Безжично оборудване, поддържащо MIMO режим. Какво е MIMO антена? Mimo, който ви позволява да избягвате проблеми

MIMO (Multiple Input Multiple Output, многоканален вход - многоканален изход) е метод за координирано използване на множество радио антени в безжични мрежови комуникации, често срещан в съвременните домашни широколентови рутери и в LTE и WiMAX клетъчни мрежи.

Как работи?

Wi-Fi рутерите с MIMO технология използват същите мрежови протоколи като обикновените рутери с една връзка. Те осигуряват по-висока производителност чрез подобряване на ефективността на предаване и получаване на данни по безжична връзка. По-специално, мрежовият трафик между клиентите и рутера е организиран в отделни потоци, предавани паралелно, с последващото им възстановяване от приемащото устройство.

Технологията MIMO може да увеличи капацитета на предаване, обхвата и надеждността, когато има висок риск от смущения от друго безжично оборудване.

Приложение в Wi-Fi мрежи

Технологията MIMO е включена в стандарта от 802.11n. Използването му подобрява производителността и достъпността на мрежовите връзки в сравнение с конвенционалните рутери.

Броят на антените може да варира. Например MIMO 2x2 осигурява две антени и два предавателя, способни да приемат и предават по два канала.

За да се възползвате от тази технология и да реализирате нейните предимства, клиентското устройство и рутерът трябва да установят MIMO връзка помежду си. В документацията за използваното оборудване трябва да се посочи дали то поддържа тази функция. Няма друг лесен начин да проверите дали мрежовата връзка използва тази технология.

SU-MIMO и MU-MIMO

Първото поколение технология, въведена в стандарта 802.11n, поддържаше метод за един потребител (SU). В сравнение с традиционните решения, при които всички антени на рутер трябва да бъдат координирани, за да комуникират с едно клиентско устройство, SU-MIMO позволява всяка антена да бъде разпределена между различно оборудване.

Многопотребителска (MU) MIMO технология е създадена за използване в 802.11ac Wi-Fi мрежи на 5 GHz. Докато предишният стандарт изискваше рутерите да управляват своите клиентски връзки един по един (един по един), MU-MIMO антените могат да комуникират с множество клиенти паралелно. подобрява производителността на връзката. Въпреки това, дори ако 802.11ac рутер има необходимата хардуерна поддръжка за технологията MIMO, има други ограничения:

• поддържа ограничен брой едновременни клиентски връзки (2-4) в зависимост от конфигурацията на антената;
• координацията на антената се осигурява само в една посока - от рутера към клиента.

MIMO и Cellular

Технологията се използва в различни видове безжични мрежи. Той все повече намира приложение в клетъчните комуникации (4G и 5G) в няколко форми:

• Мрежа MIMO - координирано предаване на сигнал между базови станции;
• Massive MIMO - използване на голям брой (стотици) антени;
• милиметрови вълни - използването на ултрависокочестотни ленти, в които капацитетът е по-голям, отколкото в лентите, лицензирани за 3G и 4G.

Технология за много потребители

За да разберем как работи MU-MIMO, трябва да разгледаме как традиционният безжичен рутер обработва пакети с данни. Върши добра работа при изпращане и получаване на данни, но само в една посока. С други думи, той може да комуникира само с едно устройство в даден момент. Например, ако се изтегля видеоклип, не можете едновременно да предавате онлайн видео игра към конзолата.

Потребителят може да стартира няколко устройства в Wi-Fi мрежа и рутерът много бързо се редува да им изпраща битове данни. Той обаче може да има достъп само до едно устройство наведнъж, което е основната причина за лошо качество на връзката, ако честотната лента на Wi-Fi е твърде ниска.

Тъй като работи, привлича малко внимание към себе си. Въпреки това, ефективността на рутер, който предава данни към множество устройства едновременно, може да бъде подобрена. В същото време ще работи по-бързо и ще предоставя по-интересни мрежови конфигурации. Ето защо се появиха разработки като MU-MIMO и в крайна сметка бяха включени в съвременните безжични стандарти. Тези разработки позволяват на усъвършенстваните рутери да комуникират с множество устройства едновременно.

Кратка история: SU срещу MU

MIMO за един потребител и за много потребители са различни начини за комуникация на рутери с множество устройства. Първият е по-стар. Стандартът SU позволява изпращане и получаване на данни чрез няколко потока наведнъж, в зависимост от наличния брой антени, всяка от които може да работи с различни устройства. SU беше включен в актуализацията на 802.11n от 2007 г. и започна постепенно да се въвежда в нови продуктови линии.

SU-MIMO обаче имаше ограничения в допълнение към изискванията за антената. Въпреки че може да има множество свързани устройства, те все още имат работа с рутер, който може да работи само с едно по едно. Скоростите на данни се увеличиха и смущенията станаха по-малко проблем, но все още има много място за подобрение.

MU-MIMO е стандарт, развил се от SU-MIMO и SDMA (множествен достъп от космическото разделение). Технологията позволява на една базова станция да комуникира с множество устройства, като използва отделен поток за всяко от тях, сякаш всички имат собствен рутер.

Поддръжката на MU в крайна сметка беше добавена в актуализация на стандарта 802.11ac през 2013 г. След няколко години на разработка производителите започнаха да включват тази функция в своите продукти.

Предимства на MU-MIMO

Това е вълнуваща технология, защото има забележимо въздействие върху ежедневната употреба на Wi-Fi, без да променя директно честотната лента или други ключови безжични параметри. Мрежите стават много по-ефективни.

За да се осигури стабилна връзка с лаптоп, телефон, таблет или компютър, стандартът не изисква рутерът да има множество антени. Всяко такова устройство може да не споделя своя MIMO канал с други. Това е особено забележимо при поточно предаване на видеоклипове или изпълнение на други сложни задачи. Интернет скоростите субективно са по-бързи и връзката е по-надеждна, въпреки че в действителност работата в мрежа става по-интелигентна. Увеличава се и броят на едновременно обслужваните устройства.

Ограничения на MU-MIMO

Многопотребителската технология за множествен достъп също има редица ограничения, които си струва да се споменат. Настоящите стандарти поддържат 4 устройства, но ви позволяват да добавите още и те ще трябва да споделят потока, което връща проблемите на SU-MIMO. Технологията се използва главно при връзки надолу и е ограничена, когато става дума за връзки нагоре. В допълнение, MU-MIMO рутерът трябва да има повече информация за устройството и състоянието на връзката, отколкото изискваха предишните стандарти. Това прави безжичните мрежи по-трудни за управление и отстраняване на неизправности.

MU-MIMO също е насочена технология. Това означава, че 2 устройства, разположени едно до друго, не могат да използват различни канали едновременно. Например, ако съпругът гледа онлайн поточно предаване по телевизията, а жена му наблизо предава PS4 игра към своята Vita чрез Remote Play, те пак ще трябва да споделят честотна лента. Рутерът може да предоставя само дискретни потоци към устройства, които са разположени в различни посоки.

Масивен MIMO

Докато се придвижваме към безжични мрежи от пето поколение (5G), растежът на смартфоните и новите приложения доведе до 100-кратно увеличение на тяхната необходима честотна лента в сравнение с LTE. Новата технология Massive MIMO, която получи много внимание през последните години, е предназначена да увеличи значително ефективността на телекомуникационните мрежи до безпрецедентни нива. Предвид недостига и високата цена на наличните ресурси, операторите са привлечени от възможността да увеличат капацитета в честотни ленти под 6 GHz.

Въпреки значителния напредък, Massive MIMO далеч не е перфектен. Технологията продължава да се изследва активно както в академичните среди, така и в индустрията, където инженерите се стремят да постигнат теоретични резултати с търговски приемливи решения.

Massive MIMO може да помогне за решаването на два ключови проблема - пропускателна способност и покритие. За мобилните оператори честотният обхват остава оскъден и сравнително скъп ресурс, но е ключово условие за увеличаване на скоростта на предаване на сигнала. В градовете разстоянието между базовите станции се определя от капацитета, а не от покритието, което изисква разполагането на голям брой базови станции и води до допълнителни разходи. Massive MIMO ви позволява да увеличите капацитета на съществуваща мрежа. В райони, където разгръщането на базови станции се ръководи от покритието, технологията може да разшири обхвата на базовите станции.

Концепция

Massive MIMO фундаментално променя настоящата практика чрез използване на много голям брой кохерентно и адаптивно работещи антени за 4G услуги (стотици или хиляди). Това помага да се фокусира предаването и приемането на сигнална енергия в по-малки области от пространството, значително подобрявайки производителността и енергийната ефективност, особено когато се комбинира с едновременно планиране на голям брой потребителски терминали (десетки или стотици). Методът първоначално е предназначен за предаване на дуплекс с разделяне по време (TDD), но потенциално може да се използва и в режим на дуплекс с разделяне на честотата (PDD).

MIMO технология: предимства и недостатъци

Предимствата на метода са широкото използване на евтини компоненти с ниска мощност, намалена латентност, опростен слой за контрол на достъпа (MAC) и устойчивост на случайни и умишлени смущения. Очакваната пропускателна способност зависи от средата за разпространение, осигуряваща асимптотично ортогонални връзки към терминалите, и експериментите досега не са разкрили ограничения в това отношение.

Въпреки това, наред с отстраняването на много проблеми, се появяват нови, които изискват спешни решения. Например MIMO системите трябва да позволят на множество евтини компоненти с ниска точност да работят заедно ефективно, да събират данни за състоянието на канала и да разпределят ресурси към новосвързаните терминали. Съществува също така необходимост от използване на допълнителните степени на свобода, осигурени от излишни сервизни антени, намаляване на вътрешната консумация на енергия за постигане на цялостна енергийна ефективност и намиране на нови сценарии за внедряване.

Нарастващият брой 4G антени, включени в внедряването на MIMO, обикновено изисква посещения на всяка базова станция за промени в конфигурацията и окабеляването. Първоначалното внедряване на LTE мрежи изисква инсталирането на ново оборудване. Това направи възможно създаването на 2x2 MIMO конфигурация на оригиналния LTE стандарт. По-нататъшни промени в базовите станции се правят само в екстремни случаи, а реализациите от по-висок ред зависят от работната среда. Друг проблем е, че работата на MIMO води до напълно различно поведение на мрежата от предишните системи, което създава известна несигурност при планирането. Следователно операторите са склонни първо да използват други разработки, особено ако те могат да бъдат внедрени чрез софтуерна актуализация.

Multiuser MIMO е неразделна част от стандарта 802.11ac. Но досега не е имало устройства, които да поддържат този нов тип мулти-антенна технология. Предишното поколение 802.11ac WLAN рутери беше определено като оборудване от вълна 1. Само с вълна 2 е въведена технологията Multi-User MIMO (MU-MIMO) и тази втора вълна от устройства се ръководи от.

■ да □ не

Тъй като MIMO за много потребители предава сигнал към множество устройства едновременно, протоколът за предаване се разширява съответно по отношение на заглавките на блока с данни: вместо да предава множество пространствено разделени потоци за един клиент, MIMO за много потребители разпределя предаването към всеки потребител поотделно, като както и кодиране. Разпределението на честотната лента и кодирането остават същите.

Един потребител Ако четири устройства споделят една и съща WLAN, рутер с конфигурация 4x4:4 MIMO предава четири потока от пространствени данни, но винаги само към едно и също устройство. Устройствата и джаджите се обслужват последователно. Multi User С поддръжката на Multi User MIMO не се формират опашки от устройства, чакащи достъп до ресурсите на WLAN рутера. Лаптоп, таблет, телефон и телевизор са осигурени с данни едновременно.

WLAN мрежата е като натоварена магистрала: в зависимост от времето на деня към този трафик са свързани освен компютри и лаптопи, таблети, смартфони, телевизори и игрови конзоли. Средното домакинство има повече от пет устройства, свързани към интернет чрез WLAN, и броят им непрекъснато нараства. Със скорости от 11 Mbps, които се предоставят в рамките на основния стандарт IEEE 802.11b, сърфирането в мрежата и изтеглянето на данни изисква много търпение, тъй като рутерът може да бъде свързан само към едно устройство в даден момент. Ако радиокомуникацията се използва от три устройства едновременно, тогава всеки клиент получава само една трета от продължителността на комуникационната сесия, а две трети от времето се изразходват в чакане. Въпреки че WLAN мрежите, използващи най-новия стандарт IEEE 802.11ac, осигуряват скорости на трансфер на данни до 1 Gbps, те също страдат от влошаване на скоростта поради опашка. Но следващото поколение устройства (802.11ac Wave 2) обещава по-висока производителност за радио мрежи с множество активни устройства.

За да разберете по-добре същността на иновациите, първо трябва да си спомните какви промени са настъпили с WLAN мрежите в близкото минало. Една от най-ефективните техники за увеличаване на скоростите на трансфер на данни, започвайки със стандарта IEEE 802.1In, е технологията MIMO (Multiple Input Multiple Output). Това включва използването на няколко радиоантени за паралелно предаване на потоци от данни. Ако, например, единичен видео файл се предава през WLAN и се използва MIMO рутер с три антени, всяко предаващо устройство в идеалния случай (с три антени при приемника) ще изпрати една трета от файла.

Разходите се увеличават с всяка антена

В стандарта IEEE 802.11n максималната скорост на трансфер на данни за всеки отделен поток, заедно със служебната информация, достига 150 Mbit/s. По този начин устройствата с четири антени могат да предават данни със скорост до 600 Mbit/s. Настоящият стандарт IEEE 802.11ac теоретично достига приблизително 6900 Mbps. В допълнение към широките радиоканали и подобрената модулация, новият стандарт предвижда използването на до осем MIMO потока.

Но самото увеличаване на броя на антените не гарантира многократно ускоряване на предаването на данни. Напротив, с четири антени обемът на служебните данни се увеличава значително, а процесът на откриване на сблъсъци на радиосигнали също става по-скъп. За да си струва използването на повече антени, технологията MIMO продължава да се подобрява. За разграничение е по-правилно да наричаме старото MIMO за един потребител MIMO (Single User MIMO). Въпреки че осигурява едновременно предаване на няколко пространствени потока, както беше споменато по-рано, но винаги само до един адрес. Този недостатък вече е елиминиран с помощта на многопотребителски MIMO. С тази технология WLAN рутерите могат едновременно да предават сигнал към четири клиента. Устройство с осем антени може например да използва четири за захранване на лаптоп и паралелно да използва други две – таблет и смартфон.

MIMO – прецизен насочен сигнал

За да може един рутер да препраща WLAN пакети към различни клиенти едновременно, той се нуждае от информация за това къде се намират клиентите. За да направите това, първо се изпращат тестови пакети във всички посоки. Клиентите отговарят на тези пакети и базовата станция съхранява данни за силата на сигнала. Технологията за формиране на лъч е едно от най-важните помощни средства на MU MIMO. Въпреки че вече се поддържа от стандарта IEEE 802.11n, той е подобрен в IEEE 802.11ac. Същността му се свежда до установяване на оптималната посока за изпращане на радиосигнал към клиентите. Базовата станция специално задава оптималната насоченост на предавателната антена за всеки радиосигнал. За многопотребителски режим намирането на оптималния сигнален път е особено важно, тъй като промяната на местоположението само на един клиент може да промени всички пътища на предаване и да наруши пропускателната способност на цялата WLAN мрежа. Следователно каналът се анализира на всеки 10 ms.

За сравнение MIMO за един потребител анализира само на всеки 100 ms. Многопотребителският MIMO може да обслужва четири клиента едновременно, като всеки клиент получава до четири потока данни паралелно, за общо 16 потока. Този многопотребителски MIMO изисква нови WLAN рутери, тъй като необходимостта от изчислителна мощност нараства.

Един от най-големите проблеми с многопотребителския MIMO е смущението между клиентите. Въпреки че претоварването на канала често се измерва, то не е достатъчно. Ако е необходимо, на някои рамки се дава приоритет, докато други, напротив, се спазват. За да направи това, 802.11ac използва различни опашки, които обработват с различна скорост в зависимост от вида на пакета данни, като дава предпочитание например на видео пакетите.

Живеем в ерата на дигиталната революция, скъпи анонимен. Преди да успеем да свикнем с някоя нова технология, от всички страни вече ни предлагат още по-нова и по-модерна. И докато тънем в мисли дали тази технология наистина ще ни помогне да получим по-бърз интернет или просто отново сме измамени за пари, дизайнерите в този момент разработват още по-нова технология, която ще ни бъде предложена вместо сегашната в буквално 2 години. Това важи и за MIMO антенната технология.

Какъв вид технология е MIMO? Multiple Input Multiple Output - множествен вход множествен изход. На първо място, технологията MIMO е цялостно решение и засяга повече от антени. За да разберете по-добре този факт, струва си да направите кратка екскурзия в историята на развитието на мобилните комуникации. Разработчиците са изправени пред задачата да предават по-голямо количество информация за единица време, т.е. увеличете скоростта. По аналогия с водоснабдяването - доставя на потребителя по-голям обем вода за единица време. Можем да направим това чрез увеличаване на „диаметъра на тръбата“ или, по аналогия, чрез разширяване на честотната лента на комуникацията. Първоначално стандартът GSM беше пригоден за гласов трафик и имаше ширина на канала от 0,2 MHz. Това беше напълно достатъчно. Освен това съществува проблемът с осигуряването на многопотребителски достъп. Може да се реши чрез разделяне на абонатите по честота (FDMA) или по време (TDMA). GSM използва и двата метода едновременно. В резултат на това имаме баланс между максималния възможен брой абонати в мрежата и минималната възможна честотна лента за гласов трафик. С развитието на мобилния интернет тази минимална лента се превърна в препятствие за увеличаване на скоростта. Две технологии, базирани на GSM платформата - GPRS и EDGE, достигнаха максимална скорост от 384 kBit/s. За по-нататъшно увеличаване на скоростта беше необходимо да се разшири честотната лента за интернет трафик, като едновременно с това се използва GSM инфраструктурата, ако е възможно. В резултат на това беше разработен стандартът UMTS. Основната разлика тук е разширяването на честотната лента веднага до 5 MHz и за осигуряване на многопотребителски достъп - използването на технология за кодов достъп CDMA, при която няколко абоната работят едновременно в един и същ честотен канал. Тази технология беше наречена W-CDMA, подчертавайки, че работи в широк диапазон. Тази система беше наречена система от трето поколение - 3G, но в същото време тя е добавка към GSM. И така, получихме широка „тръба“ от 5 MHz, което ни позволи първоначално да увеличим скоростта до 2 Mbit/s.

Как иначе можем да увеличим скоростта, ако нямаме възможност да увеличим допълнително „диаметъра на тръбата“? Можем да паралелизираме потока на няколко части, да изпратим всяка част през отделна малка тръба и след това да комбинираме тези отделни потоци в приемащия край в един широк поток. Освен това скоростта зависи от вероятността от грешки в канала. Като намалим тази вероятност чрез излишно кодиране, корекция на грешки напред и използването на по-усъвършенствани методи за модулиране на радиосигнала, можем също да увеличим скоростта. Всички тези разработки (заедно с разширяването на „тръбата“ чрез увеличаване на броя на носителите на канал) бяха последователно използвани при по-нататъшното подобряване на стандарта UMTS и бяха наречени HSPA. Това не е заместител на W-CDMA, а мек + твърд ъпгрейд на тази основна платформа.

Международният консорциум 3GPP разработва стандарти за 3G. Таблицата обобщава някои характеристики на различни версии на този стандарт:

4G LTE технологията, освен че е обратно съвместима с 3G мрежите, което й позволи да надделее над WiMAX, е в състояние да постигне още по-високи скорости в бъдеще, до 1 Gbit/s и по-високи. Тук се използват още по-напреднали технологии за прехвърляне на цифровия поток към ефирния интерфейс, например OFDM модулация, която се интегрира много добре с технологията MIMO.

И така, какво е MIMO? Като паралелизирате потока в няколко канала, можете да ги изпращате по различни начини през няколко антени „по въздуха“ и да ги получавате със същите независими антени от приемащата страна. По този начин получаваме няколко независими „тръби“ през въздушния интерфейс без разширяване на платната. Това е основната идея MIMO. Когато радиовълните се разпространяват в радиоканал, се наблюдава селективно затихване. Това е особено забележимо в гъсто населени градски райони, ако абонатът е в движение или в края на зоната на обслужване на клетката. Затихването във всяка пространствена „тръба“ не се случва едновременно. Следователно, ако предаваме една и съща информация по два MIMO канала с малко закъснение, като предварително сме насложили специален код върху нея (метод на Аламуоти, суперпозиция на код на магически квадрат), можем да възстановим изгубените символи от приемащата страна, което е еквивалентно на подобряване на съотношението сигнал-сигнал.шум до 10-12 dB. В резултат тази технология отново води до увеличаване на скоростта. Всъщност, това е отдавна известно приемане на разнообразие (Rx Diversity), органично вградено в технологията MIMO.

В крайна сметка трябва да разберем, че MIMO трябва да се поддържа както на базата, така и на нашия модем. Обикновено в 4G броят на MIMO каналите е кратен на две - 2, 4, 8 (в Wi-Fi системите е широко разпространена триканалната система 3x3) и се препоръчва броят им да съвпада както на базата, така и на модема . Следователно, за да се коригира този факт, MIMO се определя с канали за приемане*предаване - 2x2 MIMO, 4x4 MIMO и т.н. Засега в момента се занимаваме предимно с 2x2 MIMO.

Какви антени се използват в технологията MIMO? Това са обикновени антени, просто трябва да има две от тях (за 2x2 MIMO). За разделяне на каналите се използва ортогонална, така наречената X-поляризация. В този случай поляризацията на всяка антена спрямо вертикалата се измества на 45°, а една спрямо друга - на 90°. Този поляризационен ъгъл поставя двата канала в равни условия, тъй като при хоризонтална/вертикална ориентация на антените, един от каналите неизбежно би получил по-голямо затихване поради влиянието на земната повърхност. В същото време изместването на поляризацията от 90° между антените ви позволява да отделите каналите един от друг с поне 18-20 dB.

За MIMO вие и аз ще се нуждаем от модем с два антенни входа и две антени на покрива. Остава обаче въпросът дали тази технология се поддържа в базовата станция. В стандартите 4G LTE и WiMAX такава поддръжка е достъпна както от страна на абонатните устройства, така и от базата. В 3G мрежата не всичко е толкова просто. В мрежата вече работят хиляди устройства, които не поддържат MIMO, за които въвеждането на тази технология има обратен ефект – намалява пропускателната способност на мрежата. Следователно операторите все още не бързат да внедрят универсално MIMO в 3G мрежи. За да може базата да осигури висока скорост на абонатите, самата тя трябва да има добър транспорт, т.е. към него трябва да се свърже „дебела тръба“, за предпочитане оптично влакно, което също не винаги е така. Ето защо в 3G мрежите технологията MIMO в момента е в начален етап и се развива, тества се както от оператори, така и от потребители, като последните не винаги са успешни. Следователно трябва да разчитате на MIMO антени само в 4G мрежи. В края на обслужваната зона на клетката могат да се използват антени с високо усилване, като огледални антени, за които MIMO емисиите вече са достъпни в търговската мрежа

В Wi-Fi мрежите технологията MIMO е фиксирана в стандартите IEEE 802.11n и IEEE 802.11ac и вече се поддържа от много устройства. Докато виждаме пристигането на 2x2 MIMO технология в 3G-4G мрежите, разработчиците не стоят неподвижни. Вече се разработват 64x64 MIMO технологии с интелигентни антени с адаптивен модел на излъчване. Тези. ако се преместим от дивана на фотьойл или отидем в кухнята, таблетът ни ще забележи това и ще обърне диаграмата на излъчване на вградената антена в желаната посока. Някой ще има ли нужда от този сайт по това време?

В светлината на пускането на нови безжични устройства, поддържащи технологията MU-MIMO, по-специално с изхода на UniFi AC HD (UAP-AC-HD), има нужда да се изясни какво е това и защо старият хардуер не поддържа тази технология .

Какво е 802.11ac?

Стандартът 802.11ac е трансформация на безжичната технология, която замени предишното поколение под формата на стандарта 802.11n.

Появата на 802.11n, както се предполагаше по-рано, трябваше да позволи на бизнеса да използва широко тази технология като алтернатива на конвенционалната кабелна връзка за работа в локална мрежа (LAN).

802.11ac е следващ етап в развитието на безжичните технологии. Теоретично новият стандарт може да осигури скорост на трансфер на данни до 6,9 Gbit/s в честотната лента от 5 GHz. Това е 11,5 пъти по-високо от обхвата на предаване на данни на 802.11n.

Новият стандарт се предлага в две версии: Wave 1 и Wave 2. По-долу можете да видите сравнителна таблица на текущите стандарти.

Каква е разликата между вълна 1 и вълна 2?

Продуктите 802.11ac Wave 1 са налични на пазара приблизително от средата на 2013 г. Новата редакция на стандарта се основава на предишната версия на стандарта, но с някои много съществени промени, а именно:

• Повишена производителност от 1,3 Gbit до 2,34 Gbit;
• Добавена поддръжка за Multi User MIMO (MU-MIMO);
• Разрешени са широки канали от 160 MHz;
• Четвърти пространствен поток (Spatial Stream) за по-голяма производителност и стабилност;
• Повече канали в обхвата 5 GHz;

Какво точно правят подобренията на Wave 2 за истинския потребител?

Повишената пропускателна способност има положително въздействие върху приложенията, които са чувствителни към честотната лента и латентността в мрежата. Това е предимно предаване на поточно гласово и видео съдържание, както и увеличаване на гъстотата на мрежата и увеличаване на броя на клиентите.

MU-MIMO предоставя огромни възможности за развитие на Интернет на нещата (IoT), когато един потребител може да свърже няколко устройства едновременно.

Технологията MU-MIMO позволява множество едновременни низходящи потоци, предоставяйки едновременна услуга на множество устройства, което подобрява цялостната производителност на мрежата. MU-MIMO също има положително въздействие върху латентността, позволявайки по-бързи връзки и по-бързо цялостно клиентско изживяване. В допълнение, характеристиките на технологията ви позволяват да свържете още по-голям брой едновременни клиенти към мрежата, отколкото в предишната версия на стандарта.

Използването на ширина на канала от 160 MHz изисква да бъдат изпълнени определени условия (ниска мощност, нисък шум и т.н.), но каналът може да осигури огромно увеличение на производителността при предаване на големи количества данни. За сравнение, 802.11n може да осигури скорост на канала до 450 Mbps, по-новият 802.11ac Wave 1 може да осигури до 1,3 Gbps, докато 802.11ac Wave 2 с канал от 160 MHz може да осигури скорост на канала от около 2,3 Gbps.

В предишното поколение на стандарта беше разрешено използването на 3 приемо-предавателни антени, новата версия добавя 4-ти поток. Тази промяна увеличава обхвата и стабилността на връзката.

Има 37 канала в честотната лента от 5 GHz, използвани по целия свят. В някои страни броят на каналите е ограничен, в други не. 802.11ac Wave 2 позволява използването на повече канали, което ще увеличи броя на едновременните устройства на едно място. Освен това са необходими повече канали за широки 160 MHz канали.

Има ли нови скорости на канала в 802.11ac Wave 2?

Новият стандарт наследява стандартите, въведени с първото издание. Както и преди, скоростта зависи от броя на потоците и ширината на канала. Максималната модулация остава непроменена – 256 QAM.

Ако по-рано скоростта на канала от 866,6 Mbit изискваше 2 потока и ширина на канала 80 MHz, сега тази скорост на канала може да се постигне само с един поток, като същевременно се увеличи скоростта на канала с два - от 80 на 160 MHz.

Както можете да видите, няма фундаментални промени. Във връзка с поддръжката на 160 MHz канали се увеличиха и максималните скорости на канала - до 2600 Mbit.

На практика действителната скорост е приблизително 65% от скоростта на канала (PHY Rate).

Използвайки 1 поток, 256 QAM модулация и 160 MHz канал, можете да постигнете реална скорост от около 560 Mbit/s. Съответно 2 потока ще осигурят скорост на обмен ~1100 Mbit/s, 3 потока – 1,1-1,6 Gbit/s.

Какви ленти и канали използва 802.11ac Wave2?

На практика Вълни 1 и Вълни 2 работят изключително в честотната лента от 5 GHz. Честотният диапазон зависи от регионалните ограничения, като правило се използва диапазонът 5,15-5,35 GHz и 5,47-5,85 GHz.

В САЩ честотна лента от 580 MHz е разпределена за 5 GHz безжични мрежи.

802.11ac, както и преди, може да използва канали на 20 и 40 MHz, като в същото време може да се постигне добра производителност, използвайки само 80 MHz или 160 MHz.

Тъй като на практика не винаги е възможно да се използва непрекъсната лента от 160 MHz, стандартът предвижда режим 80+80 MHz, който ще раздели лентата от 160 MHz на 2 различни ленти. Всичко това добавя повече гъвкавост.

Моля, обърнете внимание, че стандартните канали за 802.11ac са 20/40/80 MHz.

Защо има две вълни на 802.11ac?

IEEE внедрява стандартите на вълни с напредването на технологиите. Този подход позволява на индустрията незабавно да пусне нови продукти, без да чака определена функция да бъде финализирана.

Първата вълна на 802.11ac осигури значително подобрение спрямо 802.11n и постави основата за по-нататъшно развитие.

Кога да очакваме продукти, поддържащи 802.11ac Wave 2?

Според първоначалните прогнози на анализатори, първите продукти от потребителски клас се очакваше да бъдат пуснати в продажба в средата на 2015 г. Корпоративните и операторските решения от по-високо ниво обикновено излизат със закъснение от 3-6 месеца, точно както беше при първата вълна на стандарта.

И двата класа, потребителски и търговски, обикновено се пускат преди WFA (Wi-Fi Alliance) да започне да предоставя сертификати (втората половина на 2016 г.).

Към февруари 2017 г. броят на устройствата, поддържащи 802.11ac W2, не е толкова голям, колкото бихме искали. Особено от Mikrotik и Ubiquit.

Ще се различават ли значително устройствата от Wave 2 от Wave 1?

В случая с новия стандарт продължава общата тенденция от предишни години - смартфоните и лаптопите се произвеждат с 1-2 потока, 3 потока са предназначени за по-взискателни задачи. Няма практически смисъл да се прилага пълната функционалност на стандарта на всички устройства.

Съвместимо ли е оборудването на Wave 1 с Wave 2?

Първата вълна позволява 3 потока и канала до 80 MHz; за тази част клиентските устройства и точките за достъп са напълно съвместими.

За да се реализират функции от второ поколение (160 MHz, MU-MIMO, 4 потока), както клиентското устройство, така и точката за достъп трябва да поддържат новия стандарт.

Точките за достъп от следващо поколение са съвместими с клиентски устройства 802.11ac Wave 1, 802.11n и 802.11a.

По този начин няма да е възможно да се използват допълнителните възможности на адаптер от второ поколение с точка от първо поколение и обратно.

Какво е MU-MIMO и какво прави?

MU-MIMO е съкращение от „многопотребителски множество входове, множество изходи“. Всъщност това е една от ключовите иновации на втората вълна.

За да работи MU-MIMO, клиентът и AP трябва да го поддържат.

Накратко, една точка за достъп може да изпраща данни до множество устройства едновременно, докато предишните стандарти позволяваха изпращането на данни само до един клиент наведнъж.

Всъщност обикновеният MIMO е SU-MIMO, т.е. SingleUser, MIMO за един потребител.

Нека разгледаме един пример. Има точка с 3 потока (3 Spatial Streams / 3SS) и към нея са свързани 4 клиента: 1 клиент с поддръжка на 3SS, 3 клиента с поддръжка на 1SS.

Точката за достъп разпределя времето равномерно между всички клиенти. Докато работи с първия клиент, точката използва 100% от възможностите си, тъй като клиентът поддържа и 3SS (MIMO 3x3).

Останалите 75% от времето точката работи с три клиента, всеки от които използва само 1 поток (1SS) от 3 налични. В същото време точката за достъп използва само 33% от възможностите си. Колкото повече такива клиенти, толкова по-малко ефективност.

В конкретен пример средната скорост на канала ще бъде 650 Mbit:

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

На практика това ще означава средна скорост от около 420 Mbit, от възможни 845 Mbit.

Сега нека да разгледаме пример с използване на MU-MIMO. Имаме точка, която поддържа второто поколение на стандарта, използвайки MIMO 3x3, скоростта на канала ще остане непроменена - 1300 Mbit за ширина на канала от 80 MHz. Тези. В същото време клиентите, както и преди, могат да използват не повече от 3 канала.

Общият брой на клиентите вече е 7, като точката за достъп ги е разделила на 3 групи:

1. един 3SS клиент;
2. три клиента 1SS;
3. един 2SS клиент + един 1SS;
4. един 3SS клиент;

В резултат на това получаваме 100% внедряване на AP възможности. Клиент от първата група използва всичките 3 потока, клиентите от другата група използват един канал и т.н. Средната скорост на канала ще бъде 1300 Mbit. Както можете да видите, продукцията се е увеличила два пъти.

Съвместим ли е Point MU-MIMO с по-стари клиенти?

За съжаление не! MU-MIMO не е съвместим с първата версия на протокола, т.е. За да работи тази технология, вашите клиентски устройства трябва да поддържат втората версия.

Разлики между MU-MIMO и SU-MIMO

В SU-MIMO точката за достъп предава данни само на един клиент наведнъж. С MU-MIMO точката за достъп може да предава данни на множество клиенти едновременно.

Колко клиента се поддържат в MU-MIMO едновременно?

Стандартът предвижда едновременно обслужване на до 4 устройства. Общият максимален брой нишки може да бъде до 8.

В зависимост от конфигурацията на оборудването е възможно голямо разнообразие от опции, например:

• 1+1: два клиента, всеки с по една нишка;
• 4+4: два клиента, всеки използващ 4 нишки;
• 2+2+2+2: четири клиента, по 2 нишки всеки;
• 1+1+1: три клиента на един поток;
• 2+1, 1+1+1+1, 1+2+3, 2+3+3 и други комбинации.

Всичко зависи от хардуерната конфигурация; обикновено устройствата използват 3 потока, следователно точката ще може да обслужва до 3 клиента едновременно.

Също така е възможно да се използват 4 антени в MIMO 3x3 конфигурация. Четвъртата антена в този случай е допълнителна, тя не реализира допълнителен поток, в този случай ще може да се обслужват едновременно 1+1+1, 2+1 или 3SS, но не и 4.

MU-MIMO поддържа ли се само за връзка надолу?

Да, стандартът осигурява поддръжка само за Downlink MU-MIMO, т.е. точката може едновременно да предава данни на няколко клиента. Но точката не може да „слуша“ в същото време.

Внедряването на Uplink MU-MIMO се счита за невъзможно за кратко време, така че тази функционалност ще бъде добавена само в стандарта 802.11ax, който е планиран за пускане през 2019-2020 г.

Колко потока се поддържат в MU-MIMO?

Както бе споменато по-горе, MU-MIMO може да работи с произволен брой потоци, но не повече от 4 на клиент.

За висококачествено многопотребителско предаване стандартът препоръчва наличието на повече антени и повече потоци. В идеалния случай за MIMO 4x4 трябва да има 4 антени за приемане и същия брой за изпращане.

Има ли нужда от използване на специални антени за новия стандарт?

Дизайнът на антените остава същият. Както и преди, можете да използвате всякакви съвместими антени, предназначени за използване в честотната лента от 5 GHz за 802.11a/n/ac.

Второто издание също добави Beamforming, какво е това?

Технологията за формиране на лъч ви позволява да промените модела на излъчване, като го адаптирате към конкретен клиент. По време на работа точката анализира сигнала от клиента и оптимизира излъчването му. По време на процеса на формиране на лъч може да се използва допълнителна антена.

Може ли 802.11ac Wave 2 AP да обработва 1 Gbps трафик?

Потенциално точките за достъп от ново поколение са в състояние да се справят с такъв поток трафик. Реалната пропускателна способност зависи от редица фактори, вариращи от броя на поддържаните потоци, обхвата на комуникацията, наличието на препятствия и завършвайки с наличието на смущения, качеството на точката за достъп и клиентския модул.

Какви честотни диапазони се използват в 802.11ac Wave?

Изборът на работна честота зависи единствено от регионалното законодателство. Списъкът с канали и честоти непрекъснато се променя, по-долу са данни за САЩ (FCC) и Европа към януари 2015 г.

В Европа е разрешено използването на ширина на канала над 40 MHz, така че няма промени по отношение на новия стандарт; за него важат същите правила като за предишния стандарт.

Онлайн курс по мрежови технологии

Препоръчвам курса на Дмитрий Скоромнов "". Курсът не е обвързан с оборудването на нито един производител. Предоставя фундаментални знания, които всеки системен администратор трябва да притежава. За съжаление, много администратори, дори и с 5 години опит, често нямат дори половината от тези знания. Курсът обхваща много различни теми на прост език. Например: OSI модел, капсулиране, сблъсък и излъчване на домейни, loopback, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi и много други теми.

Отделно ще отбележа темата за IP адресирането. Описва на прост език как да правите преобразувания от десетичната бройна система към двоичната система и обратно, изчисления по IP адрес и маска: мрежови адреси, излъчвани адреси, брой мрежови хостове, подмрежи и други теми, свързани с IP адресирането.

Курсът има две версии: платена и безплатна.