V súvislosti s uvedením nových bezdrôtových zariadení s podporou technológie MU-MIMO, najmä s uvedením UniFi AC HD (UAP-AC-HD), je potrebné objasniť, čo to je a prečo starý hardvér nepodporuje túto technológiu.

Čo je 802.11ac?

Štandard 802.11ac je transformáciou bezdrôtovej technológie, ktorá nahrádza predchádzajúcu generáciu v podobe štandardu 802.11n.

Príchod 802.11n mal umožniť podnikom používať túto technológiu všade ako alternatívu ku konvenčnému káblovému pripojeniu na prácu vo vnútri. lokálna sieť(LAN).

802.11ac je ďalším krokom vo vývoji bezdrôtovej technológie. Teoreticky môže nový štandard poskytnúť rýchlosť prenosu dát až 6,9 Gbps v pásme 5 GHz. To je 11,5-násobok rozsahu prenosu dát 802.11n.

Nový štandard je dostupný v dvoch verziách: Wave 1 a Wave 2. Nižšie nájdete porovnávaciu tabuľku pre súčasné štandardy.

Aký je rozdiel medzi vlnou 1 a vlnou 2?

Produkty 802.11ac Wave 1 sú na trhu približne od polovice roku 2013. Nová revízia normy vychádza z predošlá verziaštandard, ale s niekoľkými veľmi významnými zmenami, a to:

• Vylepšený výkon z 1,3 Gbps na 2,34 Gbps;
• Pridaná podpora pre Multi User MIMO (MU-MIMO);
• Používanie širokých kanálov v 160 MHz je povolené;
• Štvrtý priestorový prúd (Spatial Stream) pre vyšší výkon a stabilitu;
• Viac kanálov v pásme 5 GHz;

Čo presne sú vylepšenia Wave 2 pre skutočného používateľa?

Rast šírky pásma má pozitívny vplyv na aplikácie, ktoré sú citlivé na šírku pásma a oneskorenia v rámci siete. Ide predovšetkým o prenos streamovaného hlasového a video obsahu, ako aj o zvýšenie hustoty siete a zvýšenie počtu klientov.

MU-MIMO poskytuje skvelé možnosti pre rozvoj „Internetu vecí“ (Internet of Things, IoT), kedy jeden používateľ môže pripojiť viacero zariadení súčasne.

Technológia MU-MIMO umožňuje viacero súčasných downstreamov, čím poskytuje simultánne služby viacerým zariadeniam naraz, čo zlepšuje výkon siete ako celku. MU-MIMO má tiež pozitívny vplyv na latenciu, poskytuje rýchlejšie pripojenie a celkovú skúsenosť klienta. Funkcie technológie navyše umožňujú pripojiť k sieti ešte väčší počet simultánnych klientov ako v predchádzajúcej verzii štandardu.

Použitie šírky kanála 160 MHz vyžaduje určité podmienky (nízky výkon, nízke číslo šumu atď.) a kanál môže poskytnúť obrovské zvýšenie výkonu pri prenose veľkého množstva údajov. Na porovnanie, 802.11n môže poskytnúť až 450 Mb/s kanálovú rýchlosť, novší 802.11ac Wave 1 až 1,3 Gb/s, zatiaľ čo 802.11ac Wave 2 s kanálom 160 MHz môže poskytnúť až 2,3 Gb/s kanálovú rýchlosť.

V predchádzajúcej generácii štandardu bolo povolené použitie 3 antén transceivera, nová revízia pridáva 4. stream. Táto zmena zlepšuje dosah a stabilitu spojenia.

V pásme 5 GHz sa celosvetovo používa 37 kanálov. Niektoré krajiny majú obmedzený počet kanálov, niektoré nie. 802.11ac Wave 2 umožňuje viac kanálov, čo umožňuje viacerým zariadeniam pracovať súčasne na jednom mieste. Okrem toho je potrebných viac kanálov pre široké kanály 160 MHz.

Existujú nejaké nové kanálové sadzby v 802.11ac Wave 2?

Nový štandard preberá štandardy zavedené od prvého vydania. Rovnako ako predtým, rýchlosť závisí od počtu prúdov a šírky kanála. Maximálna modulácia zostala nezmenená – 256 QAM.

Ak predtým rýchlosť kanála 866,6 Mbps vyžadovala 2 toky a šírku kanálu 80 MHz, teraz je možné túto rýchlosť kanála dosiahnuť iba pomocou jedného toku, pričom sa rýchlosť kanála zvýši o dva - z 80 na 160 MHz.

Ako vidíte, žiadne zásadné zmeny nenastali. V súvislosti s podporou 160 MHz kanálov sa zvýšili aj maximálne rýchlosti kanálov - až na 2600 Mbps.

V praxi je skutočná rýchlosť približne 65 % kanála (PHY Rate).

Pomocou 1 streamu, 256 QAM modulácie a 160 MHz kanála môžete dosiahnuť skutočnú rýchlosť okolo 560 Mbps. V súlade s tým 2 toky poskytnú výmenný kurz ~1100 Mbps, 3 toky - 1,1-1,6 Gbps.

Aké pásma a kanály používa 802.11ac Wave2?

V praxi Waves 1 a Waves 2 fungujú výlučne v pásme 5 GHz. Frekvenčný rozsah podlieha regionálnym obmedzeniam, zvyčajne sa používajú pásma 5,15-5,35 GHz a 5,47-5,85 GHz.

V USA je pre bezdrôtové siete 5 GHz pridelené pásmo 580 MHz.

802.11ac, ako predtým, môže používať kanály na 20 a 40 MHz, zároveň je možné dosiahnuť dobrý výkon iba s použitím 80 MHz alebo 160 MHz.

Keďže v praxi nie je zďaleka vždy možné použiť súvislé pásmo 160 MHz, štandard počíta s režimom 80 + 80 MHz, ktorý rozdelí pásmo 160 MHz na 2 rôzne pásma. To všetko pridáva väčšiu flexibilitu.

Upozorňujeme, že štandardné kanály pre 802.11ac sú 20/40/80 MHz.

Prečo existujú dve vlny 802.11ac?

IEEE implementuje štandardy vo vlnách s pokrokom technológie. Tento prístup umožňuje odvetviu okamžite vydať nové produkty bez čakania na dokončenie tej či onej funkcie.

Prvá vlna 802.11ac poskytla významný krok vpred oproti 802.11n a položila základy pre budúci vývoj.

Kedy by sme mali očakávať produkty 802.11ac Wave 2?

Podľa počiatočných predpovedí analytikov by sa prvé produkty na spotrebiteľskej úrovni mali dostať do predaja už v polovici roka 2015. Podnikové a operátorské riešenia vyššej úrovne zvyčajne prichádzajú s oneskorením 3-6 mesiacov, rovnako ako to bolo pri prvej vlne štandardu.

Spotrebiteľská aj komerčná trieda sú zvyčajne uvoľnené predtým, ako WFA (Wi-Fi Alliance) začne certifikovať (druhá polovica roku 2016).

Od februára 2017 nie je počet zariadení s podporou 802.11ac W2 taký vysoký, ako by sme chceli. Najmä od Mikrotiku a Ubiquitu.

Budú sa zariadenia Wave 2 výrazne líšiť od Wave 1?

V prípade nového štandardu zostáva zachovaný všeobecný trend minulých rokov - smartfóny a notebooky sa vyrábajú s 1-2 streammi, 3 streamy sú určené pre náročnejšie úlohy. Nemá praktický zmysel implementovať plnú funkčnosť štandardu na všetkých zariadeniach.

Je Wave 1 kompatibilný s Wave 2?

Prvá vlna umožňuje 3 streamy a kanály až do 80 MHz, v tejto časti sú klientske zariadenia a prístupové body plne kompatibilné.

Na implementáciu funkcií druhej generácie (160 MHz, MU-MIMO, 4 streamy) musí klientske zariadenie aj prístupový bod podporovať nový štandard.

Prístupové body ďalšej generácie sú kompatibilné s klientskymi zariadeniami 802.11ac Wave 1, 802.11n a 802.11a.

Tak použite pridané vlastnosti adaptér druhej generácie nebude fungovať s bodom prvej generácie a naopak.

Čo je MU-MIMO a na čo slúži?

MU-MIMO je skratka pre "viacnásobný vstup, viacnásobný výstup". V skutočnosti ide o jednu z kľúčových inovácií druhej vlny.

Aby MU-MIMO fungovalo, musí ho podporovať klient aj AP.

Stručne povedané, prístupový bod môže súčasne odosielať údaje do viacerých zariadení naraz, zatiaľ čo predchádzajúce štandardy umožňovali odosielanie údajov iba jednému klientovi v určitom čase.

V skutočnosti konvenčné MIMO je SU-MIMO, t.j. SingleUser, MIMO pre jedného používateľa.

Zvážte príklad. Je tu bod s 3 streammi (3 Spatial Streams / 3SS) a sú k nemu pripojení 4 klienti: 1 klient s podporou 3SS, 3 klienti s podporou 1SS.

Prístupový bod rozdeľuje čas rovnomerne medzi všetkých klientov. Pri práci s prvým klientom bod využíva 100% svojich možností, pretože klient podporuje aj 3SS (MIMO 3x3).

Zvyšných 75 % času bod pracuje s tromi klientmi, z ktorých každý využíva iba 1 stream (1SS) z 3 dostupných. Prístupový bod zároveň využíva iba 33 % svojich možností. Čím viac takýchto klientov, tým menšia efektivita.

IN konkrétny príklad, priemerná rýchlosť kanála bude 650 Mbps:

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

V praxi to bude znamenať priemernú rýchlosť okolo 420 Mbps, z možných 845 Mbps.

Teraz sa pozrime na príklad s použitím MU-MIMO. Máme bod druhej generácie využívajúci 3x3 MIMO, rýchlosť kanála zostane nezmenená - 1300 Mbps pre šírku kanála 80 MHz. Tie. Zároveň klienti, ako predtým, nemôžu používať viac ako 3 kanály.

Celkový počet klientov je teraz 7, pričom prístupový bod ich rozdelil do 3 skupín:

1. jeden 3SS klient;
2. traja klienti 1SS;
3. jeden 2SS klient + jeden 1SS;
4. jeden 3SS klient;

Výsledkom je 100% implementácia schopností AP. Klient z prvej skupiny používa všetky 3 toky, klienti z inej skupiny používajú jeden kanál atď. Priemerná rýchlosť kanála bude 1300 Mbps. Ako vidíte, na výstupe to zvýšilo dvojnásobne.

Je bod MU-MIMO kompatibilný so staršími klientmi?

Bohužiaľ nie! MU-MIMO nie je kompatibilný s prvou verziou protokolu, t.j. aby táto technológia fungovala, vaše klientske zariadenia musia podporovať druhú verziu.

Rozdiely medzi MU-MIMO a SU-MIMO

V SU-MIMO prístupový bod prenáša údaje súčasne iba jednému klientovi. S MU-MIMO môže prístupový bod prenášať dáta viacerým klientom naraz.

Koľko klientov je súčasne podporovaných v MU-MIMO?

Štandard zabezpečuje súčasnú údržbu až 4 zariadení. generál maximálne množstvo streamov môže byť až 8.

V závislosti od konfigurácie zariadenia je možná široká škála možností, napríklad:

• 1+1: dvaja klienti, každý s jedným streamom;
• 4+4: dvaja klienti, každý používa 4 toky;
• 2+2+2+2: štyria klienti, 2 streamy pre každého;
• 1+1+1: traja klienti v jednom streame;
• 2+1, 1+1+1+1, 1+2+3, 2+3+3 a ďalšie kombinácie.

Všetko závisí od hardvérovej konfigurácie, zvyčajne zariadenia využívajú 3 streamy, preto môže bod obsluhovať až 3 klientov súčasne.

Je tiež možné použiť 4 antény v konfigurácii MIMO 3x3. Štvrtá anténa je v tomto prípade prídavná, neimplementuje ďalší prúd. V tomto prípade bude možné súčasne obsluhovať 1 + 1 + 1, 2 + 1 alebo 3SS, ale nie 4.

Je MU-MIMO podporované len pre Downlink?

Áno, štandard podporuje iba Downlink MU-MIMO, t.j. bod môže súčasne prenášať dáta viacerým klientom. Bodka však nemôže „počúvať“ súčasne.

Implementácia Uplink MU-MIMO bola krátkodobo považovaná za nemožnú, takže táto funkcionalita bude pridaná iba v štandarde 802.11ax, ktorého vydanie je naplánované na roky 2019-2020.

Koľko streamov je podporovaných v MU-MIMO?

Ako je uvedené vyššie, MU-MIMO môže pracovať s ľubovoľným počtom streamov, ale nie viac ako 4 na klienta.

Pre kvalitnú prevádzku viacužívateľského prenosu norma odporúča prítomnosť množstva antén, viac streamov. V ideálnom prípade by pre MIMO 4x4 mali byť 4 antény na príjem a rovnaký počet na odosielanie.

Je potrebné použiť špeciálne antény pre nový štandard?

Dizajn antén zostal rovnaký. Ako predtým, môžete použiť akékoľvek kompatibilné antény určené na použitie v pásme 5 GHz pre 802.11a/n/ac.

V druhom vydaní bol pridaný aj Beamforming, čo to je?

Technológia Beamforming umožňuje meniť vyžarovací diagram a prispôsobovať ho konkrétnemu klientovi. Počas prevádzky bod analyzuje signál od klienta a optimalizuje jeho vyžarovanie. Počas procesu vytvárania lúča sa môže použiť ďalšia anténa.

Dokáže prístupový bod 802.11ac Wave 2 zvládnuť 1 Gb prenosu?

Potenciálne sú prístupové body novej generácie schopné zvládnuť takýto prevádzkový tok. Reálny priepustnosť závisí od množstva faktorov, počnúc počtom podporovaných streamov, dosahom komunikácie, prítomnosťou prekážok a končiac prítomnosťou rušenia, kvalitou prístupového bodu a klientskeho modulu.

Aké frekvenčné pásma sa používajú v 802.11ac Wave?

Voľba prevádzkovej frekvencie závisí výlučne od miestnej legislatívy. Zoznam kanálov a frekvencií sa neustále mení, nižšie sú údaje pre USA (FCC) a Európu k januáru 2015.

V Európe je povolené používanie šírky kanála viac ako 40 MHz, takže v zmysle nového štandardu nedochádza k žiadnym zmenám, platia preň rovnaké pravidlá ako pre predchádzajúci štandard.

Online kurz sieťových technológií

Odporúčam kurz Dmitrija Skoromnova "". Kurz nie je viazaný na vybavenie žiadneho výrobcu. Poskytuje základné vedomosti, ktoré by mal mať každý systémový administrátor. Žiaľ, mnohí správcovia aj s 5-ročnou praxou často nemajú ani polovicu týchto znalostí. viem jednoduchý jazyk je pokrytých veľa rôznych tém. Napríklad: OSI model, zapuzdrenie, kolízne a vysielacie domény, prepínacia slučka, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi a mnoho ďalších tém.

Samostatne si všimnem tému IP adresy. Jednoduchým jazykom popisuje, ako robiť prevody z desiatkovej do binárnej a naopak, výpočet podľa IP adresy a masky: sieťová adresa, vysielacia adresa, počet sieťových hostiteľov, podsiete a ďalšie témy súvisiace s IP adresovaním.

Kurz má dve verzie: platené a bezplatné.

Jedna z najvýznamnejších a najdôležitejších inovácií Wi-Fi za posledných 20 rokov – Multi User – Technológia Multiple Input Multiple Output (MU-MIMO). MU-MIMO rozširuje funkčnosť nedávnej aktualizácie bezdrôtový štandard 802.11ac "Vlna 2". Nepochybne ide o obrovský prielom pre bezdrôtová komunikácia. Táto technológia pomáha zvýšiť maximálnu teoretickú rýchlosť bezdrôtové pripojenie z 3,47 Gbps v pôvodnej špecifikácii 802.11ac na 6,93 Gbps pri inovácii na 802.11ac Wave 2. Ide o jednu z doteraz najkomplexnejších funkcií Wi-Fi.

Pozrime sa, ako to funguje!

Technológia MU-MIMO zvyšuje latku tým, že umožňuje viacerým zariadeniam prijímať viacero dátových tokov. Je založený na MIMO pre jedného používateľa (SU-MIMO), ktorý bol predstavený takmer pred 10 rokmi so štandardom 802.11n.

SU-MIMO zvyšuje rýchlosť Wi-Fi pripojenia tým, že umožňuje dvojici bezdrôtových zariadení prijímať alebo odosielať viacero dátových tokov súčasne.

Obrázok 1. Technológia SU-MIMO poskytuje viackanálové vstupné a výstupné toky do rovnakého zariadenia súčasne. Technológia MU-MIMO umožňuje súčasnú komunikáciu s viacerými zariadeniami.

V podstate existujú dve technológie, ktoré prinášajú revolúciu do Wi-Fi. Prvá z týchto technológií, nazývaná beamforming, umožňuje Wi-Fi routerom a prístupovým bodom efektívnejšie využívať rádiové kanály. Pred príchodom tejto technológie fungovali Wi-Fi smerovače a prístupové body ako žiarovky a vysielali signál do všetkých strán. Problém bol v tom Je ťažké, aby sa nesústredený signál s obmedzeným výkonom dostal k klientskym zariadeniam Wi-Fi.

Pomocou technológie beamforming si Wi-Fi router alebo prístupový bod vymieňa informácie o svojej polohe s klientskym zariadením. Smerovač potom zmení svoju fázu a výkon, aby vytvoril lepší signál. Výsledkom je, že rádiové signály sa využívajú efektívnejšie, prenos dát je rýchlejší a môže sa zvýšiť aj maximálna vzdialenosť pripojenia.

Možnosti beamformingu sa rozširujú. Wi-Fi smerovače alebo prístupové body boli doteraz vo svojej podstate jednoúlohové, odosielali alebo prijímali dáta iba z jedného klientskeho zariadenia naraz. V skorších verziách rodiny štandardov bezdrôtový prenos Dáta 802.11, vrátane štandardu 802.11n a prvej verzie štandardu 802.11ac, bolo možné súčasne prijímať alebo prenášať viacero dátových tokov, ale doteraz neexistovala metóda, ktorá by umožňovala Wi-Fi router alebo prístupový bod. „hovoriť“ v rovnakom čase s viacerými klientmi naraz. Odteraz sa s pomocou MU-MIMO takáto možnosť objavila.

Toto je skutočne veľký prielom, pretože možnosť prenášať dáta do viacerých klientskych zariadení súčasne výrazne rozširuje dostupnú šírku pásma pre bezdrôtových klientov. Technológia MU-MIMO posúva bezdrôtové siete od starých koľají CSMA-SD, keď bolo súčasne obsluhované iba jedno zariadenie, do systému, kde môže „hovoriť“ niekoľko zariadení súčasne. Aby bol tento príklad jasnejší, predstavte si prechod z jednoprúdovej vidieckej cesty na širokú diaľnicu.

Dnes prevládajú na trhu bezdrôtové smerovače a prístupové body druhej generácie 802.11ac Wave 2. Každý, kto používa Wi-Fi, rozumie špecifikám fungovania technológie MU-MIMO. Dávame do pozornosti 13 faktov, ktoré urýchlia vaše učenie v tomto smere.

1. Používa iba MU-MIMO"Downstream" stream (z prístupového bodu do mobilného zariadenia).

Na rozdiel od SU-MIMO, MU-MIMO momentálne funguje len pre prenos dát z prístupového bodu do mobilného zariadenia. Iba bezdrôtové smerovače alebo prístupové body môžu prenášať údaje viacerým používateľom súčasne, či už ide o jeden alebo viac streamov pre každého z nich. Samotné bezdrôtové zariadenia (ako sú smartfóny, tablety alebo notebooky) sa stále musia striedať v odosielaní údajov do bezdrôtového smerovača alebo prístupového bodu, hoci môžu individuálne využívať technológiu SU-MIMO na prenos viacerých streamov, keď na ne príde rad.

Technológia MU-MIMO bude užitočná najmä v sieťach, kde používatelia sťahujú viac dát, ako nahrávajú.

Možno v budúcnosti bude implementovaná verzia technológie Wi-Fi: 802.11ax, kde metóda MU-MIMO bude použiteľná pre prevádzku „Upstream“.

2. MU-MIMO funguje iba v pásme 5 GHz Wi-Fi

Technológia SU-MIMO funguje vo frekvenčnom pásme 2,4 GHz aj 5 GHz. Bezdrôtové smerovače a prístupové body 802.11ac Wave 2 druhej generácie môžu slúžiť viacerým používateľom súčasne v rovnakom frekvenčnom pásme 5 GHz. Na jednej strane je samozrejme škoda, že novú technológiu nebudeme môcť využívať na užšom a preťaženejšom frekvenčnom pásme 2,4 GHz. No na druhej strane je na trhu čoraz viac dvojpásmových bezdrôtových zariadení, ktoré podporujú technológiu MU-MIMO, pomocou ktorej môžeme nasadiť výkonné firemné Wi-Fi siete.

3. Technológia Beamforming pomáha viesť signály

V literatúre ZSSR sa možno stretnúť s konceptom Phased Antenna Array, ktorý bol vyvinutý pre vojenské radary koncom 80. rokov. Podobná technológia bola aplikovaná na moderné Wi-Fi. MU-MIMO používa smerové tvarovanie signálu (známe ako "beamforming" v anglickej technickej literatúre). Beamfiorming umožňuje, aby sa signály nasmerovali na zamýšľané miesto bezdrôtového zariadenia (alebo zariadení), a nie aby boli odosielané náhodne vo všetkých smeroch. Ukazuje sa teda, že zaostrí signál a výrazne zvýši rozsah a rýchlosť pripojenia Wi-Fi.

Hoci sa technológia vytvárania lúčov stala voliteľne dostupnou so štandardom 802.11n, väčšina výrobcov implementovala svoje vlastné verzie tejto technológie. Títo predajcovia stále ponúkajú proprietárne implementácie technológie vo svojich zariadeniach, ale teraz budú musieť zahrnúť aspoň zjednodušenú a štandardizovanú verziu technológie smerovej signalizácie, ak chcú vo svojom produktovom rade 802.11ac podporovať technológiu MU-MIMO.

4. MU-MIMO podporuje obmedzený počet simultánnych tokov a zariadení

Bohužiaľ, smerovače alebo prístupové body s implementovanou technológiou MU-MIMO nemôžu súčasne obsluhovať neobmedzený počet streamov a zariadení. Smerovač alebo prístupový bod má svoj vlastný limit na počet tokov, ktoré obsluhuje (často 2, 3 alebo 4 toky) a tento počet priestorových tokov tiež obmedzuje počet zariadení, ktoré môže prístupový bod obsluhovať súčasne. Napríklad prístupový bod s podporou štyroch tokov môže súčasne obsluhovať štyri rôzne zariadenia alebo napríklad poslať jeden stream do jedného zariadenia a agregovať tri ďalšie streamy do iného zariadenia (zvýšenie rýchlosti vďaka kombinovaniu kanálov).​

5. Používateľské zariadenia nemusia mať viacero antén

Rovnako ako v prípade technológie SU-MIMO, iba bezdrôtové zariadenia so vstavanou podporou MU-MIMO môžu agregovať toky (rýchlosť). Na rozdiel od situácie s technológiou SU-MIMO však bezdrôtové zariadenia nemusia nevyhnutne mať viacero antén, aby mohli prijímať toky MU-MIMO z bezdrôtových smerovačov a prístupových bodov. Ak bezdrôtové zariadenie vybavený iba jednou anténou, môže prijímať iba jeden dátový tok MU-MIMO z prístupového bodu pomocou tvarovania lúča na zlepšenie príjmu.

Viac antén umožní bezdrôtovému používateľskému zariadeniu súčasne prijímať viac dátových tokov (typicky jeden stream na anténu), čo bude mať určite pozitívny vplyv na výkon tohto zariadenia. Prítomnosť viacerých antén v používateľskom zariadení však negatívne ovplyvňuje spotrebu energie a veľkosť tohto produktu, čo je pre smartfóny kritické.

Technológia MU-MIMO však kladie na klientske zariadenia menšie hardvérové ​​požiadavky ako tá ťažkopádna technické výrazy Technológia SU-MIMO, dá sa s istotou predpokladať, že výrobcovia budú oveľa ochotnejšie vybaviť svoje notebooky a tablety s podporou technológie MU-MIMO.​

6. Prístupové body robia ťažkú ​​prácu

V snahe zjednodušiť požiadavky na koncové zariadenia sa vývojári technológie MU-MIMO pokúsili presunúť väčšinu práce na spracovanie signálu na prístupové body. Ide o ďalší krok vpred od technológie SU-MIMO, kde bremeno spracovania signálu bolo väčšinou na používateľských zariadeniach. A opäť to pomôže výrobcom klientskych zariadení ušetriť na spotrebe energie, veľkosti a ďalších nákladoch pri výrobe ich produktových riešení s podporou MU-MIMO, čo by malo mať veľmi pozitívny vplyv na popularizáciu tejto technológie.

7. Dokonca aj rozpočtové zariadenia profitujú zo súčasného prenosu prostredníctvom viacerých priestorových tokov

Podobne ako pri agregácii odkazov v Ethernetové siete(802.3ad a LACP), agregácia toku 802.1ac nezvyšuje rýchlosť pripojenia bod-bod. Tie. ak ste jediným používateľom a máte spustenú iba jednu aplikáciu, budete používať iba 1 priestorový stream.

Je však možné zvýšiť celkovú šírku pásma siete poskytovaním schopnosti obsluhovať prístupový bod viacerých užívateľských zariadení súčasne.

Ale ak sa všetko používa vo vašej sieti užívateľské zariadenia podporuje iba jeden stream, MU-MIMO umožní vášmu prístupovému bodu obsluhovať až tri zariadenia súčasne namiesto jedného zariadenia naraz, zatiaľ čo iné(pokročilejšie) používateľské zariadenia budú musieť čakať v rade.

8. Niektoré používateľské zariadenia majú skrytú podporu technológie MU-MIMO

Síce stále nie je veľa routerov, prístupových bodov resp mobilné zariadenia podpora MU-MIMO, Wi-Fi čipová spoločnosť tvrdí, že niektorí výrobcovia pred niekoľkými rokmi zvážili hardvérové ​​požiadavky vo svojom výrobnom procese na podporu novej technológie pre niektoré ich koncové zariadenia. Pomerne jednoduchý upgrade pre takéto zariadenia softvér pridá podporu pre technológiu MU-MIMO, čo by malo tiež urýchliť popularizáciu a šírenie technológie, ako aj povzbudiť spoločnosti a organizácie, aby inovovali svoje podnikové bezdrôtové siete zariadením, ktoré podporuje štandard 802.11ac.

9. Profitujú aj zariadenia bez podpory MU-MIMO

Aj keď zariadenia Wi-Fi musia mať podporu MU-MIMO, aby mohli používať túto technológiu, aj tie klientske zariadenia, ktoré takúto podporu nemajú, môžu nepriamo ťažiť z prevádzky v bezdrôtovej sieti, kde smerovač alebo prístupové body podporujú technológiu MU-MIMO. Malo by sa pamätať na to, že rýchlosť prenosu dát cez sieť priamo závisí od celkového času, počas ktorého sú účastnícke zariadenia pripojené k rádiovému kanálu. A ak vám technológia MU-MIMO umožňuje rýchlejšie obsluhovať niektoré zariadenia, znamená to, že prístupové body v takejto sieti budú mať viac času na obsluhu iných klientskych zariadení.

10. MU-MIMO pomáha zvýšiť bezdrôtovú šírku pásma

Keď zvýšite rýchlosť pripojenia Wi-Fi, zvýšite aj šírku pásma bezdrôtovej siete. Keďže zariadenia sú obsluhované rýchlejšie, sieť má viac vysielacieho času na obsluhu viacerých klientskych zariadení. Technológia MU-MIMO teda dokáže výrazne optimalizovať výkon bezdrôtových sietí s vysokou prevádzkou alebo veľkým počtom pripojených zariadení, ako sú verejné Wi-Fi siete. Je to skvelá správa, pretože počet smartfónov a iných mobilných zariadení s Wi-Fi pripojením bude pravdepodobne naďalej narastať.

11. Je podporovaná akákoľvek šírka kanála

Jedným zo spôsobov rozšírenia šírky pásma kanála Wi-Fi je prepojenie kanálov, keď sú dva susedný kanál do jedného kanála, ktorý je dvakrát tak široký, čím sa efektívne zdvojnásobí rýchlosť pripojenia Wi-Fi medzi zariadením a prístupovým bodom. Štandard 802.11n poskytoval podporu pre kanály do šírky 40 MHz, v pôvodnej špecifikácii štandardu 802.11ac bola podporovaná šírka kanála zvýšená na 80 MHz. Aktualizovaný štandard 802.11ac Wave 2 podporuje 160 MHz kanály.

Obrázok 3. 802.11ac v súčasnosti podporuje kanály do šírky 160 MHz v pásme 5 GHz

Netreba však zabúdať, že používanie širších kanálov v bezdrôtovej sieti zvyšuje pravdepodobnosť rušenia v spoločných kanáloch. Preto tento prístup nebude vždy platný správna voľba nasadiť všetky Wi-Fi siete bez výnimky. Ako však vidíme, technológiu MU-MIMO je možné použiť pre kanály akejkoľvek šírky.

Avšak aj keď vaša bezdrôtová sieť používa užšie kanály 20 MHz alebo 40 MHz, MU-MIMO jej stále môže pomôcť bežať rýchlejšie. O koľko rýchlejšie však bude závisieť od toho, koľko klientskych zariadení je potrebné obsluhovať a koľko streamov každé z týchto zariadení podporuje. Takže použitie technológie MU-MIMO, dokonca aj bez širokých pridružených kanálov, môže viac ako zdvojnásobiť priepustnosť odchádzajúceho bezdrôtového pripojenia pre každé zariadenie.

12. Spracovanie signálu zvyšuje bezpečnosť

Zaujímavým vedľajším efektom technológie MU-MIMO je, že router alebo prístupový bod dáta pred odoslaním vzduchom zašifruje. Dekódovanie údajov prenášaných pomocou technológie MU-MIMO je pomerne ťažké, pretože nie je jasné, ktorá časť kódu je v ktorom priestorovom toku. Hoci neskôr môžu byť vyvinuté špeciálne nástroje, ktoré umožnia iným zariadeniam zachytiť prenášanú prevádzku, dnes technológia MU-MIMO efektívne maskuje údaje z blízkych odpočúvacích zariadení. teda Nová technológia pomáha zlepšovať bezpečnosť Wi-Fi, čo platí najmä pre otvorené bezdrôtové siete, ako sú verejné siete Wi-Fi, ako aj prístupové body fungujúce v osobnom režime alebo využívajúce režim zjednodušeného overenia používateľa (Pre-Shared Key, PSK) založený na Bezpečnostné technológie Wi-Fi WPA alebo WPA2.

13. MU-MIMO je najlepšie pre pevné Wi-Fi zariadenia

V súvislosti s technológiou MU-MIMO existuje aj jedna výhrada: nefunguje dobre s rýchlo sa pohybujúcimi zariadeniami, pretože proces vytvárania lúča sa stáva zložitejším a menej efektívnym. Preto vám MU-MIMO neposkytne zmysluplnú výhodu pre zariadenia, ktoré sa často pohybujú vo vašej podnikovej sieti. Malo by sa však chápať, že tieto „problémové“ zariadenia by v žiadnom prípade nemali ovplyvniť prenos dát MU-MIMO do iných klientskych zariadení, ktoré sú menej mobilné, ani ich výkon.

Prihláste sa na odber noviniek

mimo-m technológie viacerých antén v LTE

Funkcie MIMO (M viacnásobný vstup – viacnásobný výstup)

Použitie MIMO technológií (viacnásobný vstup - viacnásobný výstup) rieši dva problémy:

Zvýšenie kvality komunikácie vďaka priestorovému časovému/frekvenčnému kódovaniu a (alebo) tvarovaniu lúčov (beamforming),

Zvýšenie prenosovej rýchlosti pri použití priestorového multiplexovania.

MIMO štruktúra

Rôzne implementácie MIMO znamenajú simultánny prenos niekoľkých nezávislých správ v jednom fyzickom kanáli. Na implementáciu MIMO akcie sa používajú multianténne systémy: na vysielacej strane je N t vysielacie antény a na prijímacej strane N r prijímacie miestnosti. Táto štruktúra je znázornená na obr. 1.

Ryža. 1. MIMO štruktúra

Čo je MIMO?

MIMO (angličtina) Viacnásobný vstup Viacnásobný výstup) -metóda priestorového kódovania signálu, ktorá umožňuje zväčšiť šírku pásma kanála, pomocou ktorého sa prenášajú dáta N antény a ich príjem M antény. Vysielacia a prijímacia anténa sú dostatočne oddelené, aby sa dosiahla slabá korelácia medzi susednými anténami.

História MIMO

História MIMO systémov ako objektu bezdrôtovej komunikácie ešte nie je príliš dlhá. Prvý patent na použitie princípu MIMO v rádiovej komunikácii bol podaný v roku 1984 v mene zamestnanca Bell Laboratories Jacka Wintersa. Jack Salz z tej istej spoločnosti na základe svojho výskumu publikoval v roku 1985 prvý článok o riešeniach MIMO. Vo vývoji tohto smeru pokračovali Bell Laboratories a ďalší výskumníci až do roku 1995. V roku 1996 navrhli Greg Raleigh a Gerald J. Foschini Nová verzia implementáciu systému MIMO, čím sa zvýši jeho efektívnosť. Následne Greg Raleigh, ktorému sa pripisuje OFDM ( Ortogonálny multiplex s frekvenčným delením– multiplexovanie cez ortogonálne nosiče) pre MIMO, založil Airgo Networks, ktorý vyvinul prvý MIMO čipset s názvom True MIMO.

Napriek pomerne krátkemu obdobiu od svojho vzniku sa však smer MIMO vyvíja veľmi mnohostranne a zahŕňa heterogénnu rodinu metód, ktoré možno klasifikovať podľa princípu separácie signálu v prijímači. Systémy MIMO zároveň využívajú oba prístupy k separácii signálov, ktoré už vstúpili do praxe, ako aj nové. Patria sem napríklad časopriestorové, priestorovo-frekvenčné, priestorovo-polarizačné kódovanie, ako aj superrozlíšenie v smere príchodu signálu do prijímača. Vďaka množstvu prístupov k separácii signálov bolo možné zabezpečiť taký dlhý vývoj štandardov pre použitie MIMO systémov v komunikáciách. Všetky odrody MIMO sú však zamerané na dosiahnutie rovnakého cieľa – zvýšenie špičkovej rýchlosti prenosu dát v komunikačných sieťach zlepšením odolnosti voči šumu.

Najjednoduchšia MIMO anténa je sústava dvoch asymetrických vibrátorov (monopolov) orientovaných pod uhlom ±45° vzhľadom na vertikálnu os (obr. 2).

Ryža. 2 Najjednoduchšia MIMO anténa

Takýto polarizačný uhol umožňuje, aby boli kanály v rovnakých podmienkach, pretože pri horizontálnej a vertikálnej orientácii žiaričov by jedna z polarizačných zložiek nevyhnutne dostala väčší útlm pri šírení pozdĺž zemského povrchu. Signály emitované nezávisle každým monopólom sú vzájomne ortogonálne polarizované s dostatočne vysokou vzájomnou väzbou v krížovo-polarizačnej zložke (nie menej ako 20 dB). Podobná anténa je použitá aj na prijímacej strane. Tento prístup umožňuje simultánny prenos signálov s rovnakými nosnými modulovanými rôznymi spôsobmi. Princíp polarizačného oddelenia poskytuje zdvojnásobenie šírky pásma rádiového spojenia v porovnaní s prípadom jedného monopólu (v ideálnych podmienkach priamej viditeľnosti s rovnakou orientáciou prijímacej a vysielacej antény). Za MIMO systém teda možno považovať v podstate každý systém s duálnou polarizáciou.

Ďalší vývoj MIMO

V čase špecifikácie technológie MIMO vo vydaní 7 sa štandard aktívne šíril po celom svete. Boli pokusy spojiť siete tretieho generácie s technológiou MIMO, ktorá sa však veľmi nepoužíva. Podľa Globálnej asociácie dodávateľov mobilných zariadení ( globálna asociácia mobilných dodávateľov, GSA) zo dňa 11.04.2010 v tom čase z 2776 typov zariadení s podporou HSPA na trhu podporuje MIMO iba 28 modelov. Okrem toho zavedenie siete MIMO s nízkou penetráciou MIMO terminálov vedie k zníženiu priepustnosti siete. Spoločnosť Nokia vyvinula technológiu na minimalizáciu strát na šírke pásma, ale bola by efektívna len vtedy, ak by MIMO terminály prenikli aspoň na 40 % účastníckych zariadení. K vyššie uvedenému je vhodné pripomenúť, že 14. decembra 2009 bol spustený prvý svetový mobilná sieť založené na technológii LTE, čo umožnilo dosiahnuť oveľa vyššie rýchlosti. Na základe toho je vidieť, že operátori mierili skôr na rýchle nasadenie LTE sietí ako na modernizáciu sietí tretej generácie.

Dnes môžeme zaznamenať rýchly rast objemu prevádzky v mobilných sieťach 4. generácie a aby operátori poskytli potrebnú rýchlosť všetkým svojim účastníkom, musia hľadať rôzne metódy na zvýšenie rýchlosti prenosu dát alebo na zvýšenie efektívnosti využívania frekvenčného zdroja. MIMO na druhej strane umožňuje preniesť takmer 2-krát viac dát v dostupnom frekvenčnom pásme za rovnaké časové obdobie s možnosťou 2x2. Ak použijeme implementáciu antény 4x4, potom, bohužiaľ, maximálna rýchlosť sťahovanie informácií bude 326 Mbps, nie 400 Mbps, ako naznačuje teoretický výpočet. Je to spôsobené zvláštnosťou prenosu cez 4 antény. Každá anténa má pridelené určité zdrojové prvky (RE) na vysielanie referenčných symbolov. Sú potrebné na organizáciu koherentnej demodulácie a odhadu kanálov. Umiestnenie týchto RE je znázornené na obr. 3. Vysielacie antény majú priradené logické čísla anténnych portov. Znaky označené R0 sú na porte 0, R1 na porte 1 atď. Výsledkom je, že 14,3 % všetkých RE je pridelených na prenos referenčných symbolov, čo je dôvodom rozdielu medzi teoretickou a praktickou rýchlosťou.

Jedným zo spôsobov zvýšenia rýchlosti prenosu dát pre 802.11 WiFi a 802.16 WiMAX je použitie bezdrôtových systémov s viacerými anténami pre vysielač aj prijímač. Tento prístup sa nazýva MIMO (doslovný preklad - „multiple input multiple output“) alebo „smart antenna systems“ (inteligentné anténne systémy). Technológia MIMO hrá dôležitú úlohu pri implementácii WiFi štandardu 802.11n.

Technológia MIMO využíva niekoľko rôznych druhov antén naladených na rovnaký kanál. Každá anténa vysiela signál s rôznymi priestorovými charakteristikami. Technológia MIMO teda využíva rádiové spektrum efektívnejšie a bez obetovania prevádzkovej spoľahlivosti. Každý wi-fi prijímač „počúva“ všetky signály z každého wi-fi vysielača, čo umožňuje, aby boli cesty prenosu dát rozmanitejšie. Týmto spôsobom je možné prekombinovať viacero ciest, čo vedie k zosilneniu požadovaných signálov v bezdrôtových sieťach.

Ďalšou výhodou technológie MIMO je to túto technológiu poskytuje multiplexovanie s priestorovým delením (Spatial Division Multiplexing (SDM)). SDM priestorovo multiplexuje niekoľko nezávislých dátových tokov súčasne (väčšinou virtuálne kanály) v rámci jednokanálovej spektrálnej šírky pásma. V podstate viaceré antény vysielajú rôzne individuálne kódované dátové toky (priestorové toky). Tieto prúdy, pohybujúce sa paralelne vzduchom, „tlačia“ viac údajov cez daný kanál. Na prijímači každá anténa vidí rôzne kombinácie signálové toky a prijímač tieto toky "demultiplexuje" pre ich využitie. MIMO SDM môže výrazne zvýšiť priepustnosť prenosu údajov, ak sa zvýši počet tokov priestorových údajov. Každý priestorový tok potrebuje svoj vlastný vysielací/prijímací (TX/RX) anténny pár na každom konci vysielania. Činnosť systému je znázornená na obr

Malo by byť tiež zrejmé, že technológia MIMO vyžaduje samostatný RF obvod a analógovo-digitálny prevodník (ADC) pre každú anténu. Implementácie vyžadujúce viac ako dve antény v obvode musia byť starostlivo navrhnuté tak, aby udržali nízke náklady a zároveň zachovali primeranú úroveň účinnosti.

Dôležitým nástrojom na zvýšenie fyzickej rýchlosti prenosu dát v bezdrôtových sieťach je rozšírenie šírky pásma spektrálnych kanálov. Použitím širšej šírky pásma kanála s ortogonálnym frekvenčné delenie multiplexný (OFDM) prenos dát sa uskutočňuje pomocou maximálny výkon. OFDM je digitálna modulácia, ktorá sa osvedčila ako nástroj na implementáciu obojsmerného vysokorýchlostného bezdrôtového prenosu dát vo WiMAX / WiFi siete. Metóda rozšírenia kapacity kanála je nákladovo efektívna a pomerne ľahko implementovateľná s miernym rastom digitálneho spracovania signálu (DSP). Pri správnom použití je možné zdvojnásobiť šírku pásma 802.11 Wi-Fi z 20 MHz kanálu na 40 MHz kanál a viac ako zdvojnásobiť šírku pásma kanálov, ktoré sa v súčasnosti používajú. Kombináciou architektúry MIMO s vyššou šírkou pásma kanála sa získa veľmi výkonný a nákladovo efektívny prístup na zvýšenie fyzickej prenosovej rýchlosti.

Použitie technológie MIMO s 20 MHz kanálmi je drahé na splnenie štandardu IEEE 802.11n WiFi (priepustnosť 100 Mbps na MAC SAP). Na splnenie týchto požiadaviek pri použití 20 MHz kanála budete potrebovať aspoň tri antény na vysielači aj na prijímači. Prevádzka na frekvencii 20 MHz však zároveň poskytuje spoľahlivý výkon pre aplikácie vyžadujúce veľkú šírku pásma v reálnom používateľskom prostredí.

Kombinované využitie MIMO technológií a rozšírenia kanálov spĺňa všetky požiadavky užívateľa a je pomerne spoľahlivým tandemom. To platí aj pri súčasnom používaní viacerých sieťových aplikácií náročných na zdroje. Kombinácia MIMO a rozšírenia kanála 40 MHz bude spĺňať aj zložitejšie požiadavky, ako je Mooreov zákon a implementácia technológie CMOS na zlepšenie technológie DSP.

Pri použití rozšíreného kanálu 40 MHz v pásme 2,4 GHz sa spočiatku vyskytli problémy s kompatibilitou so zariadeniami založenými na štandardoch WiFi 802.11a/b/g, ako aj so zariadeniami využívajúcimi technológiu Bluetooth na prenos dát.

Na vyriešenie tohto problému poskytuje štandard Wi-Fi 802.11n množstvo riešení. Jedným z takýchto mechanizmov špeciálne navrhnutých na ochranu sietí je takzvaný duálny režim bez vysokej priepustnosti (non-HT). Pred použitím prenosového protokolu WiFi dáta 802.11n, tento mechanizmus posiela jeden paket do každej polovice 40 MHz kanála, aby propagoval sieťový distribučný vektor (NAV). Nasledovaním správy NAV v režime non-HT duplicate mode môže byť protokol prenosu dát 802.11n používaný počas doby špecifikovanej v správe, bez narušenia dedičstva (integrity) siete.

Ďalší mechanizmus je druh signalizácie a nie bezdrôtové siete rozšíriť kanál o viac ako 40 MHz. Napríklad prenosný počítač má nainštalované moduly 802.11n a Bluetooth, tento mechanizmus je si vedomý možnosti rušenia, keď tieto dva moduly pracujú súčasne a deaktivuje 40 MHz prenos jedného z modulov.

Tieto mechanizmy zabezpečujú, že 802.11n WiFi bude fungovať so sieťami starších štandardov 802.11 bez potreby migrácie celej siete na zariadenia 802.11n.

Príklad použitia systému MIMO môžete vidieť na obr.2

Ak máte po prečítaní nejaké otázky, môžete ich položiť prostredníctvom formulára na odosielanie správ v sekcii