разпространение по земната повърхност. Сигналите, излъчвани независимо от всеки монопол, са взаимно ортогонално поляризирани с достатъчно високо взаимно разединяване в компонента на кръстосаната поляризация (не по-малко от 20 dB). Подобна антена се използва и от приемащата страна. Този подход позволява едновременно предаване на сигнали с едни и същи носители, модулирани по различни начини. Принципът на поляризационно разделяне осигурява удвояване на честотната лента на радиовръзката в сравнение със случая на единичен монопол (в идеални условия на пряка видимост с еднаква ориентация на приемащата и предавателната антена). Така по същество всяка система с двойна поляризация може да се счита за MIMO система.

По-нататъшно развитие на MIMO

По времето, когато технологията MIMO беше посочена в издание 7, стандартът се разпространяваше активно по целия свят. Имаше опити да се комбинират мрежите на третия поколенияс MIMO технология, но не се използва широко. Според Глобалната асоциация на доставчиците на мобилно оборудване ( глобална асоциация на доставчиците на мобилни устройства, GSA) с дата 11/04/2010 по това време от 2776 вида устройства с поддръжка HSPAна пазара само 28 модела поддържат MIMO. В допълнение, въвеждането на MIMO мрежа с ниско проникване на MIMO терминали води до намаляване на пропускателната способност на мрежата. Nokia разработи технологията, за да минимизира загубите на честотна лента, но тя ще бъде ефективна само ако проникването на MIMO терминал е поне 40% от абонатните устройства. В допълнение към горното си струва да припомним, че на 14 декември 2009 г. стартира първият в света мобилна мрежавъз основа на технологията LTE, което направи възможно постигането на много по-високи скорости. Въз основа на това може да се види, че операторите са били насочени към бързото разгръщане на LTE мрежи, а не към модернизацията на мрежи от трето поколение.

Днес можем да отбележим бързо нарастване на обема на трафика в мобилните мрежи от 4-то поколение и за да осигурят необходимата скорост на всички свои абонати, операторите трябва да търсят различни методиза увеличаване на скоростта на трансфер на данни или за повишаване на ефективността на използване на честотния ресурс. MIMO, от друга страна, позволява предаване на почти 2 пъти повече данни в наличната честотна лента за същия период от време с опцията 2x2. Ако използваме изпълнението на антената 4x4, тогава, за съжаление, максимална скоростизтеглянето на информация ще бъде 326 Mbps, а не 400 Mbps, както предполага теоретичното изчисление. Това се дължи на особеностите на предаване чрез 4 антени. На всяка антена са разпределени определени ресурсни елементи (RE) за предаване на референтни символи. Те са необходими за организиране на кохерентна демодулация и оценка на канала. Местоположението на тези RE е показано на фиг. 3. На предавателните антени се присвояват номера на логически антенни портове. Символите, означени с R0, са на порт 0, R1 на порт 1 и т.н. В резултат на това 14,3% от всички РЕ са разпределени за предаване на референтни символи, което е причината за разликата между теоретичните и практическите скорости.

Един подход за увеличаване на скоростите на данни за 802.11 WiFi и 802.16 WiMAX е използването на безжични системи с множество антени както за предавател, така и за приемник. Този подход се нарича MIMO (буквален превод - „множество входове и множество изходи“) или „интелигентни антенни системи“ (интелигентни антенни системи). Технологията MIMO играе важна роля при внедряването на стандарта 802.11n WiFi.

Технологията MIMO използва няколко различни вида антени, настроени на един и същи канал. Всяка антена предава сигнал с различни пространствени характеристики. По този начин технологията MIMO използва радиочестотния спектър по-ефективно и без да жертва оперативната надеждност. Всеки wi-fi приемник "слуша" всички сигнали от всеки wi-fi предавател, което ви позволява да направите пътищата за предаване на данни по-разнообразни. По този начин множество пътища могат да бъдат рекомбинирани, което води до усилване на желаните сигнали в безжичните мрежи.

Друго предимство на MIMO технологията е, че тази технологияосигурява мултиплексиране с пространствено разделяне (Spatial Division Multiplexing (SDM)). SDM пространствено мултиплексира няколко независими потока от данни едновременно (най-вече виртуални канали) в рамките на една спектрална честотна лента на един канал. По същество множество антени предават различни индивидуално кодирани потоци от данни (пространствени потоци). Тези потоци, движещи се успоредно във въздуха, „избутват“ повече данни през даден канал. При приемника всяка антена вижда различни комбинациисигнални потоци и приемникът "демултиплексира" тези потоци за тяхното използване. MIMO SDM може значително да увеличи пропускателната способност за предаване на данни, ако броят на потоците от пространствени данни се увеличи. Всеки пространствен поток се нуждае от собствени двойки антени за предаване/приемане (TX/RX) във всеки край на предаването. Работата на системата е показана на фиг.1

Трябва също така да се разбере, че технологията MIMO изисква отделна RF верига и аналогово-цифров преобразувател (ADC) за всяка антена. Реализациите, изискващи повече от две антени във верига, трябва да бъдат внимателно проектирани, за да поддържат ниски разходи, като същевременно поддържат адекватно ниво на ефективност.

Важен инструмент за увеличаване на физическата скорост на предаване на данни в безжичните мрежи е разширяването на честотната лента на спектралните канали. Чрез използване на по-широка честотна лента на канала с ортогонал честотно делениемултиплексиране (OFDM) предаване на данни се извършва с максимална производителност. OFDM е цифрова модулация, която се е доказала като инструмент за внедряване на двупосочно високоскоростно безжично предаване на данни в WiMAX / WiFi мрежи. Методът за разширяване на капацитета на канала е рентабилен и сравнително лесен за прилагане с умерено нарастване на цифровата обработка на сигнала (DSP). Когато се прилага правилно, е възможно да се удвои честотната лента на 802.11 Wi-Fi от 20 MHz канал до 40 MHz канал и повече от два пъти честотната лента на използваните в момента канали. Чрез комбиниране на MIMO архитектура с по-висока честотна лента на канала се получава много мощен и рентабилен подход за увеличаване на физическата скорост на предаване.

Използването на MIMO технология с 20 MHz канали е скъпо, за да се отговори на стандарта IEEE 802.11n WiFi (100 Mbps пропускателна способност на MAC SAP). Освен това, за да изпълните тези изисквания, когато използвате 20 MHz канал, ще ви трябват поне три антени, както на предавателя, така и на приемника. Но в същото време работата на 20 MHz осигурява надеждна производителност за приложения, които изискват висока честотна лента в реална потребителска среда.

Комбинираното използване на MIMO технологии и разширяване на канала отговаря на всички изисквания на потребителя и е доста надежден тандем. Това важи и при използване на няколко ресурсоемки мрежови приложения едновременно. Комбинацията от MIMO и 40 MHz разширяване на канала също ще отговаря на по-сложни изисквания като закона на Мур и прилагането на CMOS технология за подобряване на DSP технологията.

При използване на разширен канал от 40 MHz в честотната лента от 2,4 GHz първоначално имаше затруднения със съвместимостта с оборудване, базирано на WiFi стандарти 802.11a / b / g, както и с оборудване, използващо Bluetooth технология за предаване на данни.

За да реши този проблем, Wi-Fi стандартът 802.11n предоставя редица решения. Един такъв механизъм, специално предназначен за защита на мрежи, е така нареченият двоен режим без висока пропускателна способност (non-HT). Преди да използвате протокола за прехвърляне WiFi данниСтандарт 802.11n, този механизъм изпраща по един пакет към всяка от половините на 40 MHz канал, за да рекламира вектор на мрежово разпространение (NAV). Следвайки съобщението NAV за не-HT режим на дублиране, протоколът за пренос на данни 802.11n може да се използва за времето, посочено в съобщението, без да се нарушава наследството (целостта) на мрежата.

Друг механизъм е вид сигнализация и не го прави безжични мрежиразширете канала с повече от 40 MHz. Например лаптоп има инсталирани 802.11n и Bluetooth модули, този механизъмосъзнава потенциала за смущения, когато тези два модула работят едновременно и забранява предаването на 40 MHz на един от модулите.

Тези механизми гарантират, че 802.11n WiFi ще работи с мрежи от по-ранни 802.11 стандарти, без да е необходимо да мигрирате цялата мрежа към 802.11n оборудване.

Можете да видите пример за използване на системата MIMO на фиг. 2

Ако след прочитане имате въпроси, можете да ги зададете чрез формата за изпращане на съобщения в секцията