Ulasan router dengan teknologi mu mimo. Teknologi transmisi data MIMO dalam jaringan nirkabel WIFI

Salah satu inovasi paling signifikan dan penting Wi-Fi selama 20 tahun terakhir - Teknologi Multi User - Multiple Input Multiple Output (MU-MIMO). MU-MIMO memperluas fungsionalitas pembaruan terkini standar nirkabel 802.11ac "Gelombang 2". Tidak diragukan lagi, ini adalah terobosan besar untuk komunikasi nirkabel. Teknologi ini membantu meningkatkan kecepatan teoritis maksimum koneksi tanpa kabel dari 3,47 Gbps dalam spesifikasi 802.11ac asli menjadi 6,93 Gbps dalam peningkatan ke 802.11ac Wave 2. Ini adalah salah satu fitur Wi-Fi paling kompleks hingga saat ini.

Mari kita lihat cara kerjanya!

Teknologi MU-MIMO meningkatkan standar dengan memungkinkan banyak perangkat menerima banyak aliran data. Ini didasarkan pada MIMO Pengguna Tunggal (SU-MIMO), yang diperkenalkan hampir 10 tahun yang lalu dengan standar 802.11n.

SU-MIMO meningkatkan kecepatan koneksi Wi-Fi dengan mengizinkan sepasang perangkat nirkabel untuk menerima atau mengirim beberapa aliran data secara bersamaan.

Gambar 1. Teknologi SU-MIMO menyediakan aliran input dan output multi-saluran ke perangkat yang sama pada waktu yang sama. Teknologi MU-MIMO memungkinkan komunikasi simultan dengan beberapa perangkat.

Pada dasarnya, ada dua teknologi yang merevolusi Wi-Fi. Yang pertama dari teknologi ini, yang disebut beamforming, memungkinkan router Wi-Fi dan titik akses menggunakan saluran radio dengan lebih efisien. Sebelum munculnya teknologi ini, router Wi-Fi dan titik akses berfungsi seperti bola lampu, mengirimkan sinyal ke segala arah. Masalahnya adalah itu Sulit bagi sinyal yang tidak fokus dengan daya terbatas untuk menjangkau perangkat klien Wi-Fi.

Menggunakan teknologi beamforming, router Wi-Fi atau titik akses bertukar informasi tentang lokasinya dengan perangkat klien. Router kemudian mengubah fase dan kekuatannya untuk membentuk sinyal yang lebih baik. Akibatnya: sinyal radio digunakan lebih efisien, transfer data lebih cepat dan kemungkinan jarak koneksi maksimum ditingkatkan.

Kemungkinan beamforming berkembang. Hingga saat ini, router Wi-Fi atau titik akses secara inheren melakukan tugas tunggal, mengirim atau menerima data hanya dari satu perangkat klien pada satu waktu. Dalam versi sebelumnya dari keluarga standar transmisi nirkabel Data 802.11, termasuk standar 802.11n dan versi pertama standar 802.11ac, dimungkinkan untuk menerima atau mengirimkan beberapa aliran data secara bersamaan, tetapi hingga saat ini belum ada metode yang memungkinkan router Wi-Fi atau titik akses untuk "berbicara" pada saat yang sama dengan banyak klien sekaligus. Mulai sekarang, dengan bantuan MU-MIMO, peluang seperti itu muncul.

Ini memang merupakan terobosan besar, karena kemampuan untuk mengirimkan data ke beberapa perangkat klien secara bersamaan sangat memperluas bandwidth yang tersedia untuk klien nirkabel. Teknologi MU-MIMO memajukan jaringan nirkabel dari cara lama CSMA-SD, ketika hanya satu perangkat yang dilayani pada waktu yang sama, ke sistem di mana beberapa perangkat dapat "berbicara" pada saat yang bersamaan. Untuk memperjelas contoh ini, bayangkan berpindah dari jalan pedesaan satu jalur ke jalan raya lebar.

Saat ini, router nirkabel dan titik akses 802.11ac Wave 2 generasi kedua mengambil alih pasar. Setiap orang yang menggunakan Wi-Fi memahami secara spesifik cara kerja teknologi MU-MIMO. Kami menyampaikan kepada Anda 13 fakta yang akan mempercepat pembelajaran Anda ke arah ini.

1. MU-MIMO hanya menggunakan Aliran "Hilir" (dari titik akses ke perangkat seluler).

Tidak seperti SU-MIMO, MU-MIMO saat ini hanya berfungsi untuk mentransfer data dari titik akses ke perangkat seluler. Hanya router nirkabel atau titik akses yang dapat mengirimkan data ke banyak pengguna pada saat yang sama, apakah itu satu atau lebih aliran untuk masing-masing pengguna. Perangkat nirkabel itu sendiri (seperti smartphone, tablet, atau laptop) masih harus bergiliran mengirim data ke router nirkabel atau titik akses, meskipun mereka dapat menggunakan teknologi SU-MIMO secara individual untuk mengirimkan banyak aliran saat giliran mereka tiba.

Teknologi MU-MIMO akan sangat berguna dalam jaringan di mana pengguna mengunduh lebih banyak data daripada mengunggah.

Mungkin di masa mendatang versi teknologi Wi-Fi akan diterapkan: 802.11ax, di mana metode MU-MIMO akan berlaku untuk lalu lintas "Upstream".

2. MU-MIMO hanya berfungsi di pita Wi-Fi 5GHz

Teknologi SU-MIMO beroperasi di pita frekuensi 2,4GHz dan 5GHz. 802.11ac Wave 2 router nirkabel dan titik akses generasi ke-2 dapat melayani banyak pengguna sekaligus pada pita frekuensi yang sama 5 GHz. Di satu sisi tentunya sangat disayangkan pada pita frekuensi 2,4 GHz yang semakin sempit dan padat tidak dapat kita gunakan. teknologi baru. Namun, di sisi lain, semakin banyak perangkat nirkabel dual-band di pasaran yang mendukung teknologi MU-MIMO, yang dapat kita gunakan untuk menyebarkan jaringan Wi-Fi perusahaan berperforma tinggi.

3. Teknologi beamforming membantu memandu sinyal

Dalam literatur USSR, seseorang dapat menemukan konsep Array Antena Bertahap, yang dikembangkan untuk radar militer di akhir tahun 80-an. Teknologi serupa telah diterapkan pada Wi-Fi modern. MU-MIMO menggunakan pembentukan sinyal terarah (dikenal sebagai "beamforming" dalam literatur teknis bahasa Inggris). Beamfiorming memungkinkan sinyal diarahkan ke lokasi yang diinginkan dari perangkat nirkabel (atau perangkat) daripada dikirim keluar secara acak ke segala arah. Dengan demikian, ternyata memfokuskan sinyal dan secara signifikan meningkatkan jangkauan dan kecepatan koneksi Wi-Fi.

Meskipun teknologi beamforming tersedia secara opsional dengan standar 802.11n, sebagian besar pabrikan menerapkan versi kepemilikan mereka sendiri dari teknologi ini. Vendor ini masih menawarkan implementasi eksklusif dari teknologi tersebut di perangkat mereka, tetapi sekarang mereka harus menyertakan setidaknya versi teknologi pensinyalan arah yang disederhanakan dan distandarisasi jika mereka ingin mendukung teknologi MU-MIMO di lini produk 802.11ac mereka.

4. MU-MIMO mendukung aliran dan perangkat simultan dalam jumlah terbatas

Sayangnya, router atau titik akses dengan teknologi MU-MIMO yang diimplementasikan tidak dapat secara bersamaan melayani aliran dan perangkat dalam jumlah yang tidak terbatas. Router atau titik akses memiliki batasannya sendiri pada jumlah aliran yang dilayaninya (biasanya 2, 3, atau 4 aliran), dan jumlah aliran spasial ini juga membatasi jumlah perangkat yang dapat dilayani oleh titik akses pada waktu yang sama. Misalnya, titik akses dengan dukungan untuk empat aliran dapat melayani empat secara bersamaan berbagai perangkat, atau, misalnya, mengirim satu streaming ke satu perangkat, dan menggabungkan tiga streaming lainnya ke perangkat lain (meningkatkan kecepatan dari penggabungan saluran).

5. Perangkat pengguna tidak diharuskan memiliki banyak antena

Seperti halnya teknologi SU-MIMO, hanya perangkat nirkabel dengan dukungan MU-MIMO bawaan yang dapat mengagregasi aliran (laju). Namun, tidak seperti situasi dengan teknologi SU-MIMO, perangkat nirkabel tidak perlu memiliki banyak antena untuk menerima aliran MU-MIMO dari router nirkabel dan titik akses. Jika perangkat nirkabel dilengkapi dengan hanya satu antena, dapat menerima hanya satu aliran data MU-MIMO dari titik akses, menggunakan beamforming untuk meningkatkan penerimaan.

Antena yang lebih banyak akan memungkinkan perangkat pengguna nirkabel menerima lebih banyak aliran data pada saat yang sama (biasanya satu aliran per antena), yang tentunya akan berdampak positif pada kinerja perangkat ini. Namun, keberadaan beberapa antena di perangkat pengguna berdampak negatif pada konsumsi daya dan ukuran produk ini, yang sangat penting untuk ponsel cerdas.

Namun, teknologi MU-MIMO membebankan lebih sedikit persyaratan perangkat keras pada perangkat klien daripada yang tidak praktis istilah teknis Teknologi SU-MIMO, dapat diasumsikan bahwa pabrikan akan jauh lebih bersedia untuk melengkapinya laptop dan tablet yang mendukung teknologi MU-MIMO.

6. Titik akses melakukan pekerjaan berat

Dalam upaya menyederhanakan persyaratan perangkat pengguna akhir, pengembang teknologi MU-MIMO telah mencoba mengalihkan sebagian besar pekerjaan pemrosesan sinyal ke titik akses. Ini adalah langkah maju lainnya dari teknologi SU-MIMO, di mana beban pemrosesan sinyal sebagian besar berada di perangkat pengguna. Dan sekali lagi, ini akan membantu produsen perangkat klien menghemat daya, ukuran, dan biaya lain dalam produksi solusi produk mereka dengan dukungan untuk MU-MIMO, yang seharusnya berdampak sangat positif pada mempopulerkan teknologi ini.

7. Bahkan perangkat anggaran mendapat manfaat dari transmisi simultan melalui beberapa aliran spasial

Mirip dengan agregasi tautan di jaringan Ethernet(802.3ad dan LACP), agregasi aliran 802.1ac tidak meningkatkan kecepatan koneksi point-to-point. Itu. jika Anda adalah satu-satunya pengguna dan Anda hanya menjalankan satu aplikasi, Anda hanya akan menggunakan 1 aliran spasial.

Namun, dimungkinkan untuk meningkat bandwidth jaringan secara keseluruhan dengan menyediakan kemampuan untuk melayani titik akses dari beberapa perangkat pengguna secara bersamaan.

Tetapi jika semua digunakan di jaringan Anda perangkat pengguna hanya mendukung satu aliran, MU-MIMO akan memungkinkan titik akses Anda untuk melayani hingga tiga perangkat sekaligus, bukan satu per satu, sementara yang lain(lebih lanjut) perangkat pengguna harus mengantri.

Gambar 2.

8. Beberapa perangkat pengguna memiliki dukungan tersembunyi untuk teknologi MU-MIMO

Meskipun saat ini masih belum banyak router, titik akses, atau perangkat seluler yang mendukung MU-MIMO, perusahaan chip Wi-Fi mengklaim bahwa beberapa produsen telah memperhitungkan persyaratan perangkat keras dalam proses produksi mereka untuk mendukung teknologi baru untuk beberapa produk mereka. perangkat untuk pengguna akhir beberapa tahun yang lalu. Peningkatan yang relatif mudah untuk perangkat semacam itu perangkat lunak akan menambah dukungan untuk teknologi MU-MIMO, yang juga akan mempercepat popularisasi dan difusi teknologi, serta mendorong perusahaan dan organisasi untuk memutakhirkan jaringan nirkabel perusahaan mereka dengan peralatan yang mendukung standar 802.11ac.

9. Perangkat tanpa dukungan MU-MIMO juga mendapat manfaat

Meskipun perangkat Wi-Fi harus memiliki dukungan MU-MIMO untuk menggunakan teknologi ini, bahkan perangkat klien yang tidak memiliki dukungan semacam itu secara tidak langsung dapat memperoleh manfaat dari pengoperasian pada jaringan nirkabel di mana router atau titik akses mendukung teknologi MU-MIMO. Harus diingat bahwa kecepatan transfer data melalui jaringan secara langsung bergantung pada total waktu perangkat pelanggan terhubung ke saluran radio. Dan jika teknologi MU-MIMO memungkinkan Anda untuk melayani beberapa perangkat lebih cepat, ini berarti titik akses di jaringan seperti itu akan memiliki lebih banyak waktu untuk melayani perangkat klien lain.

10. MU-MIMO Membantu Meningkatkan Bandwidth Nirkabel

Saat Anda meningkatkan kecepatan koneksi Wi-Fi, Anda juga meningkatkan bandwidth jaringan nirkabel. Karena perangkat dilayani lebih cepat, jaringan memiliki lebih banyak airtime untuk melayani lebih banyak perangkat klien. Dengan demikian, teknologi MU-MIMO dapat sangat mengoptimalkan kinerja jaringan nirkabel dengan lalu lintas yang padat atau sejumlah besar perangkat yang terhubung, seperti jaringan Wi-Fi publik. Ini adalah berita bagus karena jumlah smartphone dan perangkat seluler lain dengan konektivitas Wi-Fi kemungkinan akan terus meningkat.

11. Setiap lebar saluran didukung

Salah satu cara untuk memperluas bandwidth Saluran Wi-Fi adalah ikatan saluran ketika dua digabungkan saluran yang berdekatan menjadi satu saluran yang lebarnya dua kali lipat, secara efektif menggandakan kecepatan koneksi Wi-Fi antara perangkat dan titik akses. Standar 802.11n memberikan dukungan untuk saluran hingga lebar 40 MHz, dalam spesifikasi asli standar 802.11ac, lebar saluran yang didukung ditingkatkan menjadi 80 MHz. Standar 802.11ac Wave 2 yang diperbarui mendukung saluran 160 MHz.

Gambar 3. 802.11ac saat ini mendukung saluran dengan lebar hingga 160 MHz di pita 5 GHz

Namun, tidak boleh dilupakan bahwa penggunaan saluran yang lebih luas dalam jaringan nirkabel meningkatkan kemungkinan interferensi pada saluran bersama. Oleh karena itu, pendekatan ini tidak akan selalu demikian pilihan yang tepat untuk menyebarkan semua jaringan Wi-Fi tanpa kecuali. Namun, teknologi MU-MIMO, seperti yang dapat kita lihat, dapat digunakan untuk saluran dengan lebar berapa pun.

Namun, meskipun jaringan nirkabel Anda menggunakan saluran 20MHz atau 40MHz yang lebih sempit, MU-MIMO tetap dapat membantunya berjalan lebih cepat. Tetapi seberapa cepat akan bergantung pada berapa banyak perangkat klien yang perlu dilayani dan berapa banyak aliran yang didukung oleh masing-masing perangkat ini. Dengan demikian, penggunaan teknologi MU-MIMO, bahkan tanpa saluran terkait yang luas, dapat menggandakan throughput koneksi nirkabel keluar untuk setiap perangkat.

12. Pemrosesan sinyal meningkatkan keamanan

Efek samping yang menarik dari teknologi MU-MIMO adalah router atau titik akses mengenkripsi data sebelum mengirimkannya melalui udara. Agak sulit untuk memecahkan kode data yang ditransmisikan menggunakan teknologi MU-MIMO, karena tidak jelas bagian kode mana yang berada di aliran spasial mana. Meskipun alat khusus nantinya dapat dikembangkan untuk memungkinkan perangkat lain mencegat lalu lintas yang ditransmisikan, saat ini teknologi MU-MIMO secara efektif menutupi data dari perangkat pendengar terdekat. Dengan demikian, teknologi baru membantu meningkatkan keamanan Wi-Fi, yang terutama berlaku untuk jaringan nirkabel terbuka seperti jaringan Wi-Fi publik, serta titik akses yang beroperasi dalam mode pribadi atau menggunakan mode autentikasi pengguna yang disederhanakan (Pre-Shared Key , PSK) berdasarkan teknologi keamanan Wi-Fi WPA atau WPA2.

13. MU-MIMO paling baik untuk perangkat Wi-Fi tetap

Ada juga satu peringatan tentang teknologi MU-MIMO: ini tidak bekerja dengan baik dengan perangkat yang bergerak cepat, karena proses beamforming menjadi lebih kompleks dan kurang efisien. Oleh karena itu, MU-MIMO tidak akan memberi Anda manfaat yang berarti untuk perangkat yang sering berkeliaran di jaringan perusahaan Anda. Namun, harus dipahami bahwa perangkat "bermasalah" ini sama sekali tidak boleh memengaruhi transmisi data MU-MIMO ke perangkat klien lain yang kurang bergerak, atau kinerjanya.

Berlangganan berita

MIMO multi-pengguna merupakan bagian integral dari standar 802.11 ac. Namun sejauh ini belum ada perangkat yang mendukung jenis baru teknologi multi antena. Router WLAN 802.11 ac generasi sebelumnya disebut sebagai peralatan Gelombang 1. Hanya dengan Gelombang 2 Multi-User MIMO (MU-MIMO) diperkenalkan, dan perangkat gelombang kedua ini dipimpin oleh.

standar WLAN	802.11b	802.11g/a	802.11n	802.11ac	802.11ax*
Kecepatan transfer data per streaming, Mbps	11	54	150	866	minimal 3500
Rentang frekuensi, GHz	2,4	2,4/5	2.4 dan 5	5	antara 1 dan 6
Lebar saluran, MHz	20	20/20	20 dan 40	20,40,80 atau 160	belum ditentukan
Teknologi Antena		Masukan Tunggal Keluaran Tunggal (satu masukan - satu keluaran)	MIMO: Banyak Masukan Banyak Keluaran		MIMO/MU-MIMO (Sistem MIMO Multi-Pengguna)
Jumlah maksimum spasial	1	1	4	8	belum ditentukan
Dukungan untuk teknologi beamforming	□	□	■	■	■

■ ya □ tidak

Karena MIMO multi-pengguna mentransmisikan sinyal secara bersamaan ke beberapa perangkat, protokol transmisi diperpanjang sesuai dengan pembentukan header blok data: alih-alih mentransmisikan beberapa aliran yang terpisah secara spasial untuk satu klien, MIMO multi-pengguna mendistribusikan transmisi untuk setiap pengguna secara terpisah, serta pengkodean . Alokasi bandwidth dan pengkodean tetap sama.

Pengguna Tunggal Jika empat perangkat menggunakan WLAN yang sama, maka router MIMO 4×4:4 mentransmisikan empat aliran data spasial, tetapi selalu hanya ke perangkat yang sama. Perangkat dan gadget diservis secara bergantian. Multi Pengguna Dengan dukungan Multi User MIMO (Multi User MIMO), tidak ada antrean perangkat yang menunggu untuk mengakses sumber daya router WLAN. Laptop, tablet, ponsel, dan TV disediakan dengan data pada saat yang bersamaan.

Jaringan WLAN seperti jalan raya yang sibuk: bergantung pada waktu, selain PC dan laptop, tablet, smartphone, TV, dan konsol game. Rumah tangga rata-rata memiliki lebih dari lima perangkat yang terhubung ke Internet melalui WLAN, dan jumlah ini terus bertambah. Dengan kecepatan 11 Mbps, yang disediakan di bawah standar IEEE 802.11b utama, menjelajahi web dan mengunduh data membutuhkan banyak kesabaran, karena router hanya dapat dihubungkan ke satu perangkat dalam satu waktu. Jika komunikasi radio digunakan oleh tiga perangkat sekaligus, maka setiap klien hanya menerima sepertiga dari durasi sesi komunikasi, dan dua pertiga dari waktu dihabiskan untuk menunggu. Meskipun WLAN IEEE 802.11ac terbaru memberikan kecepatan data hingga 1 Gbps, mereka juga memiliki masalah penurunan kecepatan karena antrean. Namun perangkat generasi berikutnya (802.11ac Wave 2) menjanjikan kinerja yang lebih tinggi untuk jaringan radio dengan beberapa perangkat aktif.

Untuk lebih memahami esensi inovasi, pertama-tama Anda harus mengingat perubahan apa yang telah terjadi dengan jaringan WLAN di masa lalu. Salah satu cara paling efektif untuk meningkatkan kecepatan data, dimulai dengan standar IEEE 802.1, adalah teknologi MIMO (Multiple Input Multiple Output: multi-channel input - multi-channel output). Ini melibatkan penggunaan beberapa antena radio untuk transmisi paralel aliran data. Jika, misalnya, satu file video ditransmisikan melalui WLAN dan router MIMO dengan tiga antena digunakan, idealnya setiap pemancar (jika penerima memiliki tiga antena) mengirim sepertiga dari file tersebut.

Meningkatnya biaya dengan setiap antena

Dalam standar IEEE 802.11n kecepatan maksimum transfer data untuk setiap aliran individu, bersama dengan informasi layanan, mencapai 150 Mbps. Perangkat dengan empat antena dengan demikian mampu mentransmisikan data hingga 600 Mbps. Standar IEEE 802.11ac saat ini secara teoritis keluar sekitar 6900 Mbps. Selain saluran radio lebar dan peningkatan modulasi, standar baru menyediakan penggunaan hingga delapan aliran MIMO.

Tetapi hanya menambah jumlah antena tidak menjamin percepatan ganda transmisi data. Sebaliknya, dengan empat antena, jumlah overhead meningkat pesat, dan proses pendeteksian tabrakan radio juga menjadi lebih mahal. Untuk membenarkan penggunaan lebih banyak antena, teknologi MIMO terus ditingkatkan. Demi perbedaan, lebih tepat menyebut MIMO pengguna tunggal MIMO sebelumnya (MIMO Pengguna Tunggal). Meskipun menyediakan transmisi simultan dari beberapa aliran spasial, seperti yang disebutkan sebelumnya, tetapi selalu hanya pada satu alamat. Kerugian seperti itu sekarang dihilangkan dengan bantuan MIMO multi-pengguna. Dengan teknologi ini, router WLAN dapat mengirimkan sinyal secara bersamaan ke empat klien. Perangkat dengan delapan antena dapat, misalnya, menggunakan empat untuk menyediakan laptop dan secara paralel dengan bantuan dua lainnya - tablet dan smartphone.

MIMO - sinyal arah yang akurat

Agar router dapat meneruskan paket WLAN ke klien yang berbeda pada saat yang sama, router perlu mengetahui di mana klien berada. Untuk melakukan ini, pertama-tama, paket uji dikirim ke segala arah. Klien merespons paket ini dan stasiun pangkalan menyimpan data kekuatan sinyal. Teknologi beamforming adalah salah satu pembantu terpenting MU MIMO. Meskipun sudah didukung oleh standar IEEE 802.11n, namun telah diperbaiki di IEEE 802.11ac. Esensinya bermuara pada penetapan arah optimal untuk mengirimkan sinyal radio ke klien. Stasiun pangkalan secara khusus mengatur untuk setiap sinyal radio arah optimal dari antena pemancar. Untuk mode multi-pengguna, menemukan jalur sinyal optimal sangatlah penting, karena mengubah lokasi hanya satu klien dapat mengubah semua jalur transmisi dan mengganggu throughput seluruh jaringan WLAN. Oleh karena itu, setiap 10 ms dilakukan analisis saluran.

Sebagai perbandingan, MIMO pengguna tunggal hanya menganalisis setiap 100ms. MIMO multi-pengguna dapat melayani empat klien secara bersamaan, dengan setiap klien menerima hingga empat aliran data secara paralel, dengan total 16 aliran. MIMO multi-pengguna ini membutuhkan router WLAN baru karena kebutuhan akan kekuatan pemrosesan meningkat.

Salah satu masalah terbesar dalam MIMO multi-pengguna adalah interferensi klien-ke-klien. Meskipun kemacetan saluran sering diukur, ini tidak cukup. Jika perlu, beberapa bingkai diprioritaskan, sementara yang lain, sebaliknya, dipatuhi. Untuk melakukan ini, 802.11ac menggunakan berbagai antrian yang kecepatan yang berbeda melakukan pemrosesan tergantung pada jenis paket data, memberikan preferensi, misalnya paket video.

9 April 2014

Pada suatu waktu, koneksi IR entah bagaimana diam-diam dan tidak terlihat, kemudian mereka berhenti menggunakan Bluetooth untuk pertukaran data. Dan sekarang giliran Wi-Fi...

Sistem multi-pengguna dengan banyak input dan output telah dikembangkan, memungkinkan jaringan untuk berkomunikasi dengan lebih dari satu komputer pada waktu yang bersamaan. Pembuatnya mengklaim bahwa saat menggunakan rentang gelombang radio yang sama yang dialokasikan untuk Wi-Fi, nilai tukarnya bisa tiga kali lipat.

Qualcomm Atheros telah mengembangkan sistem multi-user, multiple-in/out (MU-MIMO) yang memungkinkan jaringan untuk berkomunikasi dengan lebih dari satu komputer pada waktu yang bersamaan. Perusahaan berencana untuk mulai mendemonstrasikan teknologi tersebut selama beberapa bulan ke depan sebelum mengirimkannya ke pelanggan awal tahun depan.

Namun, untuk mendapatkan kecepatan setinggi ini, pengguna harus memutakhirkan komputer dan router jaringan mereka.

Dengan protokol Wi-Fi, klien dilayani secara berurutan - hanya satu perangkat pengirim dan penerima yang digunakan untuk jangka waktu tertentu - sehingga hanya sebagian kecil dari bandwidth jaringan yang digunakan.

Akumulasi dari peristiwa berturut-turut ini menciptakan penurunan nilai tukar karena semakin banyak perangkat yang terhubung ke jaringan.

Protokol MU-MIMO (multi-user, multiple input, multiple output) menyediakan transmisi informasi secara simultan ke sekelompok klien, yang membuat penggunaan bandwidth jaringan Wi-Fi yang tersedia menjadi lebih efisien dan dengan demikian mempercepat transmisi.

Qualcomm percaya bahwa kemampuan seperti itu akan sangat berguna untuk pusat konferensi dan kafe Internet ketika banyak pengguna terhubung ke jaringan yang sama.

Perusahaan juga percaya bahwa ini bukan hanya tentang meningkatkan kecepatan absolut, tetapi juga penggunaan jaringan dan airtime yang lebih efisien untuk mendukung semakin banyak perangkat, layanan, dan aplikasi yang terhubung.

Qualcomm berencana untuk menjual chip MU-Mimo ke produsen router, titik akses, smartphone, tablet, dan perangkat berkemampuan Wi-Fi lainnya. Chip pertama akan dapat bekerja secara bersamaan dengan empat aliran data; dukungan teknologi akan disertakan dalam chip Atheros 802.11ac dan prosesor seluler Snapdragon 805 dan 801. Demonstrasi teknologi akan berlangsung tahun ini, dan pengiriman chip pertama dijadwalkan pada kuartal pertama tahun depan.

Nah, sekarang yang ingin mendalami teknologi ini lebih detail, kita lanjutkan...

MIMO(Multiple Input Multiple Output - multiple input multiple output) adalah teknologi yang digunakan dalam sistem komunikasi nirkabel (WIFI, WI-MAX, jaringan seluler), yang secara signifikan dapat meningkatkan efisiensi spektral sistem, kecepatan transfer data maksimum, dan kapasitas jaringan. Cara utama untuk mencapai keuntungan di atas adalah dengan mengirimkan data dari sumber ke tujuan melalui beberapa tautan radio, dari situlah teknologi mendapatkan namanya. Pertimbangkan latar belakangnya masalah ini, dan tentukan alasan utama meluasnya penggunaan teknologi MIMO.

Kebutuhan akan koneksi berkecepatan tinggi yang menyediakan layanan berkualitas tinggi (QoS) dengan toleransi kesalahan yang tinggi semakin meningkat dari tahun ke tahun. Ini sebagian besar difasilitasi oleh munculnya layanan seperti VoIP (Voice over Internet Protocol), konferensi video, VoD (Video on Demand), dll. Namun, sebagian besar teknologi nirkabel tidak memungkinkan pelanggan untuk menyediakan layanan berkualitas tinggi di tepi wilayah cakupan. Dalam sistem komunikasi seluler dan nirkabel lainnya, kualitas koneksi, serta kecepatan data yang tersedia, turun dengan cepat seiring dengan jarak dari stasiun pangkalan (BTS). Seiring dengan itu, kualitas layanan juga menurun, yang pada akhirnya menyebabkan ketidakmungkinan menyediakan layanan secara real-time kualitas tinggi di seluruh jangkauan radio jaringan. Untuk mengatasi masalah ini, Anda dapat mencoba memasang stasiun pangkalan sekencang mungkin dan mengatur jangkauan internal di semua tempat dengan level sinyal rendah. Namun, ini akan membutuhkan biaya finansial yang signifikan, yang pada akhirnya akan menyebabkan peningkatan biaya layanan dan penurunan daya saing. Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah ini, diperlukan inovasi orisinal, menggunakan, jika memungkinkan, rentang frekuensi saat ini dan tidak memerlukan pembangunan fasilitas jaringan baru.

Fitur propagasi gelombang radio

Untuk memahami prinsip pengoperasian teknologi MIMO, perlu diperhatikan prinsip umum perambatan gelombang radio di luar angkasa. Gelombang yang dipancarkan oleh berbagai sistem radio nirkabel dalam kisaran di atas 100 MHz berperilaku dalam banyak hal seperti pancaran cahaya. Ketika gelombang radio merambat di permukaan, tergantung pada bahan dan ukuran penghalang, sebagian energi diserap, sebagian melewatinya, dan sisanya dipantulkan. Rasio bagian energi yang diserap, dipantulkan dan ditransmisikan dipengaruhi oleh banyak faktor eksternal, termasuk frekuensi sinyal. Selain itu, energi sinyal yang dipantulkan dan dilewatkan dapat mengubah arah perambatan lebih lanjut, dan sinyal itu sendiri dibagi menjadi beberapa gelombang.

Sinyal yang merambat menurut hukum di atas dari sumber ke penerima, setelah bertemu dengan banyak rintangan, dibagi menjadi banyak gelombang, hanya sebagian yang akan mencapai penerima. Setiap gelombang yang mencapai penerima membentuk apa yang disebut jalur perambatan sinyal. Selain itu, karena gelombang yang berbeda dipantulkan dari jumlah rintangan dan lintasan yang berbeda jarak yang berbeda, jalur yang berbeda memiliki penundaan waktu yang berbeda.

Di lingkungan perkotaan yang padat, karena banyaknya hambatan seperti bangunan, pohon, mobil, dll., sangat umum terjadi situasi antara peralatan pengguna (MS) dan antena stasiun pangkalan(BTS) tidak saling berhadapan. Dalam hal ini, satu-satunya cara untuk mencapai sinyal penerima adalah melalui gelombang pantul. Namun, seperti disebutkan di atas, sinyal yang dipantulkan berulang kali tidak lagi memiliki energi awal dan dapat tiba dengan penundaan. Kesulitan khusus juga disebabkan oleh fakta bahwa objek tidak selalu diam dan situasinya dapat berubah secara signifikan seiring waktu. Dalam hal ini, masalah propagasi sinyal multipath muncul - salah satu masalah paling signifikan dalam sistem komunikasi nirkabel.

Propagasi multipath - masalah atau keuntungan?

Untuk memerangi propagasi sinyal multipath, beberapa berbagai solusi. Salah satu teknologi yang paling umum adalah Menerima Keragaman - penerimaan keragaman. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa bukan hanya satu, tetapi beberapa antena (biasanya dua, lebih jarang empat) digunakan untuk menerima sinyal, yang terletak pada jarak satu sama lain. Dengan demikian, penerima tidak hanya memiliki satu, tetapi dua salinan dari sinyal yang dikirimkan, yang datang dengan cara yang berbeda. Hal ini memungkinkan untuk mengumpulkan lebih banyak energi dari sinyal aslinya gelombang yang diterima oleh satu antena mungkin tidak diterima oleh antena lain dan sebaliknya. Juga, sinyal yang tiba di luar fase pada satu antena mungkin tiba di antena lain secara fase. Skema organisasi antarmuka radio ini dapat disebut Single Input Multiple Output (SIMO), berbeda dengan skema standar Single Input Single Output (SISO). Pendekatan sebaliknya juga dapat diterapkan: ketika beberapa antena digunakan untuk transmisi dan satu untuk penerima. Ini juga meningkatkan energi total dari sinyal asli yang diterima oleh penerima. Skema ini disebut Multiple Input Single Output (MISO). Di kedua skema (SIMO dan MISO), beberapa antena dipasang di sisi stasiun pangkalan mewujudkan keragaman antena di perangkat seluler dalam jarak yang cukup jauh sulit tanpa meningkatkan dimensi peralatan terminal itu sendiri.

Sebagai hasil dari penalaran lebih lanjut, kami sampai pada skema Multiple Input Multiple Output (MIMO). Dalam hal ini, beberapa antena dipasang untuk mengirim dan menerima. Namun, tidak seperti skema di atas, skema diversitas ini memungkinkan tidak hanya untuk menangani propagasi sinyal multipath, tetapi juga untuk mendapatkan beberapa keuntungan tambahan. Dengan menggunakan beberapa antena pengirim dan penerima, setiap pasangan antena pemancar/penerima dapat diberi jalur terpisah untuk mengirimkan informasi. Dalam hal ini, penerimaan keragaman akan dilakukan oleh antena yang tersisa, dan antena ini juga akan berfungsi sebagai antena tambahan untuk jalur transmisi lainnya. Akibatnya, secara teoritis, dimungkinkan untuk meningkatkan kecepatan data sebanyak antena tambahan yang akan digunakan. Namun, batasan yang signifikan dikenakan oleh kualitas setiap jalur radio.

Bagaimana MIMO Bekerja

Seperti disebutkan di atas, pengaturan teknologi MIMO memerlukan pemasangan beberapa antena di sisi pengirim dan penerima. Biasanya, jumlah antena yang sama dipasang pada input dan output sistem, karena dalam hal ini, kecepatan transfer data maksimum tercapai. Untuk menunjukkan jumlah antena pada penerimaan dan transmisi, bersama dengan nama teknologi MIMO, biasanya disebutkan penunjukan "AxB", di mana A adalah jumlah antena pada input sistem, dan B pada output . Sistem dalam hal ini mengacu pada koneksi radio.

Agar teknologi MIMO berfungsi, diperlukan beberapa perubahan dalam struktur pemancar dibandingkan dengan sistem konvensional. Mari kita pertimbangkan hanya salah satu cara yang mungkin, paling sederhana, untuk mengatur teknologi MIMO. Pertama-tama, di sisi transmisi, diperlukan pembagi aliran, yang akan membagi data yang dimaksudkan untuk transmisi menjadi beberapa sub-aliran berkecepatan rendah, yang jumlahnya tergantung pada jumlah antena. Misalnya, untuk MIMO 4x4 dan laju data masukan 200 Mbps, pembagi akan membuat 4 aliran masing-masing 50 Mbps. Selanjutnya, masing-masing aliran ini harus ditransmisikan melalui antenanya sendiri. Biasanya, antena pemancar diatur dengan beberapa pemisahan spasial untuk memungkinkan sebanyak mungkin sinyal palsu yang dihasilkan dari multipath. Di salah satu cara yang mungkin organisasi teknologi MIMO, sinyal ditransmisikan dari setiap antena dengan polarisasi berbeda, yang memungkinkan untuk mengidentifikasinya saat diterima. Namun, dalam kasus yang paling sederhana, setiap sinyal yang ditransmisikan ternyata ditandai oleh media transmisi itu sendiri (penundaan waktu, pelemahan, dan distorsi lainnya).

Di sisi penerima, beberapa antena menerima sinyal dari radio. Selain itu, antena di sisi penerima juga dipasang dengan beberapa keragaman spasial, yang karenanya disediakan keragaman penerimaan yang dibahas sebelumnya. Sinyal yang diterima diumpankan ke penerima, yang jumlahnya sesuai dengan jumlah antena dan jalur transmisi. Selain itu, masing-masing penerima menerima sinyal dari semua antena sistem. Masing-masing penambah ini mengekstrak dari aliran total energi sinyal hanya dari jalur yang menjadi tanggung jawabnya. Dia melakukan ini baik menurut beberapa tanda yang telah ditentukan sebelumnya yang dilengkapi dengan masing-masing sinyal, atau karena analisis penundaan, pelemahan, pergeseran fase, mis. satu set distorsi atau "sidik jari" dari media distribusi. Bergantung pada cara kerja sistem (Bell Laboratories Layered Space-Time - BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC), dll.), sinyal yang ditransmisikan dapat diulang setiap waktu tertentu, atau ditransmisikan dengan sedikit penundaan melalui antena lain.

Dalam sistem dengan teknologi MIMO, fenomena yang tidak biasa dapat terjadi di mana kecepatan data dalam sistem MIMO dapat berkurang jika terdapat garis pandang antara sumber sinyal dan penerima. Hal ini terutama disebabkan oleh penurunan keparahan distorsi ruang sekitarnya, yang menandai masing-masing sinyal. Akibatnya, menjadi masalah di pihak penerima untuk memisahkan sinyal, dan mereka mulai saling mempengaruhi. Dengan demikian, semakin tinggi kualitas sambungan radio, semakin sedikit manfaat yang dapat diperoleh dari MIMO.

MIMO multi-pengguna (MU-MIMO)

Prinsip pengorganisasian komunikasi radio di atas mengacu pada apa yang disebut MIMO Pengguna tunggal (SU-MIMO), di mana hanya ada satu pemancar dan penerima informasi. Dalam hal ini, pemancar dan penerima dapat mengoordinasikan tindakan mereka dengan jelas, dan pada saat yang sama tidak ada faktor kejutan ketika pengguna baru dapat muncul di udara. Skema seperti itu sangat cocok untuk sistem kecil, misalnya, untuk mengatur komunikasi di kantor pusat antara dua perangkat. Pada gilirannya, sebagian besar sistem, seperti WI-FI, WIMAX, sistem komunikasi seluler bersifat multi-pengguna, mis. mereka memiliki satu pusat dan beberapa objek jarak jauh, yang masing-masingnya perlu diatur koneksi radionya. Dengan demikian, muncul dua masalah: di satu sisi, stasiun pangkalan harus mengirimkan sinyal ke banyak pelanggan melalui sistem antena yang sama (siaran MIMO), dan pada saat yang sama menerima sinyal melalui antena yang sama dari beberapa pelanggan (MIMO MAC - Beberapa saluran Akses).

Dalam arah uplink - dari MS ke BTS, pengguna mengirimkan informasi mereka secara bersamaan pada frekuensi yang sama. Dalam hal ini, kesulitan muncul untuk stasiun pangkalan: perlu memisahkan sinyal dari pelanggan yang berbeda. Salah satu cara yang mungkin untuk mengatasi masalah ini juga adalah metode pemrosesan linier, yang melibatkan pengodean awal sinyal yang ditransmisikan. Sinyal asli, menurut metode ini, dikalikan dengan matriks, yang terdiri dari koefisien yang mencerminkan gangguan dari pelanggan lain. Matriks disusun berdasarkan situasi siaran saat ini: jumlah pelanggan, kecepatan transmisi, dll. Jadi, sebelum ditransmisikan, sinyal mengalami distorsi yang berlawanan dengan yang ditemuinya selama transmisi radio.

Dalam downlink - arah dari BTS ke MS, base station mentransmisikan sinyal secara bersamaan pada saluran yang sama ke beberapa pelanggan sekaligus. Ini mengarah pada fakta bahwa sinyal yang dikirimkan untuk satu pelanggan memengaruhi penerimaan semua sinyal lainnya, mis. terjadi interferensi. Opsi yang memungkinkan untuk mengatasi masalah ini adalah penggunaan Smart Antena, atau penggunaan teknologi pengkodean kertas kotor (“dirty paper”). Mari kita lihat lebih dekat teknologi kertas kotor. Prinsip operasinya didasarkan pada analisis keadaan radio saat ini dan jumlah pelanggan aktif. Satu-satunya pelanggan (pertama) mentransmisikan datanya ke stasiun pangkalan tanpa penyandian, mengubah datanya, karena. tidak ada gangguan dari pelanggan lain. Pelanggan kedua akan menyandikan, mis. mengubah energi sinyalnya agar tidak mengganggu yang pertama dan tidak membuat sinyalnya terpengaruh dari yang pertama. Pelanggan berikutnya yang ditambahkan ke sistem juga akan mengikuti prinsip ini, berdasarkan jumlah pelanggan aktif dan pengaruh sinyal yang ditransmisikan.

Penerapan MIMO

Teknologi MIMO dalam dekade terakhir adalah salah satu cara yang paling relevan untuk meningkatkan throughput dan kapasitas sistem komunikasi nirkabel. Pertimbangkan beberapa contoh penggunaan MIMO di berbagai sistem koneksi.

Standar WiFi 802.11n adalah salah satu contoh penggunaan teknologi MIMO yang paling menonjol. Menurutnya, ini memungkinkan Anda mempertahankan kecepatan hingga 300 Mbps. Selain itu, standar sebelumnya 802.11g hanya diperbolehkan menyediakan 50 Mbps. Selain meningkatkan kecepatan data, standar baru, berkat MIMO, juga memungkinkan Anda menyediakan performa terbaik kualitas layanan di tempat-tempat dengan kekuatan sinyal rendah. 802.11n digunakan tidak hanya dalam sistem point / multipoint (Point / Multipoint) - ceruk paling umum untuk menggunakan teknologi WiFi untuk mengatur LAN (Local Area Network), tetapi juga untuk mengatur koneksi titik / titik yang digunakan untuk mengatur komunikasi trunk saluran dengan kecepatan beberapa ratus Mbps dan memungkinkan data dikirim lebih dari puluhan kilometer (hingga 50 km).

Standar WiMAX juga memiliki dua rilis yang menghadirkan kemungkinan baru bagi pengguna dengan bantuan teknologi MIMO. Yang pertama, 802.16e, menyediakan layanan broadband seluler. Ini memungkinkan Anda mentransfer informasi dengan kecepatan hingga 40 Mbps ke arah dari stasiun pangkalan ke peralatan langganan. Namun, MIMO di 802.16e dianggap sebagai opsi dan digunakan dalam konfigurasi paling sederhana - 2x2. Pada rilis berikutnya, 802.16m MIMO dianggap sebagai teknologi wajib, dengan kemungkinan konfigurasi 4x4. Dalam hal ini, WiMAX sudah dapat dikaitkan sistem seluler komunikasi, yaitu generasi keempat mereka (karena kecepatan transfer data yang tinggi), karena memiliki sejumlah bawaan jaringan seluler tanda: roaming, handover, koneksi suara. Dalam hal penggunaan seluler, secara teoritis 100 Mbps dapat dicapai. Pada versi fixed, kecepatannya bisa mencapai 1 Gbps.

Yang paling menarik adalah penggunaan teknologi MIMO dalam sistem komunikasi seluler. Teknologi ini telah menemukan penerapannya sejak sistem komunikasi seluler generasi ketiga. Misalnya, dalam standar UMTS, dalam Rel. 6, digunakan bersamaan dengan teknologi HSPA dengan dukungan kecepatan hingga 20 Mbps, dan dalam Rel. 7 - dengan HSPA+, di mana kecepatan transfer data mencapai 40 Mbps. Namun, MIMO belum menemukan aplikasi luas dalam sistem 3G.

Sistem, yaitu LTE, juga menyediakan penggunaan MIMO dalam konfigurasi hingga 8x8. Ini, secara teori, memungkinkan pengiriman data dari stasiun pangkalan ke pelanggan lebih dari 300 Mbps. Juga poin positif yang penting adalah kualitas koneksi yang stabil bahkan di tepi sarang lebah. Dalam hal ini, bahkan pada jarak yang cukup jauh dari stasiun pangkalan, atau ketika Anda berada di ruangan yang jauh, hanya sedikit penurunan kecepatan transfer data yang akan diamati.

Dengan demikian, teknologi MIMO menemukan aplikasi di hampir semua sistem transmisi data nirkabel. Dan potensinya belum habis. Opsi konfigurasi antena baru sedang dikembangkan, hingga 64x64 MIMO. Ini akan memungkinkan untuk mencapai kecepatan data yang lebih tinggi, kapasitas jaringan, dan efisiensi spektral di masa mendatang.

WiFi adalah nama merek untuk jaringan nirkabel berdasarkan standar IEEE 802.11. Dalam kehidupan sehari-hari, pengguna jaringan nirkabel menggunakan istilah "teknologi WiFi", yang berarti bukan merek dagang, tetapi standar IEEE 802.11.

Teknologi WiFi memungkinkan Anda menyebarkan jaringan tanpa memasang kabel, sehingga mengurangi biaya penerapan jaringan. Berkat, di mana tidak mungkin untuk meletakkan kabel, misalnya di luar ruangan dan di gedung-gedung bersejarah, dapat dilayani oleh jaringan nirkabel.
Berlawanan dengan kepercayaan populer tentang "bahaya" WiFi, radiasi dari perangkat WiFi pada saat transfer data adalah dua kali lipat (100 kali) lebih kecil dari ponsel.

MIMO - (English Multiple Input Multiple Output) - teknologi transmisi data berdasarkan penggunaan multiplexing spasial untuk secara bersamaan mengirimkan beberapa aliran informasi melalui satu saluran, serta refleksi multipath, yang memastikan pengiriman setiap bit informasi ke penerima yang sesuai dengan kemungkinan kecil gangguan dan kehilangan data.

Memecahkan masalah peningkatan throughput

Dengan pengembangan intensif beberapa teknologi tinggi, persyaratan untuk yang lain meningkat. Prinsip ini secara langsung mempengaruhi sistem komunikasi. Salah satu yang paling masalah aktual Dalam sistem komunikasi modern - kebutuhan untuk meningkatkan bandwidth dan kecepatan transfer data. Ada dua cara tradisional untuk meningkatkan throughput dengan meningkatkan bandwidth dan meningkatkan daya yang dipancarkan.
Tetapi karena persyaratan kompatibilitas biologis dan elektromagnetik, pembatasan diberlakukan pada peningkatan daya yang dipancarkan dan perluasan pita frekuensi. Dengan keterbatasan seperti itu, masalah kurangnya bandwidth dan kecepatan transfer data membuat perlu dicari metode baru yang efektif untuk mengatasinya. Salah satu metode yang paling efektif adalah penggunaan susunan antena adaptif dengan elemen antena yang berkorelasi lemah. Teknologi MIMO didasarkan pada prinsip ini. Sistem komunikasi yang menggunakan teknologi ini disebut sistem MIMO (Multiple Input Multiple Output).

Standar WiFi 802.11n adalah salah satu contoh penggunaan teknologi MIMO yang paling menonjol. Menurutnya, ini memungkinkan Anda mempertahankan kecepatan hingga 300 Mbps. Selain itu, standar sebelumnya 802.11g hanya diperbolehkan menyediakan 50 Mbps. Selain meningkatkan kecepatan data, standar baru, berkat MIMO, juga memungkinkan kualitas kinerja layanan yang lebih baik di tempat dengan kekuatan sinyal rendah. 802.11n digunakan tidak hanya dalam sistem point / multipoint (Point / Multipoint) - ceruk paling umum untuk menggunakan teknologi WiFi untuk mengatur LAN (Local Area Network), tetapi juga untuk mengatur koneksi titik / titik yang digunakan untuk mengatur komunikasi trunk saluran dengan kecepatan beberapa ratus Mbps dan memungkinkan data dikirim lebih dari puluhan kilometer (hingga 50 km).

Standar WiMAX juga memiliki dua rilis yang menghadirkan kemungkinan baru bagi pengguna dengan bantuan teknologi MIMO. Yang pertama, 802.16e, menyediakan layanan broadband seluler. Ini memungkinkan Anda untuk mentransfer informasi dengan kecepatan hingga 40 Mbps ke arah dari stasiun pangkalan ke peralatan pelanggan. Namun, MIMO di 802.16e dianggap sebagai opsi dan digunakan dalam konfigurasi paling sederhana - 2x2. Pada rilis berikutnya, 802.16m MIMO dianggap sebagai teknologi wajib, dengan kemungkinan konfigurasi 4x4. Dalam hal ini, WiMAX sudah dapat dikaitkan dengan sistem komunikasi seluler, yaitu generasi keempatnya (karena kecepatan transfer data yang tinggi), karena memiliki sejumlah fitur yang melekat pada jaringan seluler: roaming, handover, koneksi suara. Dalam hal penggunaan seluler, secara teoritis 100 Mbps dapat dicapai. Pada versi fixed, kecepatannya bisa mencapai 1 Gbps.

Sistem, yaitu LTE, juga menyediakan penggunaan MIMO dalam konfigurasi hingga 8x8. Ini, secara teori, memungkinkan pengiriman data dari stasiun pangkalan ke pelanggan lebih dari 300 Mbps. Juga poin positif yang penting adalah kualitas koneksi yang stabil bahkan di tepi sel. Dalam hal ini, bahkan pada jarak yang cukup jauh dari stasiun pangkalan, atau ketika Anda berada di ruangan yang jauh, hanya sedikit penurunan kecepatan transfer data yang akan diamati.

Kita hidup di era revolusi digital, dear anonymous. Sebelum kami sempat membiasakan diri dengan beberapa teknologi baru, kami sudah ditawari dari semua sisi bahkan yang lebih baru dan lebih maju. Dan sementara kita merana dalam pemikiran apakah teknologi ini benar-benar akan membantu kita mendapatkan Internet yang lebih cepat atau kita hanya ditipu untuk mendapatkan uang lagi, para desainer saat ini sedang mengembangkan teknologi yang lebih baru yang akan ditawarkan kepada kita untuk menggantikan yang sekarang. hanya dalam 2 tahun. Ini juga berlaku untuk teknologi antena MIMO.

Apa teknologi ini - MIMO? Banyak Masukan Banyak Keluaran - banyak masukan banyak keluaran. Pertama-tama, teknologi MIMO adalah solusi yang kompleks dan tidak terbatas pada antena. Untuk pemahaman yang lebih baik tentang fakta ini, ada baiknya melakukan penyimpangan singkat ke dalam sejarah perkembangan komunikasi seluler. Pengembang dihadapkan pada tugas mentransmisikan informasi dalam jumlah yang lebih besar per unit waktu, mis. meningkatkan kecepatan. Dengan analogi dengan sistem pasokan air - untuk mengirimkan volume air yang lebih besar kepada pengguna per satuan waktu. Kita dapat melakukannya dengan meningkatkan "diameter pipa", atau, secara analogi, dengan memperluas bandwidth komunikasi. Awalnya, standar GSM disesuaikan untuk lalu lintas suara dan memiliki lebar saluran 0,2 MHz. Itu sudah cukup. Selain itu, ada masalah penyediaan akses multi-pengguna. Ini dapat diselesaikan dengan membagi pelanggan berdasarkan frekuensi (FDMA) atau waktu (TDMA). Di GSM, kedua metode digunakan secara bersamaan. Hasilnya, kami memiliki keseimbangan antara jumlah pelanggan maksimum yang mungkin dalam jaringan dan bandwidth minimum yang mungkin untuk lalu lintas suara. Dengan berkembangnya internet seluler, jalur minimum ini menjadi jalur penghambat untuk peningkatan kecepatan. Dua teknologi berbasis platform GSM, GPRS dan EDGE, telah mencapai batas kecepatan 384 kbps. Untuk lebih meningkatkan kecepatan, bandwidth untuk lalu lintas Internet perlu diperluas pada saat yang sama, jika memungkinkan, menggunakan infrastruktur GSM. Akibatnya, standar UMTS dikembangkan. Perbedaan utama di sini adalah perluasan bandwidth segera hingga 5 MHz, dan untuk menyediakan akses multi-pengguna - penggunaan teknologi akses kode CDMA, di mana beberapa pelanggan bekerja secara bersamaan dalam satu saluran frekuensi. Teknologi ini disebut W-CDMA, menekankan bahwa ia bekerja pada pita lebar. Sistem ini disebut sistem generasi ketiga - 3G, tetapi pada saat yang sama merupakan superstruktur di atas GSM. Jadi, kami mendapat "pipa" lebar 5 MHz, yang awalnya memungkinkan kami meningkatkan kecepatan menjadi 2 Mbps.

Bagaimana lagi kita dapat meningkatkan kecepatan jika kita tidak memiliki cara untuk meningkatkan "diameter pipa" lebih lanjut? Kita dapat memparalelkan aliran menjadi beberapa bagian, menjalankan setiap bagian melalui pipa kecil yang terpisah, dan kemudian menggabungkan aliran terpisah ini di sisi penerima menjadi satu aliran lebar. Selain itu, kecepatan tergantung pada kemungkinan kesalahan saluran. Dengan mengurangi kemungkinan ini melalui over-coding, forward error correction, dan teknik modulasi radio yang lebih baik, kita juga dapat meningkatkan kecepatan. Semua perkembangan ini (bersama dengan perluasan "pipa" dengan menambah jumlah operator per saluran) secara konsisten digunakan dalam peningkatan standar UMTS lebih lanjut dan diberi nama HSPA. Ini bukan pengganti W-CDMA, tetapi upgrade lunak+keras dari platform inti ini.

Konsorsium internasional 3GPP sedang mengembangkan standar untuk 3G. Tabel merangkum beberapa fitur dari berbagai rilis standar ini:

Kecepatan 3G HSPA & fitur teknologi utama
rilis 3GPP	Teknologi	Kecepatan downlink (MBPS)	Kecepatan uplink (MBPS)
Rel 6	HSPA	14.4	5.7
Rel 7	HSPA+ 5 MHz, tautan turun MIMO 2x2	28	11
Rel 8	DC-HSPA+ 2x5 MHz, tautan turun MIMO 2x2	42	11
Rel 9	DC-HSPA+ 2x5 MHz, tautan turun MIMO 2x2, Tautan 2x5MHz	84	23
Rel 10	MC-HSPA+ 4x5 MHz, tautan turun MIMO 2x2, Tautan 2x5MHz	168	23
Rel 11	MC-HSPA+ Tautan MIMO 8x5 MHz 2x2/4x4, Tautan MIMO 2x5 MHz 2x2	336 - 672	70

Teknologi 4G LTE, selain kompatibilitas mundur dengan jaringan 3G, yang memungkinkannya mengalahkan WiMAX, mampu mengembangkan kecepatan yang lebih tinggi, hingga 1Gbps dan lebih tinggi. Di sini, teknologi yang lebih canggih untuk mentransfer aliran digital ke antarmuka udara digunakan, misalnya, modulasi OFDM, yang terintegrasi sangat baik dengan teknologi MIMO.

Jadi apa itu MIMO? Dengan memparalelkan aliran ke beberapa saluran, Anda dapat mengirimkannya dengan cara yang berbeda melalui beberapa antena "melalui udara", dan menerimanya dengan antena independen yang sama di sisi penerima. Jadi, kami mendapatkan beberapa "pipa" independen melalui antarmuka udara tanpa memperluas band. Ini adalah ide utama MIMO. Ketika gelombang radio merambat di saluran radio, pemudaran selektif diamati. Ini terutama terlihat di daerah perkotaan yang padat, jika pelanggan sedang dalam perjalanan atau berada di tepi area layanan seluler. Memudar di setiap "pipa" spasial tidak terjadi secara bersamaan. Oleh karena itu, jika kami mengirimkan informasi yang sama melalui dua saluran MIMO dengan penundaan kecil, setelah sebelumnya menerapkan kode khusus padanya (metode Alamuoti, melapiskan kode dalam bentuk kotak ajaib), kami dapat memulihkan simbol yang hilang pada sisi penerima, yang setara dengan peningkatan sinyal/noise hingga 10-12 dB. Alhasil, teknologi ini kembali mengarah pada peningkatan kecepatan. Faktanya, ini adalah penerimaan keragaman yang terkenal (Rx Diversity) yang dibangun secara organik ke dalam teknologi MIMO.

Pada akhirnya, kita harus memahami bahwa MIMO harus didukung pada basis dan modem kita. Biasanya di 4G jumlah saluran MIMO adalah kelipatan dua - 2, 4, 8 (sistem tiga saluran 3x3 telah tersebar luas di sistem Wi-Fi) dan disarankan agar jumlahnya cocok baik di pangkalan maupun di modem. Oleh karena itu, untuk memperbaiki fakta ini, MIMO didefinisikan dengan saluran terima∗transmit - 2x2 MIMO, 4x4 MIMO, dll. Sejauh ini, kami terutama berurusan dengan MIMO 2x2.

Antena apa yang digunakan dalam teknologi MIMO? Ini adalah antena biasa, hanya perlu dua (untuk 2x2 MIMO). Untuk memisahkan saluran, ortogonal, yang disebut polarisasi-X digunakan. Dalam hal ini, polarisasi masing-masing antena relatif terhadap vertikal digeser 45°, dan relatif satu sama lain - 90°. Sudut polarisasi seperti itu menempatkan kedua saluran pada pijakan yang sama, karena dengan orientasi antena horizontal / vertikal, salah satu saluran pasti akan menerima lebih banyak atenuasi karena pengaruh permukaan bumi. Pada saat yang sama, pergeseran polarisasi 90 ° antara antena memungkinkan Anda memisahkan saluran satu sama lain setidaknya 18-20 dB.

Untuk MIMO, Anda dan saya memerlukan modem dengan dua input antena dan dua antena di atap. Namun, pertanyaannya tetap apakah teknologi ini didukung di base station. Dalam standar 4G LTE dan WiMAX, dukungan tersebut tersedia baik di sisi perangkat pelanggan maupun di pangkalan. Di jaringan 3G, tidak semuanya sesederhana itu. Ribuan perangkat non-MIMO sudah beroperasi di jaringan, di mana pengenalan teknologi ini memiliki efek sebaliknya - bandwidth jaringan berkurang. Oleh karena itu, operator belum terburu-buru menerapkan MIMO di mana-mana di jaringan 3G. Agar pangkalan dapat menyediakan pelanggan dengan kecepatan tinggi, pangkalan itu sendiri harus memiliki transportasi yang baik, mis. sebuah "pipa tebal" harus dihubungkan dengannya, lebih disukai serat optik, yang juga tidak selalu demikian. Oleh karena itu, dalam jaringan 3G, teknologi MIMO saat ini masih dalam masa pertumbuhan dan pengembangan, sedang diuji oleh operator dan pengguna, dan yang terakhir tidak selalu berhasil. Oleh karena itu, ada baiknya menaruh harapan pada antena MIMO hanya di jaringan 4G. Antena gain tinggi, seperti reflektor, yang feed MIMO-nya sudah tersedia secara komersial, dapat digunakan di tepi area cakupan sel.

Dalam jaringan Wi-Fi, teknologi MIMO ditetapkan dalam standar IEEE 802.11n dan IEEE 802.11ac dan sudah didukung oleh banyak perangkat. Sementara kami menyaksikan kedatangan teknologi 2x2 MIMO di jaringan 3G-4G, pengembang tidak tinggal diam. Sudah, teknologi MIMO 64x64 sedang dikembangkan dengan antena pintar yang memiliki pola radiasi adaptif. Itu. jika kita berpindah dari sofa ke kursi berlengan atau pergi ke dapur, tablet kita akan menyadarinya dan memutar pola antena bawaan ke arah yang benar. Adakah yang membutuhkan situs ini saat itu?

MIMO(Multiple Input Multiple Output - multiple input multiple output) adalah teknologi yang digunakan dalam sistem komunikasi nirkabel (WIFI, jaringan seluler), yang secara signifikan dapat meningkatkan efisiensi spektral sistem, kecepatan transfer data maksimum, dan kapasitas jaringan. Cara utama untuk mencapai keuntungan di atas adalah dengan mengirimkan data dari sumber ke tujuan melalui beberapa tautan radio, dari situlah teknologi mendapatkan namanya. Pertimbangkan latar belakang masalah ini, dan tentukan alasan utama yang menjadi alasan meluasnya penggunaan teknologi MIMO.

Kebutuhan akan koneksi berkecepatan tinggi yang menyediakan layanan berkualitas tinggi (QoS) dengan toleransi kesalahan yang tinggi semakin meningkat dari tahun ke tahun. Ini sebagian besar difasilitasi oleh munculnya layanan seperti VoIP (), VoD (), dll. Namun, sebagian besar teknologi nirkabel tidak memungkinkan untuk menyediakan layanan berkualitas tinggi kepada pelanggan di tepi area jangkauan. Dalam sistem komunikasi seluler dan nirkabel lainnya, kualitas koneksi, serta kecepatan data yang tersedia, turun dengan cepat seiring dengan jarak dari (BTS). Pada saat yang sama, kualitas layanan juga menurun, yang pada akhirnya menyebabkan ketidakmungkinan menyediakan layanan real-time dengan kualitas tinggi di seluruh jangkauan radio jaringan. Untuk mengatasi masalah ini, Anda dapat mencoba memasang stasiun pangkalan sekencang mungkin dan mengatur jangkauan internal di semua tempat dengan level sinyal rendah. Namun, ini akan membutuhkan biaya finansial yang signifikan, yang pada akhirnya akan menyebabkan peningkatan biaya layanan dan penurunan daya saing. Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah ini, diperlukan inovasi orisinal, menggunakan, jika memungkinkan, rentang frekuensi saat ini dan tidak memerlukan pembangunan fasilitas jaringan baru.

Fitur propagasi gelombang radio

Untuk memahami prinsip pengoperasian teknologi MIMO, perlu mempertimbangkan prinsip umum di luar angkasa. Gelombang yang dipancarkan oleh berbagai sistem radio nirkabel dalam kisaran di atas 100 MHz berperilaku dalam banyak hal seperti pancaran cahaya. Ketika gelombang radio merambat di permukaan, tergantung pada bahan dan ukuran penghalang, sebagian energi diserap, sebagian melewatinya, dan sisanya dipantulkan. Rasio bagian energi yang diserap, dipantulkan dan ditransmisikan dipengaruhi oleh banyak faktor eksternal, termasuk frekuensi sinyal. Selain itu, energi sinyal yang dipantulkan dan dilewatkan dapat mengubah arah perambatan lebih lanjut, dan sinyal itu sendiri dibagi menjadi beberapa gelombang.

Sinyal yang merambat menurut hukum di atas dari sumber ke penerima, setelah bertemu dengan banyak rintangan, dibagi menjadi banyak gelombang, hanya sebagian yang akan mencapai penerima. Setiap gelombang yang mencapai penerima membentuk apa yang disebut jalur perambatan sinyal. Selain itu, karena gelombang yang berbeda dipantulkan dari jumlah rintangan yang berbeda dan menempuh jarak yang berbeda, jalur yang berbeda memiliki jalur yang berbeda.

Di lingkungan perkotaan yang padat, karena banyaknya hambatan seperti bangunan, pohon, mobil, dll., Sangat umum terjadi situasi di mana tidak ada saling berhadapan antara antena (MS) dan base station (BTS). Dalam hal ini, satu-satunya cara untuk mencapai sinyal penerima adalah melalui gelombang pantul. Namun, seperti disebutkan di atas, sinyal yang dipantulkan berulang kali tidak lagi memiliki energi awal dan dapat tiba dengan penundaan. Kesulitan khusus juga disebabkan oleh fakta bahwa objek tidak selalu diam dan situasinya dapat berubah secara signifikan seiring waktu. Dalam hal ini, muncul masalah - salah satu masalah paling signifikan dalam sistem komunikasi nirkabel.

Propagasi multipath - masalah atau keuntungan?

Untuk memerangi perambatan sinyal multipath, beberapa solusi berbeda digunakan. Salah satu teknologi yang paling umum adalah Menerima Keanekaragaman -. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa bukan hanya satu, tetapi beberapa antena (biasanya dua, lebih jarang empat) digunakan untuk menerima sinyal, yang terletak pada jarak satu sama lain. Dengan demikian, penerima tidak hanya memiliki satu, tetapi dua salinan dari sinyal yang dikirimkan, yang datang dengan cara yang berbeda. Hal ini memungkinkan untuk mengumpulkan lebih banyak energi dari sinyal aslinya gelombang yang diterima oleh satu antena mungkin tidak diterima oleh antena lain dan sebaliknya. Juga, sinyal yang tiba di luar fase pada satu antena mungkin tiba di antena lain secara fase. Skema organisasi antarmuka radio ini dapat disebut Single Input Multiple Output (SIMO), berbeda dengan skema standar Single Input Single Output (SISO). Pendekatan sebaliknya juga dapat diterapkan: ketika beberapa antena digunakan untuk transmisi dan satu untuk penerima. Ini juga meningkatkan energi total dari sinyal asli yang diterima oleh penerima. Skema ini disebut Multiple Input Single Output (MISO). Di kedua skema (SIMO dan MISO), beberapa antena dipasang di sisi stasiun pangkalan sulit untuk mengimplementasikan keragaman antena dalam perangkat seluler dalam jarak yang cukup jauh tanpa meningkatkan dimensi peralatan terminal itu sendiri.

Sebagai hasil dari penalaran lebih lanjut, kami sampai pada skema Multiple Input Multiple Output (MIMO). Dalam hal ini, beberapa antena dipasang untuk mengirim dan menerima. Namun, tidak seperti skema di atas, skema diversitas ini memungkinkan tidak hanya untuk menangani propagasi sinyal multipath, tetapi juga untuk memperoleh beberapa keuntungan tambahan. Dengan menggunakan beberapa antena pengirim dan penerima, setiap pasangan antena pemancar/penerima dapat diberi jalur terpisah untuk mengirimkan informasi. Dalam hal ini, penerimaan keragaman akan dilakukan oleh antena yang tersisa, dan antena ini juga akan berfungsi sebagai antena tambahan untuk jalur transmisi lainnya. Akibatnya, secara teoritis, dimungkinkan untuk meningkatkan kecepatan data sebanyak antena tambahan yang akan digunakan. Namun, batasan yang signifikan dikenakan oleh kualitas setiap jalur radio.

Bagaimana MIMO Bekerja

Agar teknologi MIMO berfungsi, diperlukan beberapa perubahan dalam struktur pemancar dibandingkan dengan sistem konvensional. Mari kita pertimbangkan hanya salah satu cara yang mungkin, paling sederhana, untuk mengatur teknologi MIMO. Pertama-tama, di sisi transmisi, diperlukan pembagi aliran, yang akan membagi data yang dimaksudkan untuk transmisi menjadi beberapa sub-aliran berkecepatan rendah, yang jumlahnya tergantung pada jumlah antena. Misalnya, untuk MIMO 4x4 dan laju data masukan 200 Mbps, pembagi akan membuat 4 aliran masing-masing 50 Mbps. Selanjutnya, masing-masing aliran ini harus ditransmisikan melalui antenanya sendiri. Biasanya, antena pemancar diatur dengan beberapa pemisahan spasial untuk memungkinkan sebanyak mungkin sinyal palsu yang dihasilkan dari multipath. Dalam salah satu cara yang memungkinkan untuk mengatur teknologi MIMO, sinyal ditransmisikan dari setiap antena dengan polarisasi berbeda, yang memungkinkan untuk mengidentifikasinya saat diterima. Namun, dalam kasus yang paling sederhana, setiap sinyal yang ditransmisikan ditandai oleh media transmisi itu sendiri (penundaan waktu, dan distorsi lainnya).

Di sisi penerima, beberapa antena menerima sinyal dari radio. Selain itu, antena di sisi penerima juga dipasang dengan beberapa keragaman spasial, yang karenanya disediakan keragaman penerimaan yang dibahas sebelumnya. Sinyal yang diterima diumpankan ke penerima, yang jumlahnya sesuai dengan jumlah antena dan jalur transmisi. Selain itu, masing-masing penerima menerima sinyal dari semua antena sistem. Masing-masing penambah ini mengekstrak dari aliran total energi sinyal hanya dari jalur yang menjadi tanggung jawabnya. Dia melakukan ini baik menurut beberapa tanda yang telah ditentukan sebelumnya yang dilengkapi dengan masing-masing sinyal, atau karena analisis penundaan, pelemahan, pergeseran fase, mis. satu set distorsi atau "sidik jari" dari media distribusi. Bergantung pada cara kerja sistem (Bell Laboratories Layered Space-Time - BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC), dll.), sinyal yang ditransmisikan dapat diulang setelah waktu tertentu, atau ditransmisikan dengan sedikit penundaan melalui antena lain.

MIMO multi-pengguna (MU-MIMO)

Dalam arah uplink - dari MS ke BTS, pengguna mengirimkan informasi mereka secara bersamaan pada frekuensi yang sama. Dalam hal ini, kesulitan muncul untuk stasiun pangkalan: perlu memisahkan sinyal dari pelanggan yang berbeda. Salah satu cara yang mungkin untuk mengatasi masalah ini juga adalah metode pemrosesan linier, yang menyediakan sinyal transmisi awal. Sinyal asli, menurut metode ini, dikalikan dengan matriks, yang terdiri dari koefisien yang mencerminkan gangguan dari pelanggan lain. Matriks disusun berdasarkan situasi siaran saat ini: jumlah pelanggan, kecepatan transmisi, dll. Jadi, sebelum ditransmisikan, sinyal mengalami distorsi yang berlawanan dengan yang ditemuinya selama transmisi radio.

Dalam downlink - arah dari BTS ke MS, base station mentransmisikan sinyal secara bersamaan pada saluran yang sama ke beberapa pelanggan sekaligus. Ini mengarah pada fakta bahwa sinyal yang dikirimkan untuk satu pelanggan memengaruhi penerimaan semua sinyal lainnya, mis. terjadi interferensi. Pilihan yang memungkinkan untuk mengatasi masalah ini adalah penggunaan atau penerapan teknologi pengkodean kertas kotor (“dirty paper”). Mari kita lihat lebih dekat teknologi kertas kotor. Prinsip operasinya didasarkan pada analisis keadaan radio saat ini dan jumlah pelanggan aktif. Satu-satunya pelanggan (pertama) mentransmisikan datanya ke stasiun pangkalan tanpa penyandian, mengubah datanya, karena. tidak ada gangguan dari pelanggan lain. Pelanggan kedua akan menyandikan, mis. mengubah energi sinyalnya agar tidak mengganggu yang pertama dan tidak membuat sinyalnya terpengaruh dari yang pertama. Pelanggan berikutnya yang ditambahkan ke sistem juga akan mengikuti prinsip ini, berdasarkan jumlah pelanggan aktif dan pengaruh sinyal yang ditransmisikan.

Penerapan MIMO

Teknologi MIMO dalam dekade terakhir adalah salah satu cara yang paling relevan untuk meningkatkan throughput dan kapasitas sistem komunikasi nirkabel. Mari pertimbangkan beberapa contoh penggunaan MIMO di berbagai sistem komunikasi.

Standar WiFi 802.11n adalah salah satu contoh penggunaan teknologi MIMO yang paling menonjol. Menurutnya, ini memungkinkan Anda mempertahankan kecepatan hingga 300 Mbps. Selain itu, standar sebelumnya 802.11g hanya diperbolehkan menyediakan 50 Mbps. Selain meningkatkan kecepatan data, standar baru, berkat MIMO, juga memungkinkan kualitas kinerja layanan yang lebih baik di tempat dengan kekuatan sinyal rendah. 802.11n digunakan tidak hanya dalam sistem point / multipoint (Point / Multipoint) - ceruk paling umum untuk menggunakan teknologi WiFi untuk mengatur LAN (Local Area Network), tetapi juga untuk mengatur koneksi titik / titik yang digunakan untuk mengatur komunikasi trunk saluran dengan kecepatan beberapa ratus Mbps dan memungkinkan data dikirim lebih dari puluhan kilometer (hingga 50 km).

Standar WiMAX juga memiliki dua rilis yang menghadirkan kemungkinan baru bagi pengguna dengan bantuan teknologi MIMO. Yang pertama, 802.16e, menyediakan layanan broadband seluler. Ini memungkinkan Anda untuk mentransfer informasi dengan kecepatan hingga 40 Mbps ke arah dari stasiun pangkalan ke peralatan pelanggan. Namun, MIMO di 802.16e dianggap sebagai opsi dan digunakan dalam konfigurasi paling sederhana - 2x2. Pada rilis berikutnya, 802.16m MIMO dianggap sebagai teknologi wajib, dengan kemungkinan konfigurasi 4x4. Dalam hal ini, WiMAX sudah dapat dikaitkan dengan sistem komunikasi seluler, yaitu generasi keempatnya (karena kecepatan transfer data yang tinggi), karena memiliki sejumlah fitur yang melekat pada jaringan seluler: koneksi suara. Dalam hal penggunaan seluler, secara teoritis 100 Mbps dapat dicapai. Pada versi fixed, kecepatannya bisa mencapai 1 Gbps.

Yang paling menarik adalah penggunaan teknologi MIMO dalam sistem komunikasi seluler. Teknologi ini telah menemukan penerapannya sejak sistem komunikasi seluler generasi ketiga. Misalnya, dalam standar, dalam Rel. 6, digunakan bersamaan dengan teknologi HSPA dengan dukungan kecepatan hingga 20 Mbps, dan dalam Rel. 7 - dengan HSPA+, di mana kecepatan transfer data mencapai 40 Mbps. Namun, MIMO belum menemukan aplikasi luas dalam sistem 3G.

Sistem, yaitu LTE, juga menyediakan penggunaan MIMO dalam konfigurasi hingga 8x8. Ini, secara teori, memungkinkan pengiriman data dari stasiun pangkalan ke pelanggan lebih dari 300 Mbps. Juga poin positif yang penting adalah kualitas koneksi yang stabil bahkan di edge. Dalam hal ini, bahkan pada jarak yang cukup jauh dari stasiun pangkalan, atau ketika Anda berada di ruangan yang jauh, hanya sedikit penurunan kecepatan transfer data yang akan diamati.