Având în vedere lansarea de noi dispozitive fără fir cu suport pentru tehnologia MU-MIMO, în special odată cu lansarea UniFi AC HD (UAP-AC-HD), este necesar să se clarifice ce este și de ce hardware-ul vechi nu acceptă. această tehnologie.

Ce este 802.11ac?

Standardul 802.11ac este o transformare a tehnologiei wireless care înlocuiește generația anterioară sub forma standardului 802.11n.

Apariția 802.11n trebuia să permită companiilor să folosească această tehnologie peste tot ca alternativă la o conexiune prin cablu convențională pentru lucrul în interior. retea locala(LAN).

802.11ac este următorul pas în evoluția tehnologiei wireless. Teoretic, noul standard poate oferi rate de transfer de date de până la 6,9 Gbps în banda de 5 GHz. Aceasta este de 11,5 ori mai mare decât domeniul de aplicare al transmisiei de date 802.11n.

Noul standard este disponibil în două versiuni: Wave 1 și Wave 2. Mai jos puteți găsi un tabel de comparație pentru standardele actuale.

Care este diferența dintre Wave 1 și Wave 2?

Produsele 802.11ac Wave 1 sunt pe piață de la jumătatea anului 2013. Noua revizuire a standardului se bazează pe versiunea anterioara standard, dar cu unele modificări foarte semnificative, și anume:

• Performanță îmbunătățită de la 1,3 Gbps la 2,34 Gbps;
• S-a adăugat suport pentru Multi User MIMO (MU-MIMO);
• Este permisă utilizarea canalelor largi în 160 MHz;
• Al patrulea flux spațial (Spatial Stream) pentru performanță și stabilitate mai mari;
• Mai multe canale în banda de 5GHz;

Care sunt exact îmbunătățirile Wave 2 pentru utilizatorul real?

Creșterea lățimii de bandă are un efect pozitiv asupra aplicațiilor care sunt sensibile la lățimea de bandă și întârzierile din rețea. Aceasta este în primul rând transmiterea conținutului de voce și video în flux, precum și o creștere a densității rețelei și o creștere a numărului de clienți.

MU-MIMO oferă oportunități mari pentru dezvoltarea „Internet of Things” (Internet of Things, IoT), atunci când un utilizator poate conecta mai multe dispozitive în același timp.

Tehnologia MU-MIMO permite mai multe transferuri simultane în aval, oferind servicii simultane mai multor dispozitive simultan, ceea ce îmbunătățește performanța rețelei în ansamblu. MU-MIMO are, de asemenea, un efect pozitiv asupra latenței, oferind o conexiune mai rapidă și o experiență generală a clientului. În plus, caracteristicile tehnologiei vă permit să conectați la rețea un număr și mai mare de clienți simultani decât în ​​versiunea anterioară a standardului.

Utilizarea unei lățimi a canalului de 160 MHz necesită anumite condiții (putere scăzută, cifră de zgomot redusă etc.), iar canalul poate oferi o creștere uriașă a performanței atunci când transmite cantități mari de date. În comparație, 802.11n poate oferi până la 450 Mbps de viteză a canalului, mai nou 802.11ac Wave 1 de până la 1,3 Gbps, în timp ce 802.11ac Wave 2 cu un canal de 160 MHz poate oferi până la 2,3 Gbps de viteză a canalului.

În generația anterioară a standardului, a fost permisă utilizarea a 3 antene transceiver, noua revizuire adaugă al 4-lea flux. Această modificare îmbunătățește intervalul și stabilitatea conexiunii.

Există 37 de canale în banda de 5 GHz utilizate în întreaga lume. Unele țări au un număr limitat de canale, altele nu. 802.11ac Wave 2 permite mai multe canale, permițând mai multor dispozitive să funcționeze simultan într-o singură locație. În plus, sunt necesare mai multe canale pentru canalele largi de 160 MHz.

Există tarife noi pentru canale în 802.11ac Wave 2?

Noul standard moștenește standardele introduse de la prima lansare. Ca și înainte, viteza depinde de numărul de fluxuri și de lățimea canalului. Modulația maximă a rămas neschimbată - 256 QAM.

Dacă mai devreme o rată de canal de 866,6 Mbps necesita 2 fluxuri și o lățime a canalului de 80 MHz, acum această rată a canalului poate fi atinsă folosind un singur flux, crescând în același timp rata canalului cu două - de la 80 la 160 MHz.

După cum puteți vedea, nu au avut loc schimbări majore. În legătură cu suportul canalelor de 160 MHz, au crescut și vitezele maxime ale canalelor - până la 2600 Mbps.

În practică, viteza reală este de aproximativ 65% din canal (PHY Rate).

Folosind 1 flux, modulație QAM 256 și un canal de 160 MHz, puteți obține o viteză reală de aproximativ 560 Mbps. În consecință, 2 fluxuri vor oferi o rată de schimb de ~1100 Mbps, 3 fluxuri - 1,1-1,6 Gbps.

Ce benzi și canale folosește 802.11ac Wave2?

În practică, Waves 1 și Waves 2 funcționează exclusiv pe banda de 5 GHz. Gama de frecvență este supusă restricțiilor regionale, de obicei sunt utilizate benzile de 5,15-5,35 GHz și 5,47-5,85 GHz.

În SUA, o bandă de 580 MHz este alocată pentru rețelele fără fir de 5 GHz.

802.11ac, ca și până acum, poate folosi canale la 20 și 40 MHz, în același timp, performanțe bune pot fi obținute folosind doar 80 MHz sau 160 MHz.

Deoarece în practică este departe de a fi întotdeauna posibilă utilizarea unei benzi continue de 160 MHz, standardul prevede un mod de 80 + 80 MHz, care va împărți banda de 160 MHz în 2 benzi diferite. Toate acestea adaugă mai multă flexibilitate.

Vă rugăm să rețineți că canalele standard pentru 802.11ac sunt 20/40/80 MHz.

De ce există două valuri de 802.11ac?

IEEE implementează standarde în valuri pe măsură ce tehnologia avansează. Această abordare permite industriei să lanseze imediat noi produse, fără a aștepta finalizarea cutare sau cutare caracteristică.

Primul val de 802.11ac a oferit un pas semnificativ înainte față de 802.11n și a pus bazele dezvoltărilor viitoare.

Când ar trebui să ne așteptăm la produsele 802.11ac Wave 2?

Conform previziunilor inițiale ale analiștilor, primele produse la nivel de consumator ar fi trebuit să fie puse în vânzare încă de la jumătatea anului 2015. Soluțiile de nivel superior pentru întreprinderi și transportatori apar de obicei cu o întârziere de 3-6 luni, la fel cum a fost cu primul val al standardului.

Atât clasele de consum, cât și cele comerciale sunt de obicei lansate înainte ca WFA (Wi-Fi Alliance) să înceapă certificarea (a doua jumătate a anului 2016).

Din februarie 2017, numărul de dispozitive care acceptă 802.11ac W2 nu este atât de mare pe cât ne-am dori. Mai ales de la Mikrotik și Ubiquit.

Dispozitivele Wave 2 vor fi semnificativ diferite de Wave 1?

În cazul noului standard, tendința generală a anilor anteriori este păstrată - smartphone-urile și laptopurile sunt produse cu 1-2 fluxuri, 3 fluxuri sunt concepute pentru sarcini mai solicitante. Nu are sens practic să implementezi funcționalitatea completă a standardului pe toate dispozitivele.

Este Wave 1 compatibil cu Wave 2?

Primul val permite 3 fluxuri și canale de până la 80 MHz, în această parte, dispozitivele client și punctele de acces sunt complet compatibile.

Pentru a implementa caracteristicile de a doua generație (160 MHz, MU-MIMO, 4 fluxuri), atât dispozitivul client, cât și punctul de acces trebuie să accepte noul standard.

Punctele de acces de următoarea generație sunt compatibile cu dispozitivele client 802.11ac Wave 1, 802.11n și 802.11a.

Deci folosește caracteristici suplimentare un adaptor de a doua generație nu va funcționa cu un punct de prima generație și invers.

Ce este MU-MIMO și ce face?

MU-MIMO este prescurtare pentru „multiuser multiple input, multiple output”. De fapt, aceasta este una dintre inovațiile cheie ale celui de-al doilea val.

Pentru ca MU-MIMO să funcționeze, atât clientul, cât și AP-ul trebuie să îl susțină.

Pe scurt, un punct de acces poate trimite simultan date către mai multe dispozitive simultan, în timp ce standardele anterioare permit trimiterea datelor doar către un client la un moment dat.

De fapt, MIMO convențional este SU-MIMO, adică. SingleUser, singur utilizator MIMO.

Luați în considerare un exemplu. Există un punct cu 3 fluxuri (3 fluxuri spațiale / 3SS) și la acesta sunt conectați 4 clienți: 1 client cu suport 3SS, 3 clienți cu suport 1SS.

Punctul de acces distribuie timpul în mod egal între toți clienții. În timp ce lucrează cu primul client, punctul folosește 100% din capabilitățile sale, deoarece clientul acceptă și 3SS (MIMO 3x3).

În restul de 75% din timp, punctul funcționează cu trei clienți, fiecare dintre care utilizează doar 1 flux (1SS) din 3 disponibile. În același timp, punctul de acces folosește doar 33% din capabilitățile sale. Cu cât mai mulți astfel de clienți, cu atât mai puțină eficiență.

ÎN exemplu concret, viteza medie a canalului va fi de 650 Mbps:

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

În practică, va însemna o viteză medie de aproximativ 420 Mbps, dintr-un posibil 845 Mbps.

Acum să ne uităm la un exemplu folosind MU-MIMO. Avem un punct de a doua generație folosind MIMO 3x3, viteza canalului va rămâne neschimbată - 1300 Mbps pentru o lățime a canalului de 80 MHz. Acestea. În același timp, clienții, ca și până acum, nu pot folosi mai mult de 3 canale.

Numărul total de clienți este acum de 7, în timp ce punctul de acces i-a împărțit în 3 grupuri:

1. un client 3SS;
2. trei clienți 1SS;
3. un client 2SS + unul 1SS;
4. un client 3SS;

Ca rezultat, obținem o implementare 100% a capabilităților AP. Un client din primul grup folosește toate cele 3 fluxuri, clienții din alt grup folosesc un canal și așa mai departe. Viteza medie a canalului va fi de 1300 Mbps. După cum puteți vedea, la ieșire a dat o creștere de două ori.

Este punctul MU-MIMO compatibil cu clienții mai vechi?

Din pacate, nu! MU-MIMO nu este compatibil cu prima versiune a protocolului, de exemplu. pentru ca această tehnologie să funcționeze, dispozitivele dvs. client trebuie să accepte a doua versiune.

Diferențele dintre MU-MIMO și SU-MIMO

În SU-MIMO, punctul de acces transmite date doar unui singur client la un moment dat. Cu MU-MIMO, un punct de acces poate transmite date către mai mulți clienți simultan.

Câți clienți sunt acceptați în MU-MIMO în același timp?

Standardul prevede întreținerea simultană a până la 4 dispozitive. General suma maxima fluxurile pot fi până la 8.

În funcție de configurația echipamentului, sunt posibile o mare varietate de opțiuni, de exemplu:

• 1+1: doi clienți, fiecare cu un flux;
• 4+4: doi clienți, fiecare folosind 4 fluxuri;
• 2+2+2+2: patru clienți, câte 2 fluxuri pentru fiecare;
• 1+1+1: trei clienți într-un fir;
• 2+1, 1+1+1+1, 1+2+3, 2+3+3 și alte combinații.

Totul depinde de configurația hardware, de obicei dispozitivele folosesc 3 fluxuri, prin urmare, punctul poate deservi până la 3 clienți în același timp.

De asemenea, este posibil să utilizați 4 antene într-o configurație MIMO 3x3. A patra antenă în acest caz este suplimentară, nu implementează un flux suplimentar. În acest caz, va fi posibil să se servească simultan 1 + 1 + 1, 2 + 1 sau 3SS, dar nu 4.

Este MU-MIMO acceptat numai pentru downlink?

Da, standardul acceptă numai downlink MU-MIMO, adică. point poate transmite simultan date către mai mulți clienți. Dar punctul nu poate „asculta” în același timp.

Implementarea Uplink MU-MIMO a fost considerată imposibilă pe termen scurt, așa că această funcționalitate va fi adăugată doar în standardul 802.11ax, care este programat pentru lansare în 2019-2020.

Câte fluxuri sunt acceptate în MU-MIMO?

După cum am menționat mai sus, MU-MIMO poate funcționa cu orice număr de fluxuri, dar nu mai mult de 4 per client.

Pentru funcționarea de înaltă calitate a transmisiei multi-utilizator, standardul recomandă prezența unui număr de antene, mai multe fluxuri. În mod ideal, pentru MIMO 4x4 ar trebui să existe 4 antene pentru recepție și același număr pentru trimitere.

Este necesar să folosiți antene speciale pentru noul standard?

Designul antenelor a rămas același. Ca și înainte, puteți utiliza orice antene compatibile concepute pentru a fi utilizate în banda de 5 GHz pentru 802.11a/n/ac.

A doua versiune a adăugat și Beamforming, ce este?

Tehnologia Beamforming vă permite să schimbați modelul de radiație, adaptându-l la un anumit client. În timpul funcționării, punctul analizează semnalul de la client și optimizează radiația acestuia. O antenă suplimentară poate fi utilizată în timpul procesului de formare a fasciculului.

Un punct de acces 802.11ac Wave 2 poate gestiona 1 Gb de trafic?

Potenţial, punctele de acces de nouă generaţie sunt capabile să gestioneze un astfel de flux de trafic. Real debitului depinde de o serie de factori, începând cu numărul de fluxuri suportate, raza de comunicare, prezența obstacolelor și terminând cu prezența interferențelor, calitatea punctului de acces și a modulului client.

Ce benzi de frecvență sunt folosite în 802.11ac Wave?

Alegerea frecvenței de operare depinde exclusiv de legislația locală. Lista de canale și frecvențe este în continuă schimbare, mai jos sunt datele pentru SUA (FCC) și Europa, din ianuarie 2015.

În Europa, este permisă utilizarea unei lățimi de canal mai mare de 40 MHz, deci nu există modificări în ceea ce privește noul standard, i se aplică aceleași reguli ca și pentru standardul anterior.

Curs online despre tehnologiile de rețea

Recomand cursul lui Dmitri Skoromnov „”. Cursul nu este legat de echipamentul niciunui producător. Oferă cunoștințe fundamentale pe care toată lumea ar trebui să le aibă administrator de sistem. Din păcate, mulți administratori, chiar și cu 5 ani de experiență, de multe ori nu au nici măcar jumătate din aceste cunoștințe. Știu limbaj simplu sunt acoperite multe subiecte diferite. De exemplu: model OSI, domenii de încapsulare, coliziune și difuzare, buclă de comutare, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi și multe alte subiecte.

Separat, voi nota subiectul adresei IP. Descrie într-un limbaj simplu cum să faci conversii de la zecimal la binar și invers, calculul după adresa IP și mască: adresa de rețea, adresa de difuzare, numărul de gazde de rețea, subrețele și alte subiecte legate de adresarea IP.

Cursul are două versiuni: plătit și gratuit.

Una dintre cele mai semnificative și importante inovații Wi-Fi în ultimii 20 de ani - Multi User - Multiple Input Multiple Output (MU-MIMO). MU-MIMO extinde funcționalitatea unei actualizări recente standard wireless 802.11ac „Val 2”. Fără îndoială, aceasta este o descoperire uriașă pentru comunicații fără fir. Această tehnologie ajută la creșterea vitezei maxime teoretice conexiune fără fir de la 3,47 Gbps în specificația originală 802.11ac la 6,93 Gbps în upgrade-ul la 802.11ac Wave 2. Aceasta este una dintre cele mai complexe caracteristici Wi-Fi de până acum.

Să vedem cum funcționează!

Tehnologia MU-MIMO ridică ștacheta permițând mai multor dispozitive să primească mai multe fluxuri de date. Se bazează pe MIMO pentru utilizator unic (SU-MIMO), care a fost introdus cu aproape 10 ani în urmă cu standardul 802.11n.

SU-MIMO crește viteza unei conexiuni Wi-Fi, permițând unei perechi de dispozitive fără fir să primească sau să trimită mai multe fluxuri de date în același timp.

Figura 1. Tehnologia SU-MIMO oferă fluxuri de intrare și ieșire multicanal către același dispozitiv în același timp. Tehnologia MU-MIMO permite comunicarea simultană cu mai multe dispozitive.

În esență, există două tehnologii care revoluționează Wi-Fi. Prima dintre aceste tehnologii, numită beamforming, permite ruterelor și punctelor de acces Wi-Fi să utilizeze mai eficient canalele radio. Înainte de apariția acestei tehnologii, routerele și punctele de acces Wi-Fi funcționau ca niște becuri, trimițând un semnal în toate direcțiile. Problema era că Este dificil ca un semnal nefocalizat de putere limitată să ajungă la dispozitivele client Wi-Fi.

Folosind tehnologia de formare a fasciculului, un router Wi-Fi sau un punct de acces schimbă informații despre locația sa cu un dispozitiv client. Routerul își schimbă apoi faza și puterea pentru a forma un semnal mai bun. Drept urmare: semnalele radio sunt utilizate mai eficient, transferul de date este mai rapid și, eventual, distanța maximă de conectare este mărită.

Posibilitățile de formare a fasciculului se extind. Până acum, routerele sau punctele de acces Wi-Fi au fost în mod inerent cu o singură sarcină, trimițând sau primind date de la un singur dispozitiv client la un moment dat. În versiunile anterioare ale familiei de standarde transmisie fără fir Date 802.11, inclusiv standardul 802.11n și prima versiune a standardului 802.11ac, era posibil să se recepționeze sau să transmită mai multe fluxuri de date în același timp, dar până acum nu exista nicio metodă care să permită un router sau un punct de acces Wi-Fi să „vorbească” în același timp cu mai mulți clienți deodată. De acum, cu ajutorul MU-MIMO, a apărut o astfel de oportunitate.

Aceasta este într-adevăr o mare descoperire, deoarece capacitatea de a transmite date către mai multe dispozitive client simultan extinde foarte mult lățimea de bandă disponibilă pentru clienții wireless. Tehnologia MU-MIMO avansează rețelele fără fir din vechiul mod CSMA-SD, când un singur dispozitiv era deservit în același timp, la un sistem în care mai multe dispozitive pot „vorbește” în același timp. Pentru a clarifica acest exemplu, imaginați-vă că vă mutați de la un drum de țară cu o singură bandă la o autostradă largă.

Astăzi, routerele și punctele de acces wireless 802.11ac Wave 2 de a doua generație preiau piața. Toți cei care implementează Wi-Fi înțeleg specificul modului în care funcționează tehnologia MU-MIMO. Vă aducem în atenție 13 fapte care vă vor accelera învățarea în această direcție.

1. MU-MIMO folosește numai Flux „Downstream” (de la punctul de acces la dispozitivul mobil).

Spre deosebire de SU-MIMO, MU-MIMO în prezent funcționează numai pentru transferul de date de la punctul de acces la dispozitivul mobil. Doar routerele sau punctele de acces fără fir pot transmite date către mai mulți utilizatori în același timp, indiferent dacă este vorba despre unul sau mai multe fluxuri pentru fiecare dintre ei. Dispozitivele wireless în sine (cum ar fi smartphone-urile, tabletele sau laptopurile) trebuie încă să trimită pe rând date către routerul wireless sau punctul de acces, deși pot folosi individual tehnologia SU-MIMO pentru a transmite mai multe fluxuri atunci când este rândul lor.

Tehnologia MU-MIMO va fi utilă în special în rețelele în care utilizatorii descarcă mai multe date decât încarcă.

Poate că în viitor va fi implementată o versiune a tehnologiei Wi-Fi: 802.11ax, unde metoda MU-MIMO va fi aplicabilă pentru traficul „în amonte”.

2. MU-MIMO funcționează doar în banda Wi-Fi de 5GHz

Tehnologia SU-MIMO operează în ambele benzi de frecvență de 2,4 GHz și 5 GHz. Routerele și punctele de acces fără fir 802.11ac Wave 2 de a doua generație pot deservi mai mulți utilizatori în același timp pe aceeași bandă de frecvență 5 GHz. Pe de o parte, desigur, este păcat că nu vom putea folosi noua tehnologie pe banda de frecvență de 2,4 GHz mai îngustă și mai congestionată. Dar, pe de altă parte, există tot mai multe dispozitive wireless dual-band pe piață care acceptă tehnologia MU-MIMO, pe care o putem folosi pentru a implementa rețele Wi-Fi corporative de înaltă performanță.

3. Tehnologia Beamforming ajută la ghidarea semnalelor

În literatura URSS, se poate întâlni conceptul de rețea de antene în faze, care a fost dezvoltat pentru radarele militare la sfârșitul anilor 80. O tehnologie similară a fost aplicată Wi-Fi-ului modern. MU-MIMO folosește modelarea direcțională a semnalului (cunoscută ca „beamforming” în literatura tehnică engleză). Beamfiorming permite semnalelor să fie direcționate către locația dorită a unui dispozitiv (sau dispozitive) fără fir, în loc să fie trimise la întâmplareîn toate direcţiile. Astfel, se dovedește că concentrează semnalul și crește semnificativ raza și viteza conexiunii Wi-Fi.

Deși tehnologia de formare a fasciculului a devenit disponibilă opțional cu standardul 802.11n, totuși, majoritatea producătorilor au implementat propriile versiuni proprietare ale acestei tehnologii. Acești furnizori încă oferă implementări proprietare ale tehnologiei în dispozitivele lor, dar acum vor trebui să includă cel puțin o versiune simplificată și standardizată a tehnologiei de semnalizare direcțională dacă doresc să accepte tehnologia MU-MIMO în linia lor de produse 802.11ac.

4. MU-MIMO acceptă un număr limitat de fluxuri și dispozitive simultane

Din păcate, routerele sau punctele de acces cu tehnologia MU-MIMO implementată nu pot servi simultan un număr nelimitat de fluxuri și dispozitive. Routerul sau punctul de acces are propria limită în ceea ce privește numărul de fluxuri pe care le servește (adesea 2, 3 sau 4 fluxuri), iar acest număr de fluxuri spațiale limitează, de asemenea, numărul de dispozitive pe care punctul de acces le poate servi în același timp. De exemplu, un punct de acces cu suport pentru patru fluxuri poate servi simultan patru diverse dispozitive, sau, de exemplu, trimiteți un flux pe un dispozitiv și agregați alte trei fluxuri pe alt dispozitiv (creșterea vitezei de la combinarea canalelor).​

5. Dispozitivele utilizatorului nu trebuie să aibă mai multe antene

Ca și în cazul tehnologiei SU-MIMO, numai dispozitivele wireless cu suport MU-MIMO încorporat pot agrega fluxuri (rata). Dar, spre deosebire de situația cu tehnologia SU-MIMO, dispozitivele wireless nu trebuie neapărat să aibă mai multe antene pentru a primi fluxuri MU-MIMO de la routere și puncte de acces wireless. Dacă dispozitiv fără fir echipat cu o singură antenă, poate primi un singur flux de date MU-MIMO de la punctul de acces, folosind beamforming pentru a îmbunătăți recepția.

Mai multe antene vor permite dispozitivului utilizatorului wireless să primească mai multe fluxuri de date în același timp (de obicei, un flux pe antenă), ceea ce va avea cu siguranță un efect pozitiv asupra performanței acestui dispozitiv. Cu toate acestea, prezența mai multor antene într-un dispozitiv de utilizator afectează negativ consumul de energie și dimensiunea acestui produs, care este esențială pentru smartphone-uri.

Cu toate acestea, tehnologia MU-MIMO impune mai puține cerințe hardware pe dispozitivele client decât greoaie termeni tehnici Tehnologia SU-MIMO, este sigur să presupunem că producătorii vor fi mult mai dispuși să-și echipeze laptopuri și tablete care acceptă tehnologia MU-MIMO.​

6. Punctele de acces fac munca grea

Într-un efort de a simplifica cerințele pentru dispozitivele utilizatorului final, dezvoltatorii tehnologiei MU-MIMO au încercat să transfere cea mai mare parte a procesului de semnal către punctele de acces. Acesta este un alt pas înainte față de tehnologia SU-MIMO, unde sarcina procesării semnalului a fost în mare parte asupra dispozitivelor utilizatorului. Și din nou, acest lucru va ajuta producătorii de dispozitive clienți să economisească energie, dimensiune și alte costuri în producția soluțiilor lor de produse cu suport pentru MU-MIMO, care ar trebui să aibă un efect foarte pozitiv asupra popularizării acestei tehnologii.

7. Chiar și dispozitivele bugetare beneficiază de transmisia simultană prin mai multe fluxuri spațiale

Similar cu agregarea linkurilor în Rețele Ethernet(802.3ad și LACP), agregarea fluxului 802.1ac nu crește viteza unei conexiuni punct la punct. Acestea. dacă sunteți singurul utilizator și aveți o singură aplicație care rulează, veți folosi doar 1 flux spațial.

Cu toate acestea, este posibil să crească lățimea generală de bandă a rețelei, oferind posibilitatea de a deservi punctul de acces al mai multor dispozitive de utilizator în același timp.

Dar dacă toate sunt folosite în rețeaua dvs dispozitivele utilizatorului acceptă un singur flux, MU-MIMO va permite punctului dvs. de acces să servească până la trei dispozitive în același timp, în loc de unul câte unul, în timp ce altele Dispozitivele utilizator (mai avansate) vor trebui să stea la coadă.

8. Unele dispozitive de utilizator au suport ascuns pentru tehnologia MU-MIMO

Deși încă nu există multe routere, puncte de acces sau dispozitive mobile suportă MU-MIMO, compania de cipuri Wi-Fi susține că unii producători au luat în considerare cerințele hardware în procesul lor de producție pentru a susține noua tehnologie pentru unele dintre dispozitivele utilizatorilor finali în urmă cu câțiva ani. Upgrade relativ ușor pentru astfel de dispozitive software va adăuga suport pentru tehnologia MU-MIMO, care ar trebui, de asemenea, să accelereze popularizarea și difuzarea tehnologiei, precum și să încurajeze companiile și organizațiile să își modernizeze rețelele wireless corporative cu echipamente care acceptă standardul 802.11ac.

9. Dispozitivele fără suport MU-MIMO beneficiază și ele

Deși dispozitivele Wi-Fi trebuie să aibă suport MU-MIMO pentru a putea utiliza această tehnologie, chiar și acele dispozitive client care nu au un astfel de suport pot beneficia indirect de operarea pe o rețea wireless în care un router sau puncte de acces acceptă tehnologia MU-MIMO. Trebuie reținut că rata de transfer de date prin rețea depinde direct de timpul total în care dispozitivele abonaților sunt conectate la canalul radio. Și dacă tehnologia MU-MIMO vă permite să deserviți mai rapid unele dispozitive, atunci aceasta înseamnă că punctele de acces dintr-o astfel de rețea vor avea mai mult timp pentru a deservi alte dispozitive client.

10. MU-MIMO ajută la creșterea lățimii de bandă wireless

Când creșteți viteza conexiunii Wi-Fi, creșteți și lățimea de bandă a rețelei wireless. Pe măsură ce dispozitivele sunt deservite mai rapid, rețeaua are mai mult timp de difuzare pentru a servi mai multe dispozitive client. Astfel, tehnologia MU-MIMO poate optimiza foarte mult performanța rețelelor wireless cu trafic intens sau a unui număr mare de dispozitive conectate, precum rețelele Wi-Fi publice. Aceasta este o veste excelentă, deoarece numărul de smartphone-uri și alte dispozitive mobile cu conectivitate Wi-Fi este probabil să continue să crească.

11. Orice lățime de canal este acceptată

O modalitate de a extinde lățimea de bandă a unui canal Wi-Fi este legarea canalelor, atunci când sunt două canalul adiacentîntr-un canal care este de două ori mai larg, dublând efectiv viteza conexiunii Wi-Fi dintre dispozitiv și punctul de acces. Standardul 802.11n a oferit suport pentru canale de până la 40 MHz lățime, în specificația originală a standardului 802.11ac, lățimea canalului acceptată a fost mărită la 80 MHz. Standardul actualizat 802.11ac Wave 2 acceptă canale de 160 MHz.

Figura 3. 802.11ac acceptă în prezent canale cu o lățime de până la 160 MHz în banda de 5 GHz

Cu toate acestea, nu trebuie uitat că utilizarea de canale mai largi într-o rețea fără fir crește probabilitatea de interferență în co-canale. Prin urmare, această abordare nu va fi întotdeauna alegerea corecta pentru a implementa toate rețelele Wi-Fi fără excepție. Cu toate acestea, tehnologia MU-MIMO, după cum putem vedea, poate fi utilizată pentru canale de orice lățime.

Cu toate acestea, chiar dacă rețeaua dvs. fără fir folosește canale mai înguste de 20MHz sau 40MHz, MU-MIMO o poate ajuta în continuare să funcționeze mai rapid. Dar cât de repede va depinde de câte dispozitive client trebuie servite și de câte fluxuri acceptă fiecare dintre aceste dispozitive. Astfel, utilizarea tehnologiei MU-MIMO, chiar și fără canale largi asociate, poate mai mult decât dubla debitul conexiunii wireless de ieșire pentru fiecare dispozitiv.

12. Procesarea semnalului îmbunătățește siguranța

Un efect secundar interesant al tehnologiei MU-MIMO este că routerul sau punctul de acces criptează datele înainte de a le trimite prin aer. Este destul de dificil să decodați datele transmise folosind tehnologia MU-MIMO, deoarece nu este clar care parte a codului se află în ce flux spațial. Deși instrumentele speciale pot fi dezvoltate ulterior pentru a permite altor dispozitive să intercepteze traficul transmis, astăzi tehnologia MU-MIMO maschează în mod eficient datele de la dispozitivele de ascultare din apropiere. Prin urmare, tehnologie nouă ajută la îmbunătățirea securității Wi-Fi, ceea ce este valabil mai ales pentru rețelele wireless deschise, cum ar fi rețelele Wi-Fi publice, precum și punctele de acces care funcționează în modul personal sau care utilizează un mod simplificat de autentificare a utilizatorului (Pre-Shared Key, PSK) bazat pe Tehnologii de securitate Wi-Fi WPA sau WPA2.

13. MU-MIMO este cel mai bun pentru dispozitivele Wi-Fi fixe

Există, de asemenea, o avertizare despre tehnologia MU-MIMO: nu funcționează bine cu dispozitivele cu mișcare rapidă, deoarece procesul de formare a fasciculului devine mai complex și mai puțin eficient. Prin urmare, MU-MIMO nu vă va oferi un beneficiu semnificativ pentru dispozitivele care roaming frecvent în rețeaua dvs. corporativă. Cu toate acestea, trebuie înțeles că aceste dispozitive „cu probleme” nu ar trebui să afecteze în niciun fel nici transmisia de date MU-MIMO către alte dispozitive client care sunt mai puțin mobile, nici performanța acestora.

Abonați-vă la știri

mimo-m tehnologii de antenă multiple în LTE

Funcții MIMO (M intrări multiple–ieșiri multiple)

Utilizarea tehnologiilor MIMO (multiple input - multiple output) rezolvă două probleme:

Creșterea calității comunicației datorită codării în timp/frecvență spațială și (sau) beamforming (beamforming),

Creșterea ratei de transmisie atunci când se utilizează multiplexarea spațială.

Structura MIMO

Diverse implementări ale MIMO înseamnă transmiterea simultană a mai multor mesaje independente într-un canal fizic. Pentru implementarea actiunii MIMO se folosesc sisteme multi-antena: pe partea de transmisie exista N t antene de transmisie, iar pe partea de recepție Nr săli de recepție. Această structură este prezentată în fig. 1.

Orez. 1. Structura MIMO

Ce este MIMO?

MIMO (engleză) Intrări multiple Ieșiri multiple) -o metodă de codificare spațială a semnalului care vă permite să creșteți lățimea de bandă a canalului, în care datele sunt transmise folosind N antenele și recepția acestora M antene. Antenele de transmisie și de recepție sunt suficient de separate pentru a realiza o corelație slabă între antenele adiacente.

Istoria MIMO

Istoria sistemelor MIMO ca obiect al comunicațiilor fără fir nu este încă foarte lungă. Primul brevet pentru utilizarea principiului MIMO în comunicațiile radio a fost depus în 1984 în numele angajatului Bell Laboratories Jack Winters. Pe baza cercetărilor sale, Jack Salz de la aceeași companie a publicat prima lucrare despre soluțiile MIMO în 1985. Dezvoltarea acestei direcții a continuat de către Bell Laboratories și alți cercetători până în 1995. În 1996, Greg Raleigh și Gerald J. Foschini au propus versiune noua implementarea sistemului MIMO, crescând astfel eficiența acestuia. Ulterior, Greg Raleigh, care este creditat cu OFDM ( Multiplexarea cu diviziune ortogonală în frecvență– multiplexare prin purtători ortogonali) pentru MIMO, a fondat Airgo Networks, care a dezvoltat primul chipset MIMO numit True MIMO.

Cu toate acestea, în ciuda perioadei destul de scurte de timp de la începuturi, direcția MIMO s-a dezvoltat într-un mod foarte multifațetat și include o familie eterogenă de metode care pot fi clasificate în funcție de principiul separării semnalului în receptor. În același timp, sistemele MIMO utilizează atât abordări de separare a semnalelor care au intrat deja în practică, cât și altele noi. Acestea includ, de exemplu, spațiu-timp, spațiu-frecvență, codare de polarizare spațială, precum și super-rezoluție în direcția de sosire a semnalului la receptor. Datorită abundenței abordărilor de separare a semnalelor, a fost posibil să se asigure o dezvoltare atât de lungă a standardelor pentru utilizarea sistemelor MIMO în comunicații. Cu toate acestea, toate soiurile de MIMO au ca scop atingerea aceluiași obiectiv - creșterea ratei de date de vârf în rețelele de comunicații prin îmbunătățirea imunității la zgomot.

Cea mai simplă antenă MIMO este un sistem de două vibratoare asimetrice (monopoli) orientate la un unghi de ±45° față de axa verticală (Fig. 2).

Orez. 2 Cea mai simplă antenă MIMO

Un astfel de unghi de polarizare permite canalelor să fie în condiții egale, deoarece cu o orientare orizontal-verticală a emițătorilor, una dintre componentele de polarizare ar primi inevitabil o atenuare mai mare atunci când se propagă de-a lungul suprafeței pământului. Semnalele emise independent de fiecare monopol sunt polarizate reciproc ortogonal cu o decuplare reciprocă suficient de mare în componenta de polarizare încrucișată (nu mai puțin de 20 dB). O antenă similară este folosită și pe partea de recepție. Această abordare permite transmiterea simultană a semnalelor cu aceleași purtători modulați în moduri diferite. Principiul separării polarizării asigură o dublare a lățimii de bandă a legăturii radio față de cazul unui singur monopol (în condiții ideale de vizibilitate cu orientare identică a antenelor de recepție și de transmisie). Astfel, în esență, orice sistem cu polarizare dublă poate fi considerat un sistem MIMO.

Evoluție ulterioară a MIMO

În momentul în care tehnologia MIMO a fost specificată în versiunea 7, standardul se răspândea activ în întreaga lume. Au existat încercări de a combina rețelele celei de-a treia generatii cu tehnologie MIMO, dar nu utilizată pe scară largă. Potrivit Asociației Globale a Furnizorilor de Echipamente Mobile ( Asociația globală a furnizorilor de telefonie mobilă, GSA) din 11/04/2010 la acel moment din 2776 tipuri de dispozitive cu suport HSPA pe piata, doar 28 de modele suporta MIMO. În plus, introducerea unei rețele MIMO cu penetrare redusă a terminalelor MIMO duce la o scădere a debitului rețelei. Nokia a dezvoltat tehnologia pentru a minimiza pierderile de lățime de bandă, dar ar fi eficientă numai dacă penetrarea terminalului MIMO ar fi de cel puțin 40% din dispozitivele abonaților. Adăugând la cele de mai sus, merită amintit că la 14 decembrie 2009, lansarea primului rețea de telefonie mobilă bazat pe tehnologie LTE, ceea ce a făcut posibilă atingerea unor viteze mult mai mari. Pe baza acestui fapt, se poate observa că operatorii au vizat implementarea rapidă a rețelelor LTE, mai degrabă decât modernizarea rețelelor de a treia generație.

Astăzi, putem observa creșterea rapidă a volumului de trafic în rețelele mobile de generația a 4-a, iar pentru a oferi viteza necesară tuturor abonaților lor, operatorii trebuie să caute diverse metode pentru a crește rata de transfer de date sau pentru a crește eficiența utilizării resursei de frecvență. MIMO, pe de altă parte, permite transmiterea de aproape 2 ori mai multe date în banda de frecvență disponibilă pentru aceeași perioadă de timp cu opțiunea 2x2. Dacă folosim implementarea antenei 4x4, atunci, din păcate, viteza maxima Descărcarea informațiilor va fi de 326 Mbps, nu de 400 Mbps, așa cum sugerează calculul teoretic. Acest lucru se datorează particularității transmisiei prin 4 antene. Fiecărei antene îi sunt alocate anumite elemente de resurse (RE) pentru transmiterea simbolurilor de referință. Ele sunt necesare pentru organizarea demodulării coerente și estimarea canalului. Locația acestor RE este prezentată în Fig. 3. Antenelor de transmisie li se atribuie numere logice ale portului de antenă. Caracterele marcate cu R0 sunt pe portul 0, R1 pe portul 1 și așa mai departe. Drept urmare, 14,3% din toate RE-urile sunt alocate pentru transmiterea simbolurilor de referință, motiv pentru care diferența dintre vitezele teoretice și cele practice.

O abordare pentru a crește ratele de date pentru 802.11 WiFi și 802.16 WiMAX este utilizarea sistemelor wireless cu antene multiple atât pentru transmițător, cât și pentru receptor. Această abordare se numește MIMO (traducere literală - „multiple input multiple output”) sau „sisteme de antenă inteligente” (sisteme de antenă inteligente). Tehnologia MIMO joacă un rol important în implementarea standardului WiFi 802.11n.

Tehnologia MIMO folosește mai multe tipuri diferite de antene reglate pe același canal. Fiecare antenă transmite un semnal cu caracteristici spațiale diferite. Astfel, tehnologia MIMO folosește spectrul radio mai eficient și fără a sacrifica fiabilitatea operațională. Fiecare receptor wi-fi „ascultă” toate semnalele de la fiecare transmițător wi-fi, ceea ce vă permite să diversificați căile de transmisie a datelor. În acest fel, mai multe căi pot fi recombinate, rezultând amplificarea semnalelor dorite în rețelele fără fir.

Un alt avantaj al tehnologiei MIMO este că această tehnologie oferă multiplexare prin diviziune spațială (Spatial Division Multiplexing (SDM)). SDM multiplexează spațial mai multe fluxuri de date independente simultan (canale virtuale, mai ales) într-o lățime de bandă spectrală a unui singur canal. În esență, mai multe antene transmit diferite fluxuri de date codificate individual (fluxuri spațiale). Aceste fluxuri, care se deplasează în paralel prin aer, „împing” mai multe date printr-un anumit canal. La receptor, fiecare antenă vede diferite combinații fluxurile de semnal și receptorul „demultiplexează” aceste fluxuri pentru utilizarea lor. MIMO SDM poate crește semnificativ debitul pentru transmisia de date dacă numărul de fluxuri de date spațiale este crescut. Fiecare flux spațial are nevoie de propriile perechi de antene de transmisie/recepție (TX/RX) la fiecare capăt al transmisiei. Funcționarea sistemului este prezentată în Fig. 1

De asemenea, trebuie înțeles că tehnologia MIMO necesită un circuit RF separat și un convertor analog-digital (ADC) pentru fiecare antenă. Implementările care necesită mai mult de două antene într-un circuit trebuie proiectate cu atenție pentru a menține costurile scăzute, menținând în același timp un nivel adecvat de eficiență.

Un instrument important pentru creșterea vitezei fizice de transmisie a datelor în rețelele fără fir este extinderea lățimii de bandă a canalelor spectrale. Prin utilizarea unei lățimi de bandă mai largă a canalului cu ortogonal diviziunea în frecvență transmisia de date prin multiplexare (OFDM) se realizează cu performanță maximă. OFDM este o modulație digitală care sa dovedit a fi un instrument pentru implementarea transmisiei de date fără fir bidirecționale de mare viteză în WiMAX / Rețele WiFi. Metoda de extindere a capacității canalului este rentabilă și destul de ușor de implementat cu o creștere moderată a procesării semnalelor digitale (DSP). Când este aplicat corect, este posibilă dublarea lățimii de bandă a 802.11 Wi-Fi de la un canal de 20 MHz la un canal de 40 MHz și mai mult decât dublarea lățimii de bandă a canalelor utilizate în prezent. Prin combinarea unei arhitecturi MIMO cu o lățime de bandă a canalului mai mare, se obține o abordare foarte puternică și rentabilă pentru a crește rata de transmisie fizică.

Utilizarea tehnologiei MIMO cu canale de 20 MHz este costisitoare pentru a îndeplini standardul WiFi IEEE 802.11n (debit de 100 Mbps pe MAC SAP). De asemenea, pentru a îndeplini aceste cerințe atunci când utilizați un canal de 20 MHz, veți avea nevoie de cel puțin trei antene, atât pe emițător, cât și pe receptor. Dar, în același timp, funcționarea la 20 MHz oferă performanțe fiabile pentru aplicațiile care necesită lățime de bandă mare într-un mediu de utilizator real.

Utilizarea combinată a tehnologiilor MIMO și extinderea canalului îndeplinește toate cerințele utilizatorului și este un tandem destul de fiabil. Acest lucru este valabil și atunci când utilizați mai multe aplicații de rețea care consumă mult resurse în același timp. Combinația dintre MIMO și extensia de canal de 40 MHz va îndeplini, de asemenea, cerințe mai complexe, cum ar fi Legea lui Moore și implementarea tehnologiei CMOS pentru a îmbunătăți tehnologia DSP.

La utilizarea unui canal extins de 40 MHz în banda de 2,4 GHz, inițial au existat dificultăți în ceea ce privește compatibilitatea cu echipamentele bazate pe standardele WiFi 802.11a / b / g, precum și cu echipamentele care utilizează tehnologia Bluetooth pentru transmiterea datelor.

Pentru a rezolva această problemă, standardul Wi-Fi 802.11n oferă o serie de soluții. Un astfel de mecanism special conceput pentru a proteja rețelele este așa-numitul mod dual non-high throughput (non-HT). Înainte de a utiliza protocolul de transfer Date WiFi 802.11n, acest mecanism trimite câte un pachet la fiecare dintre jumătățile canalului de 40 MHz pentru a face publicitate unui vector de distribuție a rețelei (NAV). Urmând mesajul NAV în mod duplicat non-HT, protocolul de transfer de date 802.11n poate fi utilizat pentru timpul specificat în mesaj, fără a încălca moștenirea (integritatea) rețelei.

Un alt mecanism este un fel de semnalizare și nu rețele fără fir extinde canalul mai mult de 40 MHz. De exemplu, un laptop are instalate module 802.11n și Bluetooth, acest mecanism este conștient de potențialul de interferență atunci când aceste două module funcționează simultan și dezactivează transmisia de 40 MHz a unuia dintre module.

Aceste mecanisme asigură faptul că 802.11n WiFi va funcționa cu rețelele de standarde 802.11 anterioare, fără a fi necesară migrarea întregii rețele la echipamente 802.11n.

Puteți vedea un exemplu de utilizare a sistemului MIMO în Fig. 2

Dacă aveți întrebări după citire, le puteți adresa prin intermediul formularului de trimitere a mesajelor din secțiune