Κριτικές δρομολογητών με τεχνολογία mu mimo. Τεχνολογία μετάδοσης δεδομένων MIMO σε ασύρματα δίκτυα WIFI

Μια από τις πιο σημαντικές και σημαντικές καινοτομίες Wi-Fi τα τελευταία 20 χρόνια - Τεχνολογία πολλαπλών χρηστών - πολλαπλής εισόδου πολλαπλής εξόδου (MU-MIMO). Το MU-MIMO επεκτείνει τη λειτουργικότητα μιας πρόσφατης ενημέρωσης ασύρματο πρότυπο 802.11ac "Wave 2". Αναμφίβολα, πρόκειται για μια τεράστια ανακάλυψη για ασύρματη επικοινωνία. Αυτή η τεχνολογία βοηθά στην αύξηση της μέγιστης θεωρητικής ταχύτητας ασύρματη σύνδεσηαπό 3,47 Gbps στην αρχική προδιαγραφή 802.11ac σε 6,93 Gbps στην αναβάθμιση σε 802.11ac Wave 2. Αυτή είναι μια από τις πιο σύνθετες λειτουργίες Wi-Fi μέχρι σήμερα.

Ας δούμε πώς λειτουργεί!

Η τεχνολογία MU-MIMO ανεβάζει τον πήχη επιτρέποντας σε πολλές συσκευές να λαμβάνουν πολλαπλές ροές δεδομένων.Βασίζεται στο Single User MIMO (SU-MIMO), το οποίο παρουσιάστηκε πριν από σχεδόν 10 χρόνια με το πρότυπο 802.11n.

Το SU-MIMO αυξάνει την ταχύτητα μιας σύνδεσης Wi-Fi επιτρέποντας σε ένα ζεύγος ασύρματων συσκευών να λαμβάνουν ή να στέλνουν πολλαπλές ροές δεδομένων ταυτόχρονα.

Εικόνα 1. Η τεχνολογία SU-MIMO παρέχει ροές εισόδου και εξόδου πολλαπλών καναλιών στην ίδια συσκευή ταυτόχρονα. Η τεχνολογία MU-MIMO επιτρέπει την ταυτόχρονη επικοινωνία με πολλές συσκευές.

Ουσιαστικά, υπάρχουν δύο τεχνολογίες που φέρνουν επανάσταση στο Wi-Fi. Η πρώτη από αυτές τις τεχνολογίες, που ονομάζεται beamforming, επιτρέπει στους δρομολογητές Wi-Fi και στα σημεία πρόσβασης να χρησιμοποιούν πιο αποτελεσματικά τα ραδιοφωνικά κανάλια. Πριν από την έλευση αυτής της τεχνολογίας, οι δρομολογητές Wi-Fi και τα σημεία πρόσβασης λειτουργούσαν σαν λαμπτήρες, στέλνοντας ένα σήμα προς όλες τις κατευθύνσεις. Το πρόβλημα ήταν αυτόΕίναι δύσκολο για ένα μη εστιασμένο σήμα περιορισμένης ισχύος να φτάσει σε συσκευές-πελάτες Wi-Fi.

Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία beamforming, ένας δρομολογητής Wi-Fi ή ένα σημείο πρόσβασης ανταλλάσσει πληροφορίες σχετικά με τη θέση του με μια συσκευή-πελάτη. Στη συνέχεια, ο δρομολογητής αλλάζει τη φάση και την ισχύ του για να σχηματίσει καλύτερο σήμα. Ως αποτέλεσμα: τα ραδιοσήματα χρησιμοποιούνται πιο αποτελεσματικά, η μεταφορά δεδομένων είναι ταχύτερη και πιθανώς αυξάνεται η μέγιστη απόσταση σύνδεσης.

Οι δυνατότητες διαμόρφωσης δέσμης διευρύνονται. Μέχρι τώρα, οι δρομολογητές Wi-Fi ή τα σημεία πρόσβασης εκτελούσαν εγγενώς μία εργασία, αποστολή ή λήψη δεδομένων από μία μόνο συσκευή πελάτη κάθε φορά. Σε παλαιότερες εκδόσεις της οικογένειας προτύπων ασύρματη μετάδοσηΔεδομένα 802.11, συμπεριλαμβανομένου του προτύπου 802.11n και της πρώτης έκδοσης του προτύπου 802.11ac, ήταν δυνατή η λήψη ή η μετάδοση πολλαπλών ροών δεδομένων ταυτόχρονα, αλλά μέχρι τώρα δεν υπήρχε μέθοδος που να επέτρεπε έναν δρομολογητή Wi-Fi ή ένα σημείο πρόσβασης να «μιλάτε» ταυτόχρονα με πολλούς πελάτες ταυτόχρονα. Από εδώ και πέρα, με τη βοήθεια της MU-MIMO, μια τέτοια ευκαιρία εμφανίστηκε.

Αυτό είναι πράγματι μια μεγάλη ανακάλυψη, καθώς η δυνατότητα μετάδοσης δεδομένων σε πολλαπλές συσκευές-πελάτες ταυτόχρονα επεκτείνει σημαντικά το διαθέσιμο εύρος ζώνης για ασύρματους πελάτες. Η τεχνολογία MU-MIMO προάγει τα ασύρματα δίκτυα από τον παλιό τρόπο CSMA-SD, όταν μόνο μία συσκευή εξυπηρετούνταν ταυτόχρονα, σε ένα σύστημα όπου πολλές συσκευές μπορούν να «μιλούν» ταυτόχρονα. Για να γίνει αυτό το παράδειγμα πιο σαφές, φανταστείτε να μετακινηθείτε από έναν επαρχιακό δρόμο μιας λωρίδας σε έναν μεγάλο αυτοκινητόδρομο.

Σήμερα, οι ασύρματοι δρομολογητές και τα σημεία πρόσβασης δεύτερης γενιάς 802.11ac Wave 2 καταλαμβάνουν την αγορά. Όλοι όσοι αναπτύσσουν Wi-Fi κατανοούν τις ιδιαιτερότητες του τρόπου λειτουργίας της τεχνολογίας MU-MIMO. Φέρνουμε στην προσοχή σας 13 γεγονότα που θα επιταχύνουν τη μάθησή σας προς αυτή την κατεύθυνση.

1. Το MU-MIMO χρησιμοποιεί μόνοΡοή "Downstream" (από το σημείο πρόσβασης στην κινητή συσκευή).

Σε αντίθεση με το SU-MIMO, το MU-MIMO προς το παρόν λειτουργεί μόνο γιαμεταφορά δεδομένων από το σημείο πρόσβασης στην κινητή συσκευή. Μόνο οι ασύρματοι δρομολογητές ή τα σημεία πρόσβασης μπορούν να μεταδίδουν δεδομένα σε πολλούς χρήστες ταυτόχρονα, είτε πρόκειται για μία ή περισσότερες ροές για καθέναν από αυτούς. Οι ίδιες οι ασύρματες συσκευές (όπως smartphone, tablet ή φορητοί υπολογιστές) πρέπει να στέλνουν εναλλάξ δεδομένα στον ασύρματο δρομολογητή ή στο σημείο πρόσβασης, αν και μπορούν να χρησιμοποιήσουν μεμονωμένα την τεχνολογία SU-MIMO για τη μετάδοση πολλαπλών ροών όταν έρθει η σειρά τους.

Η τεχνολογία MU-MIMO θα είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε δίκτυα όπου οι χρήστες κατεβάζουν περισσότερα δεδομένα από όσα ανεβάζουν.

Ίσως στο μέλλον να εφαρμοστεί μια έκδοση της τεχνολογίας Wi-Fi: 802.11ax, όπου η μέθοδος MU-MIMO θα είναι εφαρμόσιμη για την κυκλοφορία "Upstream".

2. Το MU-MIMO λειτουργεί μόνο στη ζώνη Wi-Fi 5 GHz

Η τεχνολογία SU-MIMO λειτουργεί και στις δύο ζώνες συχνοτήτων 2,4 GHz και 5 GHz. Οι ασύρματοι δρομολογητές και τα σημεία πρόσβασης 802.11ac Wave 2 2ης γενιάς μπορούν να εξυπηρετούν πολλούς χρήστες ταυτόχρονα στην ίδια ζώνη συχνοτήτων 5 GHz. Από τη μια, βέβαια, είναι κρίμα που στη στενότερη και πιο συμφορημένη ζώνη συχνοτήτων των 2,4 GHz δεν θα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε νέα τεχνολογία. Όμως, από την άλλη πλευρά, υπάρχουν όλο και περισσότερες ασύρματες συσκευές διπλής ζώνης στην αγορά που υποστηρίζουν την τεχνολογία MU-MIMO, την οποία μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την ανάπτυξη εταιρικών δικτύων Wi-Fi υψηλής απόδοσης.

3. Η τεχνολογία Beamforming βοηθά στην καθοδήγηση των σημάτων

Στη βιβλιογραφία της ΕΣΣΔ, μπορεί κανείς να συναντήσει την έννοια της Συστοιχίας Κεραιών σταδιακά, η οποία αναπτύχθηκε για στρατιωτικά ραντάρ στα τέλη της δεκαετίας του '80. Μια παρόμοια τεχνολογία έχει εφαρμοστεί στο σύγχρονο Wi-Fi.Το MU-MIMO χρησιμοποιεί τη διαμόρφωση κατευθυντικού σήματος (γνωστό ως "beamforming" στην αγγλική τεχνική βιβλιογραφία). Το Beamfiorming επιτρέπει τα σήματα να κατευθύνονται προς την προβλεπόμενη θέση μιας ασύρματης συσκευής (ή συσκευών) αντί να αποστέλλονται τυχαίαπρος όλες τις κατευθύνσεις. Έτσι, αποδεικνύεται ότι εστιάζει το σήμα και αυξάνει σημαντικά την εμβέλεια και την ταχύτητα της σύνδεσης Wi-Fi.

Αν και η τεχνολογία διαμόρφωσης δέσμης έγινε προαιρετικά διαθέσιμη με το πρότυπο 802.11n, ωστόσο, οι περισσότεροι κατασκευαστές εφάρμοσαν τις δικές τους ιδιόκτητες εκδόσεις αυτής της τεχνολογίας. Αυτοί οι προμηθευτές εξακολουθούν να προσφέρουν ιδιόκτητες εφαρμογές της τεχνολογίας στις συσκευές τους, αλλά τώρα θα πρέπει να συμπεριλάβουν τουλάχιστον μια απλοποιημένη και τυποποιημένη έκδοση της τεχνολογίας κατευθυντικής σηματοδότησης εάν θέλουν να υποστηρίξουν την τεχνολογία MU-MIMO στη σειρά προϊόντων τους 802.11ac.

4. Το MU-MIMO υποστηρίζει περιορισμένο αριθμό ταυτόχρονων ροών και συσκευών

Δυστυχώς, οι δρομολογητές ή τα σημεία πρόσβασης με ενσωματωμένη τεχνολογία MU-MIMO δεν μπορούν να εξυπηρετήσουν ταυτόχρονα απεριόριστο αριθμό ροών και συσκευών. Ο δρομολογητής ή το σημείο πρόσβασης έχει το δικό του όριο στον αριθμό των ροών που εξυπηρετεί (συχνά 2, 3 ή 4 ροές) και αυτός ο αριθμός χωρικών ροών περιορίζει επίσης τον αριθμό των συσκευών που μπορεί να εξυπηρετήσει το σημείο πρόσβασης ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, ένα σημείο πρόσβασης με υποστήριξη για τέσσερις ροές μπορεί να εξυπηρετεί ταυτόχρονα τέσσερις διάφορες συσκευές, ή, για παράδειγμα, στείλτε μια ροή σε μια συσκευή και συγκεντρώστε τρεις άλλες ροές σε μια άλλη συσκευή (αυξάνοντας την ταχύτητα από το συνδυασμό καναλιών).​

5. Οι συσκευές χρήστη δεν απαιτείται να έχουν πολλαπλές κεραίες

Όπως και με την τεχνολογία SU-MIMO, μόνο ασύρματες συσκευές με ενσωματωμένη υποστήριξη MU-MIMO μπορούν να συγκεντρώνουν ροές (rate). Όμως, σε αντίθεση με την κατάσταση με την τεχνολογία SU-MIMO, οι ασύρματες συσκευές δεν χρειάζεται απαραίτητα να έχουν πολλαπλές κεραίες για να λαμβάνουν ροές MU-MIMO από ασύρματους δρομολογητές και σημεία πρόσβασης. Αν ασύρματη συσκευήεξοπλισμένο με μία μόνο κεραία, μπορεί να λάβειμόνο μία ροή δεδομένων MU-MIMO από το σημείο πρόσβασης, χρησιμοποιώντας τη διαμόρφωση δέσμης για τη βελτίωση της λήψης.

Περισσότερες κεραίες θα επιτρέψουν στην ασύρματη συσκευή χρήστη να λαμβάνει περισσότερες ροές δεδομένων ταυτόχρονα (συνήθως μία ροή ανά κεραία), κάτι που σίγουρα θα έχει θετική επίδραση στην απόδοση αυτής της συσκευής. Ωστόσο, η παρουσία πολλαπλών κεραιών σε μια συσκευή χρήστη επηρεάζει αρνητικά την κατανάλωση ενέργειας και το μέγεθος αυτού του προϊόντος, το οποίο είναι κρίσιμο για τα smartphone.

Ωστόσο, η τεχνολογία MU-MIMO επιβάλλει λιγότερες απαιτήσεις υλικού στις συσκευές-πελάτες από τις δυσκίνητες τεχνικοί όροιΗ τεχνολογία SU-MIMO, είναι ασφαλές να υποθέσουμε ότι οι κατασκευαστές θα είναι πολύ πιο πρόθυμοι να εξοπλίσουν τουςφορητοί υπολογιστές και tablet που υποστηρίζουν την τεχνολογία MU-MIMO.​

6. Τα σημεία πρόσβασης κάνουν την άρση βαρέων βαρών

Σε μια προσπάθεια να απλοποιήσουν τις απαιτήσεις για συσκευές τελικού χρήστη, οι προγραμματιστές της τεχνολογίας MU-MIMO προσπάθησαν να μεταφέρουν το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας επεξεργασίας σήματος σε σημεία πρόσβασης. Αυτό είναι ένα ακόμη βήμα προς τα εμπρός από την τεχνολογία SU-MIMO, όπου το βάρος της επεξεργασίας σήματος ήταν κυρίως στις συσκευές των χρηστών. Και πάλι, αυτό θα βοηθήσει τους κατασκευαστές συσκευών πελατών να εξοικονομήσουν ισχύ, μέγεθος και άλλα κόστη για την παραγωγή των λύσεων προϊόντων τους με την υποστήριξη του MU-MIMO, το οποίο θα έχει πολύ θετική επίδραση στη διάδοση αυτής της τεχνολογίας.

7. Ακόμη και οι συσκευές προϋπολογισμού επωφελούνται από την ταυτόχρονη μετάδοση μέσω πολλαπλών χωρικών ροών

Παρόμοιο με τη συγκέντρωση συνδέσμων σε Δίκτυα Ethernet(802.3ad και LACP), η συγκέντρωση ροής 802.1ac δεν αυξάνει την ταχύτητα μιας σύνδεσης από σημείο σε σημείο. Εκείνοι. εάν είστε ο μόνος χρήστης και έχετε μόνο μία εφαρμογή σε λειτουργία, θα χρησιμοποιήσετε μόνο 1 χωρική ροή.

Ωστόσο, είναι δυνατό να αυξηθείτο συνολικό εύρος ζώνης δικτύου παρέχοντας τη δυνατότητα εξυπηρέτησης του σημείου πρόσβασης πολλών συσκευών χρηστών ταυτόχρονα.

Αλλά αν χρησιμοποιούνται όλα στο δίκτυό σας συσκευές χρήστηυποστηρίζει μόνο μία ροή, το MU-MIMO θα επιτρέψει στο σημείο πρόσβασής σας να εξυπηρετεί έως και τρεις συσκευές ταυτόχρονα, αντί για μία κάθε φορά, ενώ άλλεςΟι (πιο προηγμένες) συσκευές χρηστών θα πρέπει να περιμένουν στην ουρά.

8. Ορισμένες συσκευές χρήστη έχουν κρυφή υποστήριξη για την τεχνολογία MU-MIMO

Αν και δεν υπάρχουν ακόμη πολλοί δρομολογητές, σημεία πρόσβασης ή κινητές συσκευές που υποστηρίζουν το MU-MIMO, η εταιρεία τσιπ Wi-Fi ισχυρίζεται ότι ορισμένοι κατασκευαστές έχουν λάβει υπόψη τις απαιτήσεις υλικού στη διαδικασία παραγωγής τους για να υποστηρίξουν τη νέα τεχνολογία για ορισμένα από τα συσκευές για τελικούς χρήστες πριν από μερικά χρόνια. Σχετικά εύκολη αναβάθμιση για τέτοιες συσκευές λογισμικόθα προσθέσει υποστήριξη για την τεχνολογία MU-MIMO, η οποία θα πρέπει επίσης να επιταχύνει τη διάδοση και τη διάδοση της τεχνολογίας, καθώς και να ενθαρρύνει εταιρείες και οργανισμούς να αναβαθμίσουν τα εταιρικά ασύρματα δίκτυά τους με εξοπλισμό που υποστηρίζει το πρότυπο 802.11ac.

9. Οι συσκευές χωρίς υποστήριξη MU-MIMO επωφελούνται επίσης

Αν και οι συσκευές Wi-Fi πρέπει να διαθέτουν υποστήριξη MU-MIMO για να χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία, ακόμη και εκείνες οι συσκευές-πελάτες που δεν διαθέτουν τέτοια υποστήριξη μπορούν έμμεσα να επωφεληθούν από τη λειτουργία σε ασύρματο δίκτυο όπου ένας δρομολογητής ή σημεία πρόσβασης υποστηρίζουν την τεχνολογία MU-MIMO. Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων μέσω του δικτύου εξαρτάται άμεσα από το συνολικό χρόνο κατά τον οποίο οι συσκευές συνδρομητών συνδέονται στο ραδιοφωνικό κανάλι. Και αν η τεχνολογία MU-MIMO σάς επιτρέπει να εξυπηρετείτε ορισμένες συσκευές πιο γρήγορα, τότε αυτό σημαίνει ότι τα σημεία πρόσβασης σε ένα τέτοιο δίκτυο θα έχουν περισσότερο χρόνο για να εξυπηρετήσουν άλλες συσκευές-πελάτες.

10. Το MU-MIMO βοηθά στην αύξηση του εύρους ζώνης ασύρματου δικτύου

Όταν αυξάνετε την ταχύτητα σύνδεσης Wi-Fi, αυξάνετε και το εύρος ζώνης του ασύρματου δικτύου σας. Καθώς οι συσκευές εξυπηρετούνται πιο γρήγορα, το δίκτυο έχει περισσότερο χρόνο ομιλίας για την εξυπηρέτηση περισσότερων συσκευών πελατών. Έτσι, η τεχνολογία MU-MIMO μπορεί να βελτιστοποιήσει σημαντικά την απόδοση των ασύρματων δικτύων με μεγάλη κίνηση ή μεγάλο αριθμό συνδεδεμένων συσκευών, όπως δημόσια δίκτυα Wi-Fi. Αυτά είναι εξαιρετικά νέα, καθώς ο αριθμός των smartphone και άλλων φορητών συσκευών με συνδεσιμότητα Wi-Fi είναι πιθανό να συνεχίσει να αυξάνεται.

11. Υποστηρίζεται οποιοδήποτε πλάτος καναλιού

Ένας τρόπος επέκτασης εύρος ζώνηςΤο κανάλι Wi-Fi συνδέει κανάλια όταν συνδυάζονται δύο παρακείμενο κανάλισε ένα κανάλι που έχει διπλάσιο πλάτος, διπλασιάζοντας ουσιαστικά την ταχύτητα της σύνδεσης Wi-Fi μεταξύ της συσκευής και του σημείου πρόσβασης. Το πρότυπο 802.11n παρείχε υποστήριξη για κανάλια πλάτους έως 40 MHz, στην αρχική προδιαγραφή του προτύπου 802.11ac, το υποστηριζόμενο πλάτος καναλιού αυξήθηκε στα 80 MHz. Το ενημερωμένο πρότυπο 802.11ac Wave 2 υποστηρίζει κανάλια 160 MHz.

Εικόνα 3. Το 802.11ac υποστηρίζει αυτήν τη στιγμή κανάλια πλάτους έως 160 MHz στη ζώνη των 5 GHz

Ωστόσο, δεν πρέπει να λησμονείται ότι η χρήση ευρύτερων καναλιών σε ένα ασύρματο δίκτυο αυξάνει την πιθανότητα παρεμβολών στα συν-κανάλια. Επομένως, αυτή η προσέγγιση δεν θα είναι πάντα η σωστή επιλογήγια την ανάπτυξη όλων των δικτύων Wi-Fi χωρίς εξαίρεση. Ωστόσο, η τεχνολογία MU-MIMO, όπως μπορούμε να δούμε, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κανάλια οποιουδήποτε πλάτους.

Ωστόσο, ακόμα κι αν το ασύρματο δίκτυό σας χρησιμοποιεί στενότερα κανάλια 20 MHz ή 40 MHz, το MU-MIMO μπορεί να το βοηθήσει να λειτουργεί πιο γρήγορα. Αλλά πόσο πιο γρήγορα θα εξαρτηθεί από το πόσες συσκευές-πελάτες πρέπει να εξυπηρετηθούν και πόσες ροές υποστηρίζει καθεμία από αυτές τις συσκευές. Έτσι, η χρήση της τεχνολογίας MU-MIMO, ακόμη και χωρίς ευρείες συνδεδεμένα κανάλια, μπορεί να υπερδιπλασιάσει την απόδοση της εξερχόμενης ασύρματης σύνδεσης για κάθε συσκευή.

12. Η επεξεργασία σήματος βελτιώνει την ασφάλεια

Μια ενδιαφέρουσα παρενέργεια της τεχνολογίας MU-MIMO είναι ότι ο δρομολογητής ή το σημείο πρόσβασης κρυπτογραφεί τα δεδομένα πριν τα στείλει μέσω του αέρα.Είναι μάλλον δύσκολο να αποκωδικοποιηθούν τα δεδομένα που μεταδίδονται χρησιμοποιώντας την τεχνολογία MU-MIMO, καθώς δεν είναι σαφές ποιο μέρος του κώδικα βρίσκεται σε ποια χωρική ροή. Αν και αργότερα ενδέχεται να αναπτυχθούν ειδικά εργαλεία που θα επιτρέπουν σε άλλες συσκευές να παρεμποδίζουν τη μεταδιδόμενη κίνηση, σήμερα η τεχνολογία MU-MIMO καλύπτει αποτελεσματικά δεδομένα από κοντινές συσκευές ακρόασης. Έτσι, η νέα τεχνολογία βοηθά στη βελτίωση της ασφάλειας Wi-Fi, κάτι που ισχύει ιδιαίτερα για ανοιχτά ασύρματα δίκτυα όπως δημόσια δίκτυα Wi-Fi, καθώς και για σημεία πρόσβασης που λειτουργούν σε προσωπική λειτουργία ή χρησιμοποιούν απλοποιημένη λειτουργία ελέγχου ταυτότητας χρήστη (Προκοινόχρηστο κλειδί , PSK) που βασίζεται σε τεχνολογίες ασφαλείας Wi-Fi WPA ή WPA2.

13. Το MU-MIMO είναι το καλύτερο για σταθερές συσκευές Wi-Fi

Υπάρχει επίσης μια προειδοποίηση σχετικά με την τεχνολογία MU-MIMO: δεν λειτουργεί καλά με συσκευές που κινούνται γρήγορα, καθώς η διαδικασία διαμόρφωσης δέσμης γίνεται πιο περίπλοκη και λιγότερο αποτελεσματική. Επομένως, το MU-MIMO δεν θα σας προσφέρει ουσιαστικό όφελος για συσκευές που περιφέρονται συχνά στο εταιρικό σας δίκτυο. Ωστόσο, θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι αυτές οι συσκευές «προβλήματος» δεν θα πρέπει σε καμία περίπτωση να επηρεάζουν ούτε τη μετάδοση δεδομένων MU-MIMO σε άλλες συσκευές-πελάτες που είναι λιγότερο κινητές ούτε την απόδοσή τους.

Εγγραφείτε σε νέα

Το MIMO πολλαπλών χρηστών είναι αναπόσπαστο μέρος του προτύπου 802.11 ac. Αλλά μέχρι στιγμής δεν έχουν υπάρξει συσκευές που να υποστηρίζουν το νέο είδοςτεχνολογία πολλαπλών κεραιών. Οι δρομολογητές WLAN ac προηγούμενης γενιάς 802.11 αναφέρονταν ως εξοπλισμός Wave 1. Μόνο με το Wave 2 εισάγεται το MIMO πολλαπλών χρηστών (MU-MIMO) και αυτό το δεύτερο κύμα συσκευών καθοδηγείται από.

■ ναι □ όχι

Δεδομένου ότι το MIMO πολλαπλών χρηστών μεταδίδει ένα σήμα ταυτόχρονα σε πολλές συσκευές, το πρωτόκολλο μετάδοσης επεκτείνεται ανάλογα ως προς το σχηματισμό κεφαλίδων μπλοκ δεδομένων: αντί να μεταδίδει πολλές χωρικά διαχωρισμένες ροές για έναν πελάτη, το MIMO πολλαπλών χρηστών διανέμει τη μετάδοση για κάθε χρήστη ξεχωριστά, καθώς και κωδικοποίηση . Η κατανομή εύρους ζώνης και η κωδικοποίηση παραμένουν τα ίδια.

Ένας χρήστης Εάν τέσσερις συσκευές μοιράζονται το ίδιο WLAN, τότε ένας δρομολογητής MIMO 4×4:4 μεταδίδει τέσσερις ροές χωρικών δεδομένων, αλλά πάντα μόνο στην ίδια συσκευή. Οι συσκευές και τα gadget συντηρούνται εναλλάξ. Πολλαπλοί χρήστες Με την υποστήριξη MIMO πολλαπλών χρηστών (Multi User MIMO), δεν υπάρχει ουρά συσκευών που αναμένουν πρόσβαση στους πόρους του δρομολογητή WLAN. Φορητός υπολογιστής, tablet, τηλέφωνο και τηλεόραση παρέχονται ταυτόχρονα με δεδομένα.

Ένα δίκτυο WLAN είναι σαν ένας πολυσύχναστος αυτοκινητόδρομος: ανάλογα με την ώρα της ημέρας, εκτός από υπολογιστές και φορητούς υπολογιστές, tablet, smartphone, τηλεοράσεις και κονσόλες παιχνιδιών. Το μέσο νοικοκυριό έχει περισσότερες από πέντε συσκευές συνδεδεμένες στο Διαδίκτυο μέσω WLAN και ο αριθμός αυτός αυξάνεται συνεχώς. Με την ταχύτητα των 11 Mbps, η οποία παρέχεται στο βασικό πρότυπο IEEE 802.11b, η περιήγηση στο διαδίκτυο και η λήψη δεδομένων απαιτεί πολλή υπομονή, επειδή ο δρομολογητής μπορεί να συνδεθεί μόνο σε μία συσκευή κάθε φορά. Εάν η ραδιοεπικοινωνία χρησιμοποιείται από τρεις συσκευές ταυτόχρονα, τότε κάθε πελάτης λαμβάνει μόνο το ένα τρίτο της διάρκειας της συνεδρίας επικοινωνίας και τα δύο τρίτα του χρόνου αφιερώνεται σε αναμονή. Αν και τα τελευταία IEEE 802.11ac WLAN παρέχουν ταχύτητες δεδομένων έως και 1 Gbps, έχουν επίσης το πρόβλημα της πτώσης της ταχύτητας λόγω της ουράς. Όμως ήδη η επόμενη γενιά συσκευών (802.11ac Wave 2) υπόσχεται υψηλότερη απόδοση για ραδιοδίκτυα με πολλαπλές ενεργές συσκευές.

Για να κατανοήσετε καλύτερα την ουσία της καινοτομίας, θα πρέπει πρώτα να θυμηθείτε ποιες αλλαγές έχουν συμβεί στα δίκτυα WLAN στο πρόσφατο παρελθόν. Ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους για να αυξήσετε τον ρυθμό μετάδοσης δεδομένων, ξεκινώντας με το πρότυπο IEEE 802.1In, είναι η τεχνολογία MIMO (Multiple Input Multiple Output: multi-channel input - multi-channel output). Περιλαμβάνει τη χρήση πολλών κεραιών ραδιοφώνου για παράλληλη μετάδοση ροών δεδομένων. Εάν, για παράδειγμα, ένα αρχείο βίντεο μεταδίδεται μέσω WLAN και χρησιμοποιείται δρομολογητής MIMO με τρεις κεραίες, κάθε πομπός ιδανικά (εάν ο δέκτης έχει τρεις κεραίες) θα στείλει το ένα τρίτο του αρχείου.

Αυξανόμενο κόστος με κάθε κεραία

Στο πρότυπο IEEE 802.11n μέγιστη ταχύτηταΗ μεταφορά δεδομένων για κάθε μεμονωμένη ροή, μαζί με τις πληροφορίες υπηρεσίας, φτάνει τα 150 Mbps. Οι συσκευές με τέσσερις κεραίες είναι επομένως ικανές να μεταδίδουν δεδομένα έως και 600 Mbps. Το τρέχον πρότυπο IEEE 802.11ac θεωρητικά βγαίνει σε περίπου 6900 Mbps. Εκτός από τα μεγάλα ραδιοφωνικά κανάλια και τη βελτιωμένη διαμόρφωση, το νέο πρότυπο προβλέπει τη χρήση έως και οκτώ ροών MIMO.

Αλλά μόνο η αύξηση του αριθμού των κεραιών δεν εγγυάται πολλαπλή επιτάχυνση της μετάδοσης δεδομένων. Αντίθετα, με τέσσερις κεραίες, η ποσότητα των γενικών εξόδων αυξάνεται πολύ και η διαδικασία ανίχνευσης ραδιοσυγκρουσιακών συγκρούσεων γίνεται επίσης πιο δαπανηρή. Για να δικαιολογήσει τη χρήση περισσότερων κεραιών, η τεχνολογία MIMO συνεχίζει να βελτιώνεται. Για λόγους διάκρισης, είναι πιο σωστό να αποκαλούμε το πρώην MIMO ενός χρήστη MIMO (Single User MIMO). Παρόλο που παρέχει ταυτόχρονη μετάδοση πολλών χωρικών ροών, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, αλλά πάντα μόνο σε μία διεύθυνση. Ένα τέτοιο μειονέκτημα εξαλείφεται τώρα με τη βοήθεια του MIMO πολλαπλών χρηστών. Με αυτήν την τεχνολογία, οι δρομολογητές WLAN μπορούν να μεταδώσουν ταυτόχρονα ένα σήμα σε τέσσερις πελάτες. Μια συσκευή με οκτώ κεραίες μπορεί, για παράδειγμα, να χρησιμοποιεί τέσσερις για να παρέχει φορητό υπολογιστή και παράλληλα με τη βοήθεια δύο άλλων - ένα tablet και ένα smartphone.

MIMO - ακριβές κατευθυντικό σήμα

Προκειμένου ένας δρομολογητής να προωθήσει πακέτα WLAN σε διαφορετικούς πελάτες ταυτόχρονα, πρέπει να γνωρίζει πού βρίσκονται οι πελάτες. Για να γίνει αυτό, πρώτα απ 'όλα, τα πακέτα δοκιμής αποστέλλονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Οι πελάτες ανταποκρίνονται σε αυτά τα πακέτα και ο σταθμός βάσης αποθηκεύει δεδομένα ισχύος σήματος. Η τεχνολογία Beamforming είναι ένας από τους σημαντικότερους βοηθούς του MU MIMO. Αν και υποστηρίζεται ήδη από το πρότυπο IEEE 802.11n, έχει βελτιωθεί στο IEEE 802.11ac. Η ουσία του συνοψίζεται στον καθορισμό της βέλτιστης κατεύθυνσης για την αποστολή ραδιοφωνικού σήματος στους πελάτες. Ο σταθμός βάσης ρυθμίζει ειδικά για κάθε ραδιοσήμα τη βέλτιστη κατευθυντικότητα της κεραίας εκπομπής. Για τη λειτουργία πολλών χρηστών, η εύρεση της βέλτιστης διαδρομής σήματος είναι ιδιαίτερα σημαντική, επειδή η αλλαγή της θέσης ενός μόνο πελάτη μπορεί να αλλάξει όλες τις διαδρομές μετάδοσης και να διαταράξει τη διεκπεραίωση ολόκληρου του δικτύου WLAN. Επομένως, κάθε 10 ms, πραγματοποιείται ανάλυση καναλιού.

Συγκριτικά, το MIMO ενός χρήστη αναλύει μόνο κάθε 100 ms. Το MIMO πολλαπλών χρηστών μπορεί να εξυπηρετήσει τέσσερις πελάτες ταυτόχρονα, με κάθε πελάτη να λαμβάνει έως και τέσσερις ροές δεδομένων παράλληλα, για συνολικά 16 ροές. Αυτό το MIMO πολλαπλών χρηστών απαιτεί νέους δρομολογητές WLAN καθώς αυξάνεται η ανάγκη για επεξεργαστική ισχύ.

Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα στο MIMO πολλών χρηστών είναι η παρεμβολή πελάτη σε πελάτη. Αν και συχνά μετράται η συμφόρηση καναλιών, αυτό δεν είναι αρκετό. Εάν είναι απαραίτητο, δίνεται προτεραιότητα σε ορισμένα πλαίσια, ενώ σε άλλα, αντίθετα, τηρούνται. Για να γίνει αυτό, το 802.11ac χρησιμοποιεί διάφορες ουρές που διαφορετική ταχύτηταεκτελέστε επεξεργασία ανάλογα με τον τύπο του πακέτου δεδομένων, δίνοντας προτίμηση, για παράδειγμα, στα πακέτα βίντεο.

9 Απριλίου 2014

Κάποια στιγμή, η σύνδεση υπερύθρων με κάποιο τρόπο έφυγε αθόρυβα και ανεπαίσθητα και μετά σταμάτησαν να χρησιμοποιούν το Bluetooth για ανταλλαγή δεδομένων. Και τώρα είναι η σειρά του Wi-Fi...

Αναπτύχθηκε ένα σύστημα πολλαπλών χρηστών με πολλαπλές εισόδους και εξόδους, επιτρέποντας στο δίκτυο να επικοινωνεί με περισσότερους από έναν υπολογιστές ταυτόχρονα. Οι δημιουργοί ισχυρίζονται ότι όταν χρησιμοποιείται το ίδιο εύρος ραδιοκυμάτων που διατίθεται για Wi-Fi, η συναλλαγματική ισοτιμία μπορεί να τριπλασιαστεί.

Η Qualcomm Atheros έχει αναπτύξει ένα σύστημα πολλαπλών χρηστών, πολλαπλών εισόδου/εξόδου (MU-MIMO) που επιτρέπει σε ένα δίκτυο να επικοινωνεί με περισσότερους από έναν υπολογιστές ταυτόχρονα. Η εταιρεία σχεδιάζει να ξεκινήσει την επίδειξη της τεχνολογίας μέσα στους επόμενους μήνες πριν την αποστολή στους πελάτες στις αρχές του επόμενου έτους.

Ωστόσο, για να αποκτήσουν αυτή την υψηλή ταχύτητα, οι χρήστες θα πρέπει να αναβαθμίσουν τόσο τους υπολογιστές όσο και τους δρομολογητές δικτύου τους.

Με το πρωτόκολλο Wi-Fi, οι πελάτες εξυπηρετούνται διαδοχικά - χρησιμοποιείται μόνο μία συσκευή εκπομπής και λήψης για ορισμένο χρονικό διάστημα - έτσι ώστε να χρησιμοποιείται μόνο ένα μικρό μέρος του εύρους ζώνης του δικτύου.

Η συσσώρευση αυτών των διαδοχικών γεγονότων δημιουργεί πτώση στη συναλλαγματική ισοτιμία καθώς όλο και περισσότερες συσκευές συνδέονται στο δίκτυο.

Το πρωτόκολλο MU-MIMO (multi-user, multiple input, multiple output) παρέχει ταυτόχρονη μετάδοση πληροφοριών σε μια ομάδα πελατών, η οποία κάνει πιο αποτελεσματική χρήση του διαθέσιμου εύρους ζώνης δικτύου Wi-Fi και ως εκ τούτου επιταχύνει τη μετάδοση.

Η Qualcomm πιστεύει ότι τέτοιες δυνατότητες θα είναι ιδιαίτερα χρήσιμες για συνεδριακά κέντρα και Internet cafe όταν συνδέονται πολλοί χρήστες στο ίδιο δίκτυο.

Η εταιρεία πιστεύει επίσης ότι δεν πρόκειται μόνο για αύξηση της απόλυτης ταχύτητας, αλλά και για πιο αποτελεσματική χρήση του δικτύου και του χρόνου ομιλίας για την υποστήριξη ενός αυξανόμενου αριθμού συνδεδεμένων συσκευών, υπηρεσιών και εφαρμογών.

Η Qualcomm σχεδιάζει να πουλήσει τσιπ MU-Mimo σε κατασκευαστές δρομολογητών, σημείων πρόσβασης, smartphone, tablet και άλλων συσκευών με δυνατότητα Wi-Fi. Τα πρώτα τσιπ θα μπορούν να λειτουργούν ταυτόχρονα με τέσσερις ροές δεδομένων. Η υποστήριξη τεχνολογίας θα περιλαμβάνεται στα τσιπ Atheros 802.11ac και επεξεργαστές για κινητά Snapdragon 805 και 801. Η επίδειξη της τεχνολογίας θα γίνει φέτος και οι πρώτες αποστολές τσιπ έχουν προγραμματιστεί για το 1ο τρίμηνο του επόμενου έτους.

Λοιπόν, τώρα όποιος θέλει να εμβαθύνει σε αυτήν την τεχνολογία με περισσότερες λεπτομέρειες, συνεχίζουμε ...

MIMO(Multiple Input Multiple Output - multiple input multiple output) είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε συστήματα ασύρματων επικοινωνιών (WIFI, WI-MAX, κυψελωτά δίκτυα), η οποία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη φασματική απόδοση του συστήματος, τον μέγιστο ρυθμό μεταφοράς δεδομένων και τη χωρητικότητα δικτύου. Ο κύριος τρόπος για να επιτευχθούν τα παραπάνω πλεονεκτήματα είναι η μετάδοση δεδομένων από την πηγή στον προορισμό μέσω πολλαπλών ραδιοζεύξεων, από όπου πήρε το όνομά της η τεχνολογία. Σκεφτείτε το παρασκήνιο Αυτό το θέμα, και να καθορίσουν τους κύριους λόγους για την ευρεία χρήση της τεχνολογίας MIMO.

Η ανάγκη για συνδέσεις υψηλής ταχύτητας που παρέχουν υψηλή ποιότητα υπηρεσιών (QoS) με υψηλή ανοχή σφαλμάτων αυξάνεται χρόνο με το χρόνο. Αυτό διευκολύνεται σε μεγάλο βαθμό από την εμφάνιση τέτοιων υπηρεσιών όπως το VoIP (Voice over Internet Protocol), η τηλεδιάσκεψη, το VoD (Video on Demand) κ.λπ. Ωστόσο, οι περισσότερες ασύρματες τεχνολογίες δεν επιτρέπουν την παροχή στους συνδρομητές υψηλής ποιότητας υπηρεσιών στην άκρη του την περιοχή κάλυψης. Στα κυψελωτά και άλλα συστήματα ασύρματης επικοινωνίας, η ποιότητα της σύνδεσης, καθώς και ο διαθέσιμος ρυθμός δεδομένων, πέφτουν γρήγορα με την απόσταση από το σταθμό βάσης (BTS). Παράλληλα μειώνεται και η ποιότητα των υπηρεσιών, γεγονός που οδηγεί τελικά στην αδυναμία παροχής υπηρεσιών σε πραγματικό χρόνο με υψηλή ποιότητασε όλη τη ραδιοφωνική κάλυψη του δικτύου. Για να λύσετε αυτό το πρόβλημα, μπορείτε να προσπαθήσετε να εγκαταστήσετε τους σταθμούς βάσης όσο το δυνατόν πιο σφιχτά και να οργανώσετε την εσωτερική κάλυψη σε όλα τα σημεία με χαμηλό επίπεδο σήματος. Ωστόσο, αυτό θα απαιτήσει σημαντικό οικονομικό κόστος, το οποίο θα οδηγήσει τελικά σε αύξηση του κόστους της υπηρεσίας και μείωση της ανταγωνιστικότητας. Έτσι, για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, απαιτείται μια πρωτότυπη καινοτομία, χρησιμοποιώντας, ει δυνατόν, την τρέχουσα περιοχή συχνοτήτων και χωρίς να απαιτείται η κατασκευή νέων εγκαταστάσεων δικτύου.

Χαρακτηριστικά της διάδοσης των ραδιοκυμάτων

Για να κατανοήσουμε τις αρχές λειτουργίας της τεχνολογίας MIMO, είναι απαραίτητο να εξεταστούν οι γενικές αρχές της διάδοσης των ραδιοκυμάτων στο διάστημα. Τα κύματα που εκπέμπονται από διάφορα ασύρματα ραδιοφωνικά συστήματα στην περιοχή πάνω από 100 MHz συμπεριφέρονται με πολλούς τρόπους σαν δέσμες φωτός. Όταν τα ραδιοκύματα διαδίδονται σε μια επιφάνεια, ανάλογα με το υλικό και το μέγεθος του εμποδίου, μέρος της ενέργειας απορροφάται, μέρος περνάει και το υπόλοιπο ανακλάται. Η αναλογία των μεριδίων των απορροφούμενων, ανακλώμενων και μεταδιδόμενων μερών της ενέργειας επηρεάζεται από πολλούς εξωτερικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της συχνότητας του σήματος. Επιπλέον, οι ανακλώμενες και περασμένες ενέργειες σήματος μπορούν να αλλάξουν την κατεύθυνση της περαιτέρω διάδοσής τους και το ίδιο το σήμα χωρίζεται σε πολλά κύματα.

Το σήμα που διαδίδεται σύμφωνα με τους παραπάνω νόμους από την πηγή στον δέκτη, αφού συναντήσει πολλά εμπόδια, χωρίζεται σε πολλά κύματα, μόνο ένα μέρος των οποίων θα φτάσει στον δέκτη. Κάθε ένα από τα κύματα που φτάνουν στον δέκτη σχηματίζει μια λεγόμενη διαδρομή διάδοσης σήματος. Επιπλέον, λόγω του γεγονότος ότι διαφορετικά κύματα αντανακλώνται από διαφορετικό αριθμό εμποδίων και περνούν διαφορετική απόσταση, διαφορετικά μονοπάτια έχουν διαφορετικές χρονικές καθυστερήσεις.

Σε ένα πυκνό αστικό περιβάλλον, λόγω του μεγάλου αριθμού εμποδίων όπως κτίρια, δέντρα, αυτοκίνητα κ.λπ., είναι πολύ συνηθισμένο να δημιουργείται μια κατάσταση μεταξύ του εξοπλισμού χρήστη (MS) και των κεραιών σταθμός βάσης(BTS) δεν υπάρχει οπτική επαφή. Σε αυτή την περίπτωση, ο μόνος τρόπος για να φτάσετε στο σήμα του δέκτη είναι μέσω ανακλώμενων κυμάτων. Ωστόσο, όπως σημειώθηκε παραπάνω, το επανειλημμένα ανακλώμενο σήμα δεν έχει πλέον την αρχική ενέργεια και μπορεί να φτάσει με καθυστέρηση. Ιδιαίτερη δυσκολία δημιουργείται επίσης από το γεγονός ότι τα αντικείμενα δεν μένουν πάντα ακίνητα και η κατάσταση μπορεί να αλλάξει σημαντικά με την πάροδο του χρόνου. Από αυτή την άποψη, προκύπτει το πρόβλημα της διάδοσης σήματος πολλαπλών διαδρομών - ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα στα συστήματα ασύρματης επικοινωνίας.

Διάδοση πολλαπλών διαδρομών - πρόβλημα ή πλεονέκτημα;

Για την καταπολέμηση της διάδοσης σήματος πολλαπλών διαδρομών, πολλά διάφορες λύσεις. Μία από τις πιο κοινές τεχνολογίες είναι το Receive Diversity - λήψη διαφορετικότητας. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι όχι μία, αλλά πολλές κεραίες (συνήθως δύο, λιγότερο συχνά τέσσερις) χρησιμοποιούνται για τη λήψη του σήματος, που βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους. Έτσι, ο παραλήπτης έχει όχι ένα, αλλά δύο αντίγραφα του μεταδιδόμενου σήματος, τα οποία ήρθαν με διαφορετικούς τρόπους. Αυτό καθιστά δυνατή τη συλλογή περισσότερης ενέργειας από το αρχικό σήμα, καθώς Τα κύματα που λαμβάνονται από μια κεραία μπορεί να μην λαμβάνονται από μια άλλη και το αντίστροφο. Επίσης, τα σήματα που φτάνουν εκτός φάσης στη μία κεραία μπορεί να φτάσουν στην άλλη σε φάση. Αυτό το σχήμα οργάνωσης διεπαφής ραδιοφώνου μπορεί να ονομαστεί Single Input Multiple Output (SIMO), σε αντίθεση με το τυπικό σχήμα Single Input Single Output (SISO). Μπορεί επίσης να εφαρμοστεί η αντίστροφη προσέγγιση: όταν χρησιμοποιούνται πολλές κεραίες για μετάδοση και μία για λήψη. Αυτό αυξάνει επίσης τη συνολική ενέργεια του αρχικού σήματος που λαμβάνει ο δέκτης. Αυτό το σχήμα ονομάζεται Multiple Input Single Output (MISO). Και στα δύο σχήματα (SIMO και MISO), αρκετές κεραίες είναι εγκατεστημένες στο πλάι του σταθμού βάσης, καθώς συνειδητοποιήστε την ποικιλομορφία των κεραιών κινητή συσκευήσε αρκετά μεγάλη απόσταση είναι δύσκολο χωρίς να αυξηθούν οι διαστάσεις του ίδιου του τερματικού εξοπλισμού.

Ως αποτέλεσμα περαιτέρω συλλογισμού, φτάνουμε στο σχήμα πολλαπλής εισόδου πολλαπλής εξόδου (MIMO). Σε αυτή την περίπτωση, εγκαθίστανται πολλές κεραίες για μετάδοση και λήψη. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα παραπάνω σχήματα, αυτό το σχήμα διαφοροποίησης επιτρέπει όχι μόνο την αντιμετώπιση της διάδοσης σήματος πολλαπλών διαδρομών, αλλά και τη λήψη ορισμένων πρόσθετα οφέλη. Χρησιμοποιώντας πολλαπλές κεραίες εκπομπής και λήψης, σε κάθε ζεύγος κεραιών εκπομπής/λήψης μπορεί να εκχωρηθεί μια ξεχωριστή διαδρομή για τη μετάδοση πληροφοριών. Σε αυτήν την περίπτωση, η λήψη διαφοροποίησης θα εκτελείται από τις υπόλοιπες κεραίες και αυτή η κεραία θα χρησιμεύσει επίσης ως πρόσθετη κεραία για άλλες διαδρομές μετάδοσης. Ως αποτέλεσμα, θεωρητικά, είναι δυνατό να αυξηθεί ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων κατά τόσες φορές όσες πρόσθετες κεραίες θα χρησιμοποιηθούν. Ωστόσο, ένας σημαντικός περιορισμός επιβάλλεται από την ποιότητα κάθε διαδρομής ραδιοφώνου.

Πώς λειτουργεί το MIMO

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, η οργάνωση της τεχνολογίας MIMO απαιτεί την εγκατάσταση πολλών κεραιών στις πλευρές εκπομπής και λήψης. Συνήθως, ίσος αριθμός κεραιών εγκαθίσταται στην είσοδο και στην έξοδο του συστήματος, αφού Σε αυτήν την περίπτωση, επιτυγχάνεται ο μέγιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων. Για να εμφανιστεί ο αριθμός των κεραιών στη λήψη και μετάδοση, μαζί με το όνομα της τεχνολογίας MIMO, συνήθως αναφέρεται η ονομασία "AxB", όπου A είναι ο αριθμός των κεραιών στην είσοδο του συστήματος και B είναι στην έξοδο. . Το σύστημα σε αυτή την περίπτωση αναφέρεται στη σύνδεση ραδιοφώνου.

Για να λειτουργήσει η τεχνολογία MIMO, απαιτούνται ορισμένες αλλαγές στη δομή του πομπού σε σύγκριση με τα συμβατικά συστήματα. Ας εξετάσουμε μόνο έναν από τους πιθανούς, πιο απλούς τρόπους οργάνωσης της τεχνολογίας MIMO. Πρώτα απ 'όλα, από την πλευρά εκπομπής, χρειάζεται ένας διαχωριστής ροής, ο οποίος θα διαιρεί τα δεδομένα που προορίζονται για μετάδοση σε πολλά υποροές χαμηλής ταχύτητας, ο αριθμός των οποίων εξαρτάται από τον αριθμό των κεραιών. Για παράδειγμα, για MIMO 4x4 και ρυθμό δεδομένων εισόδου 200 Mbps, το διαχωριστικό θα δημιουργήσει 4 ροές των 50 Mbps το καθένα. Επιπλέον, κάθε ένα από αυτά τα ρεύματα πρέπει να μεταδίδεται μέσω της δικής του κεραίας. Τυπικά, οι κεραίες εκπομπής ρυθμίζονται με κάποιο χωρικό διαχωρισμό για να επιτρέπουν όσο το δυνατόν περισσότερα ψευδή σήματα που προκύπτουν από πολλαπλές διαδρομές. Σε ένα από πιθανούς τρόπουςοργάνωση της τεχνολογίας MIMO, το σήμα μεταδίδεται από κάθε κεραία με διαφορετική πόλωση, γεγονός που καθιστά δυνατή την αναγνώρισή του κατά τη λήψη. Ωστόσο, στην απλούστερη περίπτωση, καθένα από τα μεταδιδόμενα σήματα αποδεικνύεται ότι επισημαίνεται από το ίδιο το μέσο μετάδοσης (χρονική καθυστέρηση, εξασθένηση και άλλες παραμορφώσεις).

Στην πλευρά λήψης, πολλές κεραίες λαμβάνουν σήμα από το ραδιόφωνο. Επιπλέον, οι κεραίες στην πλευρά λήψης είναι επίσης εγκατεστημένες με κάποια χωρική ποικιλομορφία, λόγω της οποίας παρέχεται η λήψη διαφορετικότητας που συζητήθηκε προηγουμένως. Τα λαμβανόμενα σήματα τροφοδοτούνται σε δέκτες, ο αριθμός των οποίων αντιστοιχεί στον αριθμό των κεραιών και των διαδρομών μετάδοσης. Επιπλέον, κάθε ένας από τους δέκτες λαμβάνει σήματα από όλες τις κεραίες του συστήματος. Καθένας από αυτούς τους αθροιστές εξάγει από τη συνολική ροή την ενέργεια σήματος μόνο της διαδρομής για την οποία είναι υπεύθυνος. Αυτό το κάνει είτε σύμφωνα με κάποιο προκαθορισμένο σημάδι με το οποίο ήταν εξοπλισμένο καθένα από τα σήματα, είτε λόγω της ανάλυσης καθυστέρησης, εξασθένησης, μετατόπισης φάσης, δηλ. ένα σύνολο παραμορφώσεων ή «δακτυλικών αποτυπωμάτων» του μέσου διανομής. Ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας του συστήματος (Bell Laboratories Layered Space-Time - BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC), κ.λπ.), το μεταδιδόμενο σήμα μπορεί να επαναλαμβάνεται κάθε συγκεκριμένη ώρα, ή μεταδίδεται με μικρή καθυστέρηση μέσω άλλων κεραιών.

Σε ένα σύστημα με τεχνολογία MIMO, μπορεί να συμβεί ένα ασυνήθιστο φαινόμενο, καθώς ο ρυθμός δεδομένων στο σύστημα MIMO μπορεί να μειωθεί εάν υπάρχει οπτική επαφή μεταξύ της πηγής σήματος και του δέκτη. Αυτό οφείλεται κυρίως στη μείωση της σοβαρότητας των παραμορφώσεων του περιβάλλοντος χώρου, η οποία σηματοδοτεί κάθε ένα από τα σήματα. Ως αποτέλεσμα, καθίσταται προβληματικό στην πλευρά λήψης ο διαχωρισμός των σημάτων και αρχίζουν να επηρεάζουν το ένα το άλλο. Έτσι, όσο υψηλότερη είναι η ποιότητα της σύνδεσης ραδιοφώνου, τόσο λιγότερα οφέλη μπορεί να αποκομίσει κανείς από το MIMO.

MIMO πολλών χρηστών (MU-MIMO)

Η παραπάνω αρχή οργάνωσης της ραδιοεπικοινωνίας αναφέρεται στο λεγόμενο MIMO ενός χρήστη (SU-MIMO), όπου υπάρχει μόνο ένας πομπός και δέκτης πληροφοριών. Σε αυτήν την περίπτωση, τόσο ο πομπός όσο και ο δέκτης μπορούν σαφώς να συντονίσουν τις ενέργειές τους και ταυτόχρονα δεν υπάρχει κανένας παράγοντας έκπληξη όταν μπορούν να εμφανιστούν νέοι χρήστες στον αέρα. Ένα τέτοιο σχέδιο είναι αρκετά κατάλληλο για μικρά συστήματα, για παράδειγμα, για την οργάνωση της επικοινωνίας σε ένα οικιακό γραφείο μεταξύ δύο συσκευών. Με τη σειρά τους, τα περισσότερα συστήματα, όπως το WI-FI, το WIMAX, τα συστήματα κινητής επικοινωνίας είναι πολλαπλών χρηστών, δηλ. έχουν ένα ενιαίο κέντρο και πολλά απομακρυσμένα αντικείμενα, με καθένα από τα οποία είναι απαραίτητο να οργανωθεί μια σύνδεση ραδιοφώνου. Έτσι, προκύπτουν δύο προβλήματα: αφενός, ο σταθμός βάσης πρέπει να μεταδίδει ένα σήμα σε πολλούς συνδρομητές μέσω του ίδιου συστήματος κεραίας (MIMO εκπομπή) και ταυτόχρονα να λαμβάνει ένα σήμα μέσω των ίδιων κεραιών από πολλούς συνδρομητές (MIMO MAC - κανάλια πολλαπλής πρόσβασης).

Στην κατεύθυνση ανοδικής ζεύξης - από το MS στο BTS, οι χρήστες μεταδίδουν τις πληροφορίες τους ταυτόχρονα στην ίδια συχνότητα. Σε αυτή την περίπτωση, προκύπτει μια δυσκολία για το σταθμό βάσης: είναι απαραίτητο να διαχωριστούν τα σήματα από διαφορετικούς συνδρομητές. Ένας πιθανός τρόπος αντιμετώπισης αυτού του προβλήματος είναι επίσης η μέθοδος γραμμικής επεξεργασίας, η οποία περιλαμβάνει την προκωδικοποίηση του μεταδιδόμενου σήματος. Το αρχικό σήμα, σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, πολλαπλασιάζεται με έναν πίνακα, ο οποίος αποτελείται από συντελεστές που αντανακλούν παρεμβολές από άλλους συνδρομητές. Η μήτρα καταρτίζεται με βάση την τρέχουσα κατάσταση στον αέρα: τον αριθμό των συνδρομητών, τις ταχύτητες μετάδοσης κ.λπ. Έτσι, πριν από τη μετάδοση, το σήμα υπόκειται σε παραμόρφωση αντίστροφη από αυτή που συναντά κατά τη ραδιομετάδοση.

Στην κατερχόμενη ζεύξη - την κατεύθυνση από το BTS προς το MS, ο σταθμός βάσης εκπέμπει σήματα ταυτόχρονα στο ίδιο κανάλι σε πολλούς συνδρομητές ταυτόχρονα. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι το σήμα που μεταδίδεται για έναν συνδρομητή επηρεάζει τη λήψη όλων των άλλων σημάτων, δηλ. εμφανίζεται παρεμβολή. Πιθανές επιλογές για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος είναι η χρήση της Smart Antena ή η χρήση τεχνολογίας κωδικοποίησης βρώμικου χαρτιού ("dirty paper"). Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην τεχνολογία βρώμικου χαρτιού. Η αρχή της λειτουργίας του βασίζεται στην ανάλυση της τρέχουσας κατάστασης του ραδιοφώνου και του αριθμού των ενεργών συνδρομητών. Ο μόνος (πρώτος) συνδρομητής μεταδίδει τα δεδομένα του στο σταθμό βάσης χωρίς κωδικοποίηση, αλλάζοντας τα δεδομένα του, γιατί. δεν υπάρχουν παρεμβολές από άλλους συνδρομητές. Ο δεύτερος συνδρομητής θα κωδικοποιήσει, δηλ. αλλάξτε την ενέργεια του σήματος του για να μην παρεμποδίσετε το πρώτο και να μην υποβάλετε το σήμα του σε επιρροή από το πρώτο. Οι επόμενοι συνδρομητές που θα προστεθούν στο σύστημα θα ακολουθούν επίσης αυτήν την αρχή, με βάση τον αριθμό των ενεργών συνδρομητών και την επίδραση των σημάτων που μεταδίδουν.

Εφαρμογή MIMO

Η τεχνολογία MIMO την τελευταία δεκαετία είναι ένας από τους πιο σχετικούς τρόπους για την αύξηση της απόδοσης και της χωρητικότητας των συστημάτων ασύρματης επικοινωνίας. Εξετάστε μερικά παραδείγματα χρήσης του MIMO σε διάφορα συστήματασυνδέσεις.

Το πρότυπο WiFi 802.11n είναι ένα από τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα χρήσης της τεχνολογίας MIMO. Σύμφωνα με τον ίδιο, σας επιτρέπει να διατηρείτε ταχύτητες έως και 300 Mbps. Επιπλέον, το προηγούμενο πρότυπο 802.11g επέτρεπε να παρέχει μόνο 50 Mbps. Εκτός από την αύξηση του ρυθμού δεδομένων, το νέο πρότυπο, χάρη στο MIMO, σας επιτρέπει επίσης να παρέχετε η καλύτερη επίδοσηποιότητα υπηρεσιών σε μέρη με χαμηλή ισχύ σήματος. Το 802.11n χρησιμοποιείται όχι μόνο σε συστήματα σημείων / πολλών σημείων (Point / Multipoint) - η πιο κοινή θέση για τη χρήση της τεχνολογίας WiFi για την οργάνωση ενός LAN (τοπικό δίκτυο), αλλά και για την οργάνωση συνδέσεων σημείου / σημείου που χρησιμοποιούνται για την οργάνωση της επικοινωνίας κορμού κανάλια με ταχύτητα αρκετών εκατοντάδων Mbps και επιτρέποντας τη μετάδοση δεδομένων σε δεκάδες χιλιόμετρα (έως 50 km).

Το πρότυπο WiMAX έχει επίσης δύο εκδόσεις που φέρνουν νέες δυνατότητες στους χρήστες με τη βοήθεια της τεχνολογίας MIMO. Το πρώτο, 802.16e, παρέχει κινητές ευρυζωνικές υπηρεσίες. Σας επιτρέπει να μεταφέρετε πληροφορίες με ταχύτητες έως και 40 Mbps προς την κατεύθυνση από το σταθμό βάσης προς συνδρομητικό εξοπλισμό. Ωστόσο, το MIMO στο 802.16e θεωρείται επιλογή και χρησιμοποιείται στην απλούστερη διαμόρφωση - 2x2. Στην επόμενη έκδοση, το 802,16m MIMO θεωρείται υποχρεωτική τεχνολογία, με πιθανή διαμόρφωση 4x4. Σε αυτήν την περίπτωση, το WiMAX μπορεί ήδη να αποδοθεί κυτταρικά συστήματαεπικοινωνιών, δηλαδή την τέταρτη γενιά τους (λόγω του υψηλού ρυθμού μεταφοράς δεδομένων), επειδή έχει έναν αριθμό εγγενών δίκτυα κινητής τηλεφωνίαςπινακίδες: περιαγωγή, παράδοση, φωνητικές συνδέσεις. Στην περίπτωση χρήσης κινητού, θεωρητικά μπορούν να επιτευχθούν 100 Mbps. Στη σταθερή έκδοση, η ταχύτητα μπορεί να φτάσει το 1 Gbps.

Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρήση της τεχνολογίας MIMO σε συστήματα κυψελοειδούς επικοινωνίας. Αυτή η τεχνολογία έχει βρει την εφαρμογή της από την τρίτη γενιά συστημάτων κινητής τηλεφωνίας. Για παράδειγμα, στο πρότυπο UMTS, στο Rel. 6, χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με την τεχνολογία HSPA με υποστήριξη για ταχύτητες έως 20 Mbps, και σε Rel. 7 - με HSPA+, όπου οι ρυθμοί μεταφοράς δεδομένων φτάνουν τα 40 Mbps. Ωστόσο, το MIMO δεν έχει βρει ευρεία εφαρμογή σε συστήματα 3G.

Τα συστήματα, συγκεκριμένα το LTE, προβλέπουν επίσης τη χρήση του MIMO σε διαμορφώσεις έως και 8x8. Αυτό, θεωρητικά, μπορεί να καταστήσει δυνατή τη μετάδοση δεδομένων από το σταθμό βάσης στον συνδρομητή άνω των 300 Mbps. Επίσης σημαντικό θετικό σημείο είναι η σταθερή ποιότητα της σύνδεσης ακόμα και στην άκρη της κηρήθρας. Σε αυτήν την περίπτωση, ακόμη και σε μεγάλη απόσταση από το σταθμό βάσης ή όταν βρίσκεστε σε απομακρυσμένο δωμάτιο, θα παρατηρηθεί μόνο μια ελαφρά μείωση στον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων.

Έτσι, η τεχνολογία MIMO βρίσκει εφαρμογή σε όλα σχεδόν τα συστήματα ασύρματης μετάδοσης δεδομένων. Και οι δυνατότητές του δεν έχουν εξαντληθεί. Ήδη αναπτύσσονται νέες επιλογές διαμόρφωσης κεραίας, έως 64x64 MIMO. Αυτό θα καταστήσει δυνατή την επίτευξη ακόμη υψηλότερων ρυθμών δεδομένων, χωρητικότητας δικτύου και φασματικής απόδοσης στο μέλλον.