MIMO (Multiple Input Multiple Output, multi input - multi output) - metoda koordinovaných několika rádiových antén v bezdrátových síťových komunikací, obyčejný v moderních domů širokopásmových routerů a mobilní sítě LTE a WiMAX.
Jak to funguje?
Wi-Fi směrovač s technologií MIMO používá stejné síťové protokoly jako běžné jednokanálové. Poskytují lepší výkon zlepšením přenosu a příjmu dat přes bezdrátové připojení. Zejména síťový provoz mezi klientem a routerem je organizováno do oddělené proudy jsou přenášeny souběžně s dalším zařízením pro obnovení.
MIMO technologie může zvýšit propustnost, rozsah a spolehlivost přenosu s vysokým rizikem rušení od ostatních bezdrátových zařízení.
Používání sítí Wi-Fi
MIMO technologii je zahrnuta ve standardní verzi 80211 n. Jeho použití zlepšuje výkon a dostupnost síťových připojení než běžné směrovače. Počet antén se může lišit. Například MIMO 2x2 vyžaduje dva vysílače a dvě antény, které mohou provádět příjem a vysílání na dvou kanálech. Chcete-li využít tuto technologii a využít její výhody, klientské zařízení a směrovač musí mezi sebou vytvořit spojení MIMO. Dokumentace pro použité zařízení musí býtUvádí se, zda tato příležitost podporuje. Další jednoduchý způsob, jak zkontrolovat, zda je tato technologie použita v síťovém připojení, není.
, SU-MIMO a MU-MIMO
První generace technologie prezentované ve standardním 80211 N, podporovaný způsob jednoho uživatele (SU). Ve srovnání s tradičními řešeními, kdy všechny antény musí být koordinována router pro komunikaci s klientským zařízením, SU-MIMO umožňuje každému z nich rozdělit mezi různými zařízení. Multiplayer (MU) MIMO technologie byla navržena pro použití v síti Wi-Fi 80.211 ac frekvenci 5 GHz. Pokud předchozí norma požaduje, aby se podařilo jejich směrovačů připojení klienta sériově (jeden po druhém), anténa MU-MIMO může poskytovat komunikaci s více klientů současně. Metoda pro více uživatelů zlepšuje výkon sloučenin. I v případě, 80211 ac směrovač potřebné technické podpory hardware MIMO, existují další omezení:
podporované omezený počet současných připojení klientských (2-4), v závislosti na konfiguraci antény;
koordinace antén je poskytována pouze v jednom směru - od směrovače k klientovi.
MIMO a celulární komunikace
Tato technologie se používá v různých typech bezdrátových sítí. Je stále více používají v mobilní komunikaci (4G a 5G) v několika způsoby:
Síť MIMO - koordinované signalizace mezi základnovými stanicemi;
Masivní MIMO - použití velkého počtu (stovek) antén;
milimetrůvlny - použití ultra-vysokofrekvenčních pásem, které mají šířku pásma více než v pásmech licencovaných pro 3G a 4G.
Síťová technologie
Abychom pochopili, jak funguje MU-MIMO, měli bychom zvážit, jakým způsobem zpracovávají datové pakety tradiční bezdrátové směrovače. Snaží se dobře pracovat s odesíláním a přijímáním dat, ale pouze jedním směrem. Jinými slovy, může komunikovat pouze s jedním zařízením najednou. Pokud je například stahováno video, nemůžete současně vysílat konzolu pro videohry online. Uživatel může provozovat několik zařízení v síti Wi-Fi a směrovač přenáší bity dat velmi rychle jeden po druhém. Současně však může přistupovat pouze k jednomu zařízení, což je hlavní důvod pro snížení kvality připojení, pokud je šířka pásma Wi-Fi příliš nízká.
Protože to funguje, nevěnuje příliš pozornost sebe samému. Výkonnost směrovače, který přenáší data na více zařízení najednou, může být však vylepšen. Současně bude pracovat rychleji a poskytne zajímavější síťové konfigurace. Proto došlo k vývoji jako MU-MIMO, které byly nakonec zahrnuty do současných standardů bezdrátové komunikace. Tento vývoj umožňuje pokročilým směrovačům komunikovat s více zařízeními najednou.
Stručná historie: SU versus MU
MIMO s jedním a více uživateli představují různé způsoby komunikace směrovačů s více zařízeními. První je starší. SU standard umožnil odesílánía přijímat data najednou pro několik proudů, v závislosti na počtu dostupných antény, z nichž každý může pracovat s různými zařízeními. SU byl zařazen do upgradu 80211 n 2007 a začal postupně zavádět nové produktové řady. Ovšem SU-MIMO byla kromě požadavků na anténu omezena. Přestože je možné připojit několik zařízení, musí se stále zabývat směrovačem, který může pracovat pouze s jedním po druhém. Rychlost přenosu údajů se zvýšila, bariéry se staly méně problémem, ale existuje mnoho příležitostí ke zlepšení. MU-MIMO je standard vyvinutý s SU-MIMO a SDMA (více přístupů s prostorovým oddělením kanálů). Tato technologie umožňuje interakci základní stanice s více zařízeními, a to za použití samostatného proudu pro každý z nich, jako kdyby všichni měli svůj vlastní směrovač. Podpora MU byla přidána do aktualizace 80211 ac v roce 2013. Po několika letech vývoje začali výrobci tuto funkci začlenit do svých produktů.
Výhody MU-MIMO
Jedná se o fascinující technologii, protože má významný dopad na každodenní používání Wi-Fi bez jakékoli přímé změny šířky pásma nebo jiných klíčových parametrů bezdrátového připojení. Sítě se stávají mnohem efektivnějšími. Pro zajištění stabilního připojení k notebooku, telefonu, tabletu nebo počítači standard nevyžaduje v routeru přítomnost více antény. Každé takové zařízení nesmí sdílet svůj kanál MIMO s ostatními. To je zvláště patrné při streamingupřenos videa nebo jiné složité úkoly. Rychlost internetu subjektivně lepší a spolehlivé spojení, ve skutečnosti získání vyšší inteligence sítí. Také zvyšuje počet současně obsluhovaných zařízení.
Omezení MU-MIMO
Multiple Access technologie Network má určitá omezení, které stojí za zmínku. Stávající podpora standardů 4 zařízení, ale lze přidat další a budou muset sdílet tok vrací k problematice SU-MIMO. Technologie se používá převážně v komunikačních kanálech a je omezena, pokud jde o výstup. Navíc MU-MIMO směrovač musí mít více informací o stavu zařízení a kanálu než vyžaduje předchozí standard. To ztěžuje správu a odstraňování problémů s bezdrátovými sítěmi. MU-MIMO také řídí technologie. To znamená, že dvě zařízení vedle sebe nemohou používat různé kanály najednou. Například v případě lidí, kteří sledovali on-line vysílání v televizi a jeho žena prochází další PS4 prosince do svého Vita pomocí Remote Play, mají stále sdílet šířku pásma. Směrovač může poskytovat diskrétní toky pouze pro zařízení, která jsou umístěna v různých směrech.
Massive MIMO
Jak postupovat směrem k bezdrátovým sítím z páté generace (5G) smartphonů a rostoucí počet nových žádostí vedlo k 100-násobnému zvýšení jejich požadované šířky pásma v porovnání s LTE. Nová masivní technologie MIMO, která byla poskytnuta v posledních letechhodně pozornosti, má výrazně zvýšit výkonnost telekomunikačních sítí na nebývalou úroveň. S nedostatkem a vysokými náklady na dostupné zdroje jsou operátoři přitahováni ke zvýšení šířky pásma v šířkách pásma pod 6 GHz. Navzdory významnému pokroku je masivní MIMO zdaleka dokonalé. Technologie je i nadále aktivně studována jak v akademických kruzích, tak v průmyslu, kde inženýři usilují o dosažení teoretických výsledků s komerčně přijatelnými řešeními. Masivní MIMO vám pomůže vyřešit dvě klíčové problémy - šířku pásma a pokrytí. U mobilních operátorů zůstává frekvenční páska vzácná a poměrně drahá, ale je to klíčová podmínka pro zvýšení rychlosti přenosu signálu. Ve městech je interval mezi základnovými stanicemi kvůli šířce pásma a nikoliv pokrytí, což vyžaduje zavedení velkého počtu a vede k dodatečným nákladům. Masivní MIMO umožňuje zvýšit kapacitu existující sítě. V oblastech, kde je rozmístění základnových stanic v důsledku pokrytí, může technologie zvýšit rozsah jejich činností.
Koncepce
Masivní MIMO dramaticky mění stávající praxi s použitím velkého množství koherentních a adaptivních 4G servisních antén (stovky nebo tisíce). Pomáhá zaměřit přenos a příjem signální energie v menších oblastech prostoru, což výrazně zvyšuje produktivitu a energetickou účinnost, zejména ve spojení se současným rozsáhlým plánovánímuživatelské terminály (desítky nebo stovky). Metoda byla původně určena pro duplexní přenos s časovým dělením (TDD), však mohou být také použity v duplexním režimu (PDD), rozložení četnosti.
MIMO technologie: Výhody a nevýhody
Výhodou této metody je široké využití levných nízké spotřeby složek, snížení latence usnadnění řízení přístupu (MAC), odolnost proti náhodnému a úmyslné rušení. Očekává propustnost závisí na distribučním médiu, která poskytuje asymptoticky ortogonální kanály k terminálům a experimenty dosud zjištěny žádné omezení v tomto ohledu. Avšak spolu s odstraněním mnoha problémů existují nové, náročné naléhavé řešení. Například, v MIMO systémů je nezbytné pro zajištění efektivní spolupráci z mnoha malých levných součástí přesností, shromažďovat údaje o kanálu a přidělení zdrojů pro nově připojených svorek. Také je potřeba použít další stupně volnosti, poskytnuté přebytku anténní služby, snižují vnitřní spotřebu energie, aby se dosáhlo celkové účinnosti a najít nové scénáře nasazení.
Rostoucí počet 4G-antén, které se podílejí na provádění MIMO, obvykle vyžaduje návštěvě každé základnové stanice pro změnu konfigurace a zapojení. Počáteční nasazení sítí LTE vyžadovalo instalaci nového zařízení. To umožnilo konfigurovat výstupní standard MTE2 2x LTE. Další změny základnových stanicjsou vyráběny pouze v extrémních případech a realizace vyššího řádu závisí na provozním prostředí. Dalším problémem je, že operace MIMO vede k úplně odlišnému chování v síti než předchozí systém, což vytváří určitou nejistotu při plánování. Proto operátoři mají tendenci využívat nejprve jiný vývoj, zejména pokud je lze vrátit aktualizací softwaru.
