Безжично оборудване, поддържащо MIMO режим. Технология за предаване на данни MIMO в безжични мрежи WIFI Предимства и недостатъци на технологията mimo

Съществуващите мобилни мрежи се използват за нещо повече от провеждане на разговори и изпращане на съобщения. Благодарение на цифровия метод на предаване, предаването на данни е възможно и чрез съществуващи мрежи. Тези технологии, в зависимост от нивото на развитие, се обозначават като 3G и 4G. 4G технологията се поддържа от стандарта LTE. Скоростта на трансфер на данни зависи от някои характеристики на мрежата (определя се от оператора), като теоретично достига до 2 Mb/s за 3G мрежа и до 1 Gb/s за 4G мрежа. Всички тези технологии работят по-ефективно, ако има силен и стабилен сигнал. За тези цели повечето модеми осигуряват свързване на външни антени.

Панелна антена

В продажба можете да намерите различни опции за антена за подобряване на качеството на приемане. 3G панелната антена е много популярна. Усилването на такава антена е около 12 dB в честотния диапазон 1900-2200 MHz. Този тип устройства могат да подобрят и качеството на 2G сигнала - GPRS и EDGE.

Подобно на по-голямата част от другите пасивни устройства, той има еднопосочна насоченост, което заедно с увеличаването на получения сигнал намалява нивото на смущения отстрани и отзад. По този начин, дори в условия на нестабилно приемане, е възможно да се повиши нивото на сигнала до приемливи стойности, като по този начин се увеличи скоростта на приемане и предаване на информация.

Приложение на панелни антени за работа в 4G мрежи

Тъй като обхватът на работа на 4G мрежите практически съвпада с обхвата на предишното поколение, няма трудности при използването на тези антени в 3G 4G LTE мрежи. За всяка от технологиите използването на антени позволява скоростта на предаване на данни да се доближи до максималните стойности.

Нова технология, използваща отделни приемници и предаватели в една и съща честотна лента, направи възможно допълнително увеличаване на скоростта на получаване и предаване на данни. Дизайнът на съществуващия 4G модем включва използването на технология MIMO.

Безспорното предимство на панелните антени е тяхната ниска цена и изключителна надеждност. На практика няма нищо в дизайна, което може да се счупи дори при падане от голяма височина. Единственото слабо място е високочестотният кабел, който може да се скъса на мястото, където влезе в корпуса. За да удължите живота на устройството, кабелът трябва да бъде здраво закрепен.

MIMO технология

За да се увеличи капацитетът на комуникационния канал между приемника и предавателя на данни, е разработен метод за обработка на сигнала, когато приемането и предаването се извършват на различни антени.

Забележка!Използвайки LTE MIMO антени, можете да увеличите пропускателната способност с 20-30% в сравнение с работата с обикновена антена.

Основният принцип е да се елиминира връзката между антените.

Електромагнитните вълни могат да имат различни посоки спрямо равнината на земята. Това се нарича поляризация. Основно използвани са вертикално и хоризонтално поляризирани антени. За да се елиминира взаимното влияние, антените се различават една от друга в поляризация под ъгъл от 90 градуса. За да се гарантира, че влиянието на земната повърхност е еднакво за двете антени, поляризационните равнини на всяка от тях са изместени с 45 градуса. спрямо земята. По този начин, ако една от антените има поляризационен ъгъл от 45 градуса, тогава другата съответно има 45 градуса. Един спрямо друг, изместването е необходимите 90 градуса.

Фигурата ясно показва как антените са разположени една спрямо друга и спрямо земята.

важно!Поляризацията на антените трябва да бъде същата като на базовата станция.

Ако за 4G LTE технологиите поддръжката на MIMO е налична по подразбиране в базовата станция, то за 3G поради големия брой устройства без MIMO операторите не бързат да въвеждат нови технологии. Факт е, че устройствата ще работят много по-бавно в MIMO 3G мрежа.

Сами инсталирайте антени за модем

Правилата за инсталиране на антени не се различават от обичайните. Основното условие е липсата на препятствия между клиента и базовите станции. Растящо дърво, покрив на близка сграда или, още по-лошо, електропровод служат като надеждни щитове за електромагнитните вълни. И колкото по-висока е честотата на сигнала, толкова по-голямо затихване ще бъде причинено от препятствия, разположени по пътя на радиовълните.

В зависимост от вида на монтажа, антените могат да бъдат монтирани на стена на сграда или монтирани на мачта. Има два вида антениMIMO:

моноблок;
раздалечени.

Моноблоковите вече съдържат две структури вътре, инсталирани с необходимата поляризация, а раздалечените се състоят от две антени, които трябва да бъдат монтирани отделно, като всяка от тях трябва да бъде насочена точно към базовата станция.

Всички нюанси на инсталирането на MIMO антена със собствените си ръце са ясно и подробно описани в придружаващата документация, но е по-добре първо да се консултирате с доставчика или да поканите представител за инсталиране, като плащате не много голяма сума, но получавате определена гаранция за извършената работа.

Как сами да направите антена

Няма основни трудности да го направите сами. Имате нужда от умения за работа с метал, умение да държите поялник, желание и точност.

Незаменимо условие е стриктното спазване на геометричните размери на всички, без изключение, съставни части. Геометричните размери на високочестотните устройства трябва да се поддържат с точност до милиметър или по-точно. Всяко отклонение води до влошаване на работата. Усилването ще намалее и връзката между MIMO антените ще се увеличи. В крайна сметка, вместо да засили сигнала, той ще отслабне.

За съжаление, точните геометрични размери не са широко разпространени. По изключение, наличните в мрежата материали са базирани на повторение на някои фабрични дизайни, които не винаги се копират с необходимата точност. Ето защо не трябва да възлагате големи надежди на диаграми, описания и методи, публикувани в Интернет.

От друга страна, ако не се изисква изключително силно усилване, тогава MIMO антена, направена самостоятелно, в съответствие с посочените размери, все пак ще даде, макар и не голям, положителен ефект.

Цената на материалите е ниска и необходимото време, ако имате умения, също не е твърде високо. Освен това никой не ви притеснява да опитате няколко варианта и да изберете приемливия въз основа на резултатите от теста.

За да направите 4G LTE MIMO антена със собствените си ръце, имате нужда от два абсолютно плоски листа от поцинкована стомана с дебелина 0,2-0,5 mm или още по-добре от едностранно фолио от фибростъкло. Единият лист ще се използва за производството на рефлектор (рефлектор), а другият за производството на активни елементи. Кабелът за свързване към модема трябва да има съпротивление от 50 ома (това е стандартът за модемно оборудване).

Телевизионният кабел не може да се използва поради две причини:

Съпротивление от 75 ома ще причини несъответствие с входовете на модема;
голяма дебелина.

Също така е необходимо да изберете конектори, които трябва точно да съвпадат с конекторите на модема.

важно!Посоченото разстояние между активните елементи и рефлектора трябва да се измерва от слоя фолио, ако се използва фолиен материал.

Освен това ще ви трябва малко парче медна тел с дебелина 1-1,2 мм.

Произведената конструкция трябва да бъде поставена в пластмасова кутия. Не може да се използва метал, тъй като по този начин антената ще бъде затворена в електромагнитен щит и няма да работи.

Забележка!Повечето от чертежите не се отнасят за MIMO антени, а за панелни антени. Външно те се различават по това, че един кабел се доставя към обикновена панелна антена, а два са необходими за MIMO.

Като направите две панелни антени, можете да получите версия за разнообразие на DIY MIMO 4G антена.

Обобщавайки, можем да кажем, че създаването на MIMO антена със собствените си ръце не е много трудна задача. С подходяща грижа е напълно възможно да получите работещо устройство, като същевременно спестите малко пари. Малко по-лесно е да направите сами 3G антена. В отдалечени райони, където все още няма LTE покритие, това може да е единствената опция за подобряване на скоростта на връзката.

Видео

Технология, базирана на стандарта WiFi IEEE 802.11n.

Wi-Life предоставя кратък преглед на WiFi технологията IEEE 802.11n .
Разширена информация за нашите видео публикации.

Първо поколение устройства, поддържащи стандарта WiFi 802.11n се появи на пазара преди няколко години. MIMO технология ( MIMO - множество входове / множество изходи -множество входове/множество изходи) е ядрото на 802.11n. Това е радиосистема с множество отделни канали за предаване и приемане. MIMO системите са описани с помощта на броя на предавателите и приемниците. Стандартът WiFi 802.11n дефинира набор от възможни комбинации от 1x1 до 4x4.

В типичен случай на разполагане на Wi-Fi мрежа на закрито, например в офис, работилница, хангар, болница, радиосигналът рядко се движи по най-краткия път между предавателя и приемника поради стени, врати и други препятствия. Повечето такива среди имат много различни повърхности, които отразяват радиосигнала (електромагнитна вълна), както огледалото отразява светлината. След отражение се формират множество копия на оригиналния WiFi сигнал. Когато множество копия на WiFi сигнал пътуват по различни пътища от предавателя до приемника, сигналът, който поема по най-краткия път, ще бъде първият, а следващите копия (или отразеното ехо на сигнала) ще пристигнат малко по-късно поради по-дългия пътеки. Това се нарича многопътно разпространение на сигнала (multipath). Условията за многократно размножаване непрекъснато се променят, защото... Wi-Fi устройствата често се движат (смартфон с Wi-Fi в ръцете на потребителя), различни обекти се движат наоколо, създавайки смущения (хора, коли и др.). Ако сигналите пристигат по различно време и под различни ъгли, това може да причини изкривяване и възможно затихване на сигнала.

Важно е да запомните, че WiFi 802.11 n с поддръжка на MIMO и голям брой приемници могат да намалят многолъчевите ефекти и разрушителните смущения, но във всеки случай е по-добре да се намалят многопътните условия, където и когато е възможно. Една от най-важните точки е да държите антените възможно най-далече от метални предмети (предимно WiFi omni антени, които имат кръгъл или многопосочен модел на излъчване).

Необходимоясно разбират, че не всички Wi-Fi клиенти и WiFi точки за достъп са еднакви от гледна точка на MIMO.
Има клиенти 1x1, 2x1, 3x3 и т.н. Например мобилни устройства като смартфони най-често поддържат MIMO 1x 1, понякога 1x 2. Това се дължи на два ключови проблема:
1. необходимостта да се осигури ниска консумация на енергия и дълъг живот на батерията,
2. трудност при подреждането на няколко антени с подходящо разстояние в малък пакет.
Същото важи и за други мобилни устройства: таблетни компютри, PDA и др.

Лаптопите от висок клас доста често вече поддържат MIMO до 3x3 (MacBook Pro и др.).

Нека даНека да разгледаме основните видове MIMO в WiFi мрежи.
Засега ще пропуснем подробностите за броя на предавателите и приемниците. Важно е да разберете принципа.

Първи тип: Разнообразие при получаване на сигнал на WiFi устройство

Ако има поне два свързани приемника с разнесена антена в приемната точка,
тогава е напълно възможно да се анализират всички копия на всеки приемник, за да се изберат най-добрите сигнали.
Освен това с тези сигнали могат да се извършват различни манипулации, но ние се интересуваме преди всичко от
възможността за комбинирането им с помощта на технологията MRC (Maximum Ratio Combined). MRC технологията ще бъде разгледана по-подробно по-долу.

Втори тип: Разнообразие при изпращане на сигнал към WiFi устройство

Ако в точката на изпращане има поне два свързани WiFi предавателя с раздалечени антени, тогава става възможно да се изпрати група от идентични сигнали, за да се увеличи броят на копията на информацията, да се увеличи надеждността при предаване и да се намали необходимостта от повторно изпращане на данни в радиоканал в случай на загуба.

Трети тип: Пространствено мултиплексиране на сигнали на WiFi устройство
(комбиниране на сигнали)

Ако в точката на изпращане и в точката на получаване има поне два свързани WiFi предавателя с отделни антени, тогава става възможно да се изпрати набор от различна информация през различни сигнали, за да се създаде възможност за виртуално комбиниране на такива информационни потоци в един канал за предаване на данни, чиято обща пропускателна способност клони към сумата от отделните потоци, от които се състои. Това се нарича пространствено мултиплексиране. Но тук е изключително важно да се осигури възможността за висококачествено разделяне на всички сигнали на източника, което изисква голямо SNR - отношение сигнал/шум.

MRC технология (максимално комбинирано съотношение ) се използва в много съвременни точки за достъп Wi-Fi корпоративен клас.
M.R.C. насочени към повишаване на нивото на сигнала в посока от Wi-Fi клиент към точката за достъп WiFi 802.11.
Алгоритъм на работа M.R.C. включва събиране от няколко антени и приемници на всички преки и отразени сигнали по време на многопътно разпространение. Следва специален процесор ( DSP ) избира най-добрия сигнал от всеки приемник и извършва комбинацията. Всъщност математическата обработка прилага виртуално фазово изместване, за да създаде положителна интерференция с добавените сигнали. Така полученият общ сигнал има значително по-добри характеристики от всички оригинални.

M.R.C. ви позволява да осигурите значително по-добри условия за работа на мобилни устройства с ниска мощност в стандартната мрежа Wi-Fi .

На WiFi 802.11n системи Предимствата на многопътното разпространение се използват за предаване на множество радиосигнали едновременно. Всеки от тези сигнали, наречен " пространствени потоци", се изпраща от отделна антена с помощта на отделен предавател. Тъй като има известно разстояние между антените, всеки сигнал следва малко по-различен път към приемника. Този ефект се нарича " пространствено разнообразие" Приемникът е оборудван и с няколко антени със собствени отделни радиомодули, които независимо декодират входящите сигнали, като всеки сигнал се комбинира със сигнали от други приемни радиомодули. В резултат на това няколко потока данни се получават едновременно. Това осигурява значително по-висока пропускателна способност от предишните 802.11 WiFi системи, но също така изисква клиент с възможност за 802.11n.

Сега нека се задълбочим малко в тази тема:
В WiFi устройства с MIMO възможно е целият входящ информационен поток да се раздели на няколко различни потока от данни, като се използва пространствено мултиплексиране за последващото им изпращане. Множество предаватели и антени се използват за изпращане на различни потоци на един и същ честотен канал. Един от начините да се визуализира това е, че може да се предаде някаква текстова фраза, така че първата дума да бъде изпратена през един предавател, втората през друг предавател и т.н.
Естествено, приемащата страна трябва да поддържа същата функционалност (MIMO), за да изолира напълно различни сигнали, да ги сглоби отново и да ги комбинира, като отново използва пространствено мултиплексиране. По този начин получаваме възможност да възстановим първоначалния информационен поток. Представената технология ви позволява да разделите голям поток от данни на набор от по-малки потоци и да ги предавате отделно един от друг. Като цяло, това прави възможно по-ефективното използване на радиосредата и по-специално на честотите, разпределени за Wi-Fi.

WiFi 802.11n технология също така дефинира как MIMO може да се използва за подобряване на SNR в приемника с помощта на предаване на лъч. С тази техника е възможно да се контролира процеса на изпращане на сигнали от всяка антена, така че параметрите на получения сигнал в приемника да се подобрят. С други думи, в допълнение към изпращането на множество потоци от данни, множество предаватели могат да бъдат използвани за постигане на по-висок SNR в приемащата точка и, като резултат, по-висока скорост на данни при клиента.
Трябва да се отбележат следните неща:
1. Процедурата за формиране на лъч на предаване, дефинирана в стандарта Wi-Fi 802.11n, изисква сътрудничество с приемника (всъщност с клиентското устройство) за получаване на обратна информация за състоянието на сигнала в приемника. Тук е необходимо да има поддръжка на тази функционалност и от двете страни на канала – както на предавателя, така и на приемника.
2. Поради сложността на тази процедура, формирането на лъч на предаване не се поддържаше в първото поколение 802.11n чипове както от страната на терминала, така и от страната на точката за достъп. В момента повечето съществуващи чипове за клиентски устройства също не поддържат тази функционалност.
3. Има решения за изграждане на мрежи Wi-Fi , които ви позволяват напълно да контролирате модела на излъчване на точките за достъп, без да е необходимо да получавате обратна връзка от клиентските устройства.

За да получавате съобщения, когато се пускат нови тематични статии или се появяват нови материали на сайта, ние предлагаме.

Присъединете се към нашата група на

27.08.2015

Със сигурност мнозина вече са чували за технологията MIMO, през последните години често е пълно с рекламни брошури и плакати, особено в компютърните магазини и списания. Но какво е MIMO (MIMO) и с какво се яде? Нека да разгледаме по-отблизо.

MIMO технология

MIMO (Multiple Input Multiple Output; множество входове, множество изходи) е метод за пространствено кодиране на сигнала, който ви позволява да увеличите честотната лента на канала, при който две или повече антени се използват за предаване на данни и същия брой антени за приемане. Предавателната и приемната антени са разположени така, че да се постигне минимално взаимно влияние една върху друга между съседни антени. Технологията MIMO се използва в Wi-Fi, WiMAX, LTE безжични комуникации за увеличаване на капацитета и по-ефективно използване на честотната лента. Всъщност MIMO ви позволява да предавате повече данни в един честотен диапазон и даден честотен коридор, т.е. увеличете скоростта. Това се постига чрез използването на няколко предавателни и приемащи антени.

История на MIMO

Технологията MIMO може да се счита за сравнително скорошно развитие. Историята му започва през 1984 г., когато е регистриран първият патент за използването на тази технология. Първоначалното развитие и проучване се провеждат в компанията Bell Laboratories, а през 1996 г. фирмата Airgo NetworksПървият MIMO чипсет беше пуснат т.нар Истински MIMO. Технологията MIMO получи най-голямо развитие в началото на 21 век, когато безжичните Wi-Fi мрежи и 3G клетъчните мрежи започнаха да се развиват с бързи темпове. И сега технологията MIMO се използва широко в 4G LTE и Wi-Fi 802.11b/g/ac мрежи.

Какво предоставя технологията MIMO?

За крайния потребител MIMO осигурява значително увеличение на скоростта на трансфер на данни. В зависимост от конфигурацията на оборудването и броя на използваните антени можете да получите двукратно, трикратно или до осемкратно увеличение на скоростта. Обикновено безжичните мрежи използват еднакъв брой предавателни и приемащи антени и това се записва като например 2x2 или 3x3. Тези. ако видим MIMO 2x2 запис, това означава, че две антени предават сигнала и две приемат. Например в стандарта Wi-Fi един канал с ширина 20 MHz дава пропускателна способност от 866 Mbps, докато конфигурация 8x8 MIMO комбинира 8 канала, давайки максимална скорост от около 7 Gbps. Същото важи и за LTE MIMO - потенциално увеличение на скоростта с няколко пъти. За да използвате напълно MIMO в LTE мрежи, трябва , защото По правило вградените антени не са достатъчно раздалечени и осигуряват малък ефект. И разбира се, трябва да има MIMO поддръжка от базовата станция.

LTE антена с поддръжка на MIMO предава и приема сигнали в хоризонтални и вертикални равнини. Това се нарича поляризация. Отличителна черта на MIMO антените е наличието на два антенни конектора и съответно използването на два проводника за свързване към модема/рутера.

Въпреки факта, че мнозина казват и не без основание, че MIMO антената за 4G LTE мрежи всъщност е две антени в една, не бива да мислите, че използването на такава антена ще удвои скоростта. Това може да е така само на теория, но на практика разликата между конвенционална и MIMO антена в 4G LTE мрежа не надвишава 20-25%. Въпреки това, по-важен в този случай ще бъде стабилният сигнал, който MIMO антената може да осигури.

WiFi е търговска марка за безжични мрежи, базирани на стандарта IEEE 802.11. В ежедневието потребителите на безжична мрежа използват термина „WiFi технология“, което означава не марка, а стандарт IEEE 802.11.

WiFi технологията ви позволява да разположите мрежа без полагане на кабели, като по този начин намалявате разходите за разгръщане на мрежата. Благодарение на , райони, където не може да се постави кабел, например на открито и в сгради с историческа стойност, могат да бъдат обслужвани от безжични мрежи.
Противно на общоприетото схващане, че WiFi е „вреден“, радиацията от WiFi устройства по време на предаване на данни е с два порядъка (100 пъти) по-малка от тази на мобилен телефон.

MIMO - (на английски: Multiple Input Multiple Output) - технология за предаване на данни, базирана на използването на пространствено мултиплексиране с цел едновременно предаване на няколко информационни потока по един канал, както и многопътно отражение, което осигурява доставката на всеки бит от информация до съответния получател с ниска вероятност от смущения и загуба на данни.

Решаване на проблема с увеличаване на пропускателната способност

С интензивното развитие на едни високи технологии нарастват и изискванията към други. Този принцип засяга пряко комуникационните системи. Един от най-належащите проблеми в съвременните комуникационни системи е необходимостта от увеличаване на пропускателната способност и скоростта на трансфер на данни. Има два традиционни начина за увеличаване на капацитета: разширяване на честотната лента и увеличаване на излъчваната мощност.
Но поради изискванията за биологична и електромагнитна съвместимост се налагат ограничения за увеличаване на излъчената мощност и разширяване на честотната лента. При такива ограничения проблемът с липсата на честотна лента и скорост на трансфер на данни ни принуждава да търсим нови ефективни методи за решаването му. Един от най-ефективните методи е използването на адаптивни антенни решетки със слабо корелирани антенни елементи. Технологията MIMO се основава на този принцип. Комуникационните системи, които използват тази технология, се наричат системи MIMO (Multiple Input Multiple Output).

Стандартът WiFi 802.11n е един от най-ярките примери за използването на технологията MIMO. Според него ви позволява да поддържате скорости до 300 Mbit/s. Освен това предишният стандарт 802.11g позволяваше само 50 Mbit/s. В допълнение към увеличаването на скоростта на трансфер на данни, новият стандарт, благодарение на MIMO, позволява и по-добро качество на услугата в райони с ниска сила на сигнала. 802.11n се използва не само в точки/многоточкови системи (Point/Multipoint) - най-често срещаната ниша за използване на WiFi технология за организиране на LAN (локална мрежа), но също така и за организиране на връзки точка/точка, които се използват за организиране на опорна комуникация канали с няколко скорости от стотици Mbit/s и позволяващи предаване на данни на десетки километри (до 50 км).

Стандартът WiMAX също има две версии, които въвеждат нови възможности за потребителите, използващи технологията MIMO. Първият, 802.16e, предоставя мобилни широколентови услуги. Тя ви позволява да предавате информация със скорост до 40 Mbit/s в посока от базовата станция към потребителското оборудване. Въпреки това MIMO в 802.16e се счита за опция и се използва в най-простата конфигурация - 2x2. В следващото издание 802.16m MIMO се счита за задължителна технология, с възможна конфигурация 4x4. В този случай WiMAX вече може да се класифицира като клетъчни комуникационни системи, а именно тяхното четвърто поколение (поради високата скорост на пренос на данни), т.к. има редица характеристики, присъщи на клетъчните мрежи: роуминг, предаване, гласови връзки. При мобилно използване теоретично може да се постигне скорост от 100 Mbit/s. Във фиксирана версия скоростта може да достигне 1 Gbit/s.

Най-голям интерес представлява използването на технологията MIMO в клетъчните комуникационни системи. Тази технология се използва от третото поколение клетъчни комуникационни системи. Например в стандарта UMTS, в Rel. 6 се използва съвместно с HSPA технология, поддържаща скорости до 20 Mbit/s, а в Rel. 7 – с HSPA+, където скоростите на трансфер на данни достигат 40 Mbit/s. MIMO обаче все още не е намерил широко приложение в 3G системите.

Системите, а именно LTE, също така осигуряват използването на MIMO в конфигурации до 8x8. Това на теория може да направи възможно предаването на данни от базовата станция към абоната над 300 Mbit/s. Друг важен положителен момент е стабилното качество на връзката дори на ръба на клетката. В този случай, дори на значително разстояние от базовата станция или когато се намира в отдалечена стая, ще се наблюдава само леко намаляване на скоростта на трансфер на данни.

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:

3G HSPA скорост и ключови технологични характеристики
3GPP версия	Технологии	Скорост на връзката надолу (MBPS)	Скорост на връзката нагоре (MBPS)
Rel 6	HSPA	14.4	5.7
Rel 7	HSPA+ 5 MHz, 2x2 MIMO връзка надолу	28	11
Rel 8	DC-HSPA+ 2x5 MHz, 2x2 MIMO връзка надолу	42	11
Rel 9	DC-HSPA+ 2x5 MHz, 2x2 MIMO връзка надолу, 2x5 MHz връзка нагоре	84	23
Rel 10	MC-HSPA+ 4x5 MHz, 2x2 MIMO връзка надолу, 2x5 MHz връзка нагоре	168	23
Rel 11	MC-HSPA+ 8x5 MHz 2x2/4x4 MIMO връзка надолу, 2x5 MHz 2x2 MIMO връзка нагоре	336 - 672	70

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?

MIMO(Multiple Input Multiple Output - множествен вход множествен изход) е технология, използвана в безжични комуникационни системи (WIFI, клетъчни комуникационни мрежи), която може значително да подобри спектралната ефективност на системата, максималната скорост на трансфер на данни и мрежовия капацитет. Основният начин за постигане на горните предимства е предаването на данни от източника до местоназначението чрез множество радиовръзки, откъдето технологията получава името си. Нека разгледаме предисторията на този проблем и да определим основните причини, довели до широкото използване на технологията MIMO.

Нуждата от високоскоростни връзки, които осигуряват високо качество на услугата (QoS) с висока устойчивост на грешки, нараства от година на година. Това е значително улеснено от появата на такива услуги като VoIP (), VoD () и т.н. Повечето безжични технологии обаче не позволяват предоставянето на абонати с висококачествена услуга на ръба на зоната на покритие. В клетъчните и други безжични комуникационни системи качеството на връзката, както и наличната скорост на трансфер на данни, бързо намаляват с разстоянието от (BTS). В същото време качеството на услугите също намалява, което в крайна сметка води до невъзможност за предоставяне на услуги в реално време с високо качество в цялата зона на радио покритие на мрежата. За да разрешите този проблем, можете да опитате да инсталирате базови станции възможно най-плътно и да организирате вътрешно покритие на всички места с ниски нива на сигнала. Това обаче ще изисква значителни финансови разходи, което в крайна сметка ще доведе до увеличаване на цената на услугата и намаляване на конкурентоспособността. Следователно, за да се реши този проблем, е необходима оригинална иновация, която, ако е възможно, използва текущия честотен диапазон и не изисква изграждането на нови мрежови съоръжения.

Характеристики на разпространението на радиовълните

За да се разберат принципите на работа на технологията MIMO, е необходимо да се разгледат общите в космоса. Вълните, излъчвани от различни безжични радиосистеми в диапазона над 100 MHz, се държат по много начини като светлинни лъчи. Когато радиовълните се сблъскат с някаква повърхност по време на разпространение, в зависимост от материала и размера на препятствието, част от енергията се абсорбира, част преминава, а останалата част се отразява. Съотношението на дяловете на погълната, отразена и предадена енергия се влияе от много външни фактори, включително честотата на сигнала. Освен това отразената и предадена енергия на сигнала може да промени посоката на по-нататъшното си разпространение, а самият сигнал се разделя на няколко вълни.

Сигналът, разпространяващ се по горните закони от източника до получателя, след като се сблъска с множество препятствия, се разделя на множество вълни, само част от които достига до приемника. Всяка от вълните, достигащи до приемника, образува така наречения път на разпространение на сигнала. Освен това, поради факта, че различните вълни се отразяват от различен брой препятствия и изминават различни разстояния, различните пътища имат различни пътища.

В гъста градска среда, поради голям брой препятствия като сгради, дървета, автомобили и т.н., много често възниква ситуация, когато няма пряка видимост между MS и антените на базовата станция (BTS). В този случай единственият вариант сигналът да достигне до приемника е чрез отразени вълни. Въпреки това, както беше отбелязано по-горе, многократно отразеният сигнал вече няма първоначалната енергия и може да пристигне със закъснение. Особена трудност създава и фактът, че обектите не винаги остават неподвижни и ситуацията може да се промени значително с времето. Това поражда проблем - един от най-значимите проблеми в безжичните комуникационни системи.

Многопътното разпространение - проблем или предимство?

Използват се няколко различни решения за борба с многопътното разпространение на сигнали. Една от най-разпространените технологии е Receive Diversity - . Същността му се състои в това, че за получаване на сигнал се използват не една, а няколко антени (обикновено две, по-рядко четири), разположени на разстояние една от друга. Така получателят има не едно, а две копия на предадения сигнал, пристигнали по различни начини. Това дава възможност да се събере повече енергия от оригиналния сигнал, т.к вълните, получени от една антена, може да не бъдат приети от друга и обратно. Освен това сигналите, пристигащи извън фаза към една антена, могат да пристигнат във фаза към друга. Този дизайн на радиоинтерфейс може да се нарече Single Input Multiple Output (SIMO), за разлика от стандартния дизайн с един вход и един изход (SISO). Може да се използва и обратният подход: когато се използват няколко антени за предаване и една за приемане. Това също така увеличава общата енергия на оригиналния сигнал, получен от приемника. Тази схема се нарича Multiple Input Single Output (MISO). И в двете схеми (SIMO и MISO) няколко антени са инсталирани от страната на базовата станция, т.к Трудно е да се приложи разнообразие на антената в мобилно устройство на достатъчно голямо разстояние, без да се увеличи размерът на самото крайно оборудване.

В резултат на по-нататъшни разсъждения стигаме до схемата с множество входове и множество изходи (MIMO). В този случай са инсталирани няколко антени за предаване и приемане. Въпреки това, за разлика от горните схеми, тази схема за разнообразие позволява не само да се бори с многолъчевото разпространение на сигнала, но и да получи някои допълнителни предимства. Чрез използване на множество антени за предаване и приемане, на всяка двойка предаваща/приемаща антена може да бъде назначен отделен път за предаване на информация. В този случай разнесеното приемане ще се извършва от останалите антени и тази антена също ще служи като допълнителна антена за други предавателни пътища. В резултат на това теоретично е възможно да се увеличи скоростта на пренос на данни толкова пъти, колкото се използват допълнителни антени. Въпреки това, значително ограничение се налага от качеството на всеки радио път.

Как работи MIMO

Както беше отбелязано по-горе, за организиране на технологията MIMO е необходимо да се инсталират няколко антени на предавателната и приемащата страна. Обикновено равен брой антени се инсталират на входа и изхода на системата, т.к в този случай се постига максимална скорост на трансфер на данни. За да се покаже броят на антените при приемане и предаване, заедно с името на технологията MIMO обикновено се споменава обозначението „AxB“, където A е броят на антените на входа на системата, а B е на изхода. В този случай системата означава радиовръзка.

Технологията MIMO изисква някои промени в структурата на предавателя в сравнение с конвенционалните системи. Нека разгледаме само един от възможните, най-прости начини за организиране на технологията MIMO. На първо място, от предавателната страна е необходим разделител на потоци, който ще разделя данните, предназначени за предаване, на няколко нискоскоростни подпотока, чийто брой зависи от броя на антените. Например, за MIMO 4x4 и скорост на входни данни от 200 Mbit/s, разделителят ще създаде 4 потока от 50 Mbit/s всеки. След това всеки от тези потоци трябва да се предава през собствена антена. Обикновено предавателните антени се инсталират с известно пространствено разделение, за да осигурят възможно най-много фалшиви сигнали, които възникват в резултат на отражения. При един от възможните начини за организиране на технологията MIMO, сигналът се предава от всяка антена с различна поляризация, което позволява да бъде идентифициран при получаване. Но в най-простия случай всеки от предаваните сигнали се оказва маркиран от самата предавателна среда (закъснение във времето и други изкривявания).

От приемащата страна няколко антени приемат сигнала от радиоефира. Нещо повече, антените от приемащата страна също са инсталирани с известно пространствено разнообразие, като по този начин се гарантира приемане с разнообразие, обсъдено по-рано. Получените сигнали достигат до приемници, чийто брой съответства на броя на антените и предавателните пътища. Освен това всеки от приемниците приема сигнали от всички антени на системата. Всеки от тези суматори извлича от общия поток енергията на сигнала само на пътя, за който отговаря. Той прави това или според някакъв предварително определен атрибут, който е бил предоставен на всеки от сигналите, или чрез анализ на забавяне, затихване, фазово изместване, т.е. набор от изкривявания или „пръстов отпечатък“ на средата за разпространение. В зависимост от принципа на работа на системата (Layered Space-Time на Bell Laboratories - BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC) и т.н.), предаваният сигнал може да бъде повторен след определено време или предаден с леко закъснение през други антени.

Необичаен феномен, който може да възникне в MIMO система, е, че скоростта на данни на MIMO системата може да бъде намалена, когато има пряка видимост между източника на сигнала и приемника. Това се дължи преди всичко на намаляване на тежестта на изкривяванията в околното пространство, което маркира всеки от сигналите. В резултат на това става трудно да се разделят сигналите в приемащия край и те започват да си влияят един на друг. Следователно, колкото по-високо е качеството на радиовръзката, толкова по-малко ползи могат да бъдат получени от MIMO.

Многопотребителски MIMO (MU-MIMO)

Принципът на организиране на радиокомуникациите, разгледан по-горе, се отнася до така наречения Single user MIMO (SU-MIMO), където има само един предавател и приемник на информация. В този случай както предавателят, така и приемникът могат ясно да координират действията си и в същото време няма изненадващ фактор, когато нови потребители могат да се появят в ефир. Тази схема е доста подходяща за малки системи, например за организиране на комуникация в домашен офис между две устройства. На свой ред повечето системи, като WI-FI, WIMAX, клетъчните комуникационни системи са многопотребителски, т.е. в тях има единен център и няколко отдалечени обекта, с всеки от които е необходимо да се организира радиовръзка. По този начин възникват два проблема: от една страна, базовата станция трябва да предава сигнал на много абонати чрез една и съща антенна система (MIMO излъчване) и в същото време да получава сигнал през същите антени от няколко абоната (MIMO MAC - Канали за множество достъпи).

В посока uplink - от MS към BTS, потребителите предават информацията си едновременно на една и съща честота. В този случай възниква трудност за базовата станция: необходимо е да се разделят сигналите от различни абонати. Един от възможните начини за борба с този проблем е и методът на линейна обработка, който включва предварително предаване на предавания сигнал. Оригиналният сигнал, според този метод, се умножава с матрица, която е съставена от коефициенти, отразяващи ефекта на смущения от други абонати. Матрицата се съставя въз основа на текущата ситуация в радиото: броят на абонатите, скоростта на предаване и др. По този начин, преди предаване, сигналът е подложен на изкривяване, обратно на това, което ще срещне по време на радиопредаване.

При низходяща връзка - посоката от BTS към MS, базовата станция предава сигнали едновременно по един и същи канал към няколко абоната наведнъж. Това води до факта, че предаваният сигнал за един абонат влияе върху приемането на всички останали сигнали, т.е. възникват смущения. Възможните варианти за борба с този проблем са използването или прилагането на технология за кодиране на мръсна хартия. Нека да разгледаме по-отблизо технологията за мръсна хартия. Принципът на действие се основава на анализ на текущото състояние на радиоефира и броя на активните абонати. Единственият (първи) абонат предава данните си към базовата станция, без да кодира или променя данните си, т.к няма смущения от други абонати. Вторият абонат ще кодира, т.е. променете енергията на вашия сигнал, така че да не пречи на първия и да не излагате сигнала си на влияние от първия. Следващите абонати, добавени към системата, също ще следват този принцип и ще се основават на броя на активните абонати и ефекта от предаваните от тях сигнали.

Приложение на MIMO

През последното десетилетие технологията MIMO беше един от най-подходящите начини за увеличаване на пропускателната способност и капацитета на безжичните комуникационни системи. Нека да разгледаме някои примери за използване на MIMO в различни комуникационни системи.

Стандартът WiMAX също има две версии, които въвеждат нови възможности за потребителите, използващи технологията MIMO. Първият, 802.16e, предоставя мобилни широколентови услуги. Позволява ви да предавате информация със скорост до 40 Mbit/s в посока от базовата станция към абонатното оборудване. Въпреки това MIMO в 802.16e се счита за опция и се използва в най-простата конфигурация - 2x2. В следващото издание 802.16m MIMO се счита за задължителна технология, с възможна конфигурация 4x4. В този случай WiMAX вече може да се класифицира като клетъчни комуникационни системи, а именно тяхното четвърто поколение (поради високата скорост на пренос на данни), т.к. има редица характеристики, присъщи на клетъчните мрежи: гласови връзки. При мобилно използване теоретично могат да се постигнат скорости от 100 Mbit/s. Във фиксирана версия скоростта може да достигне 1 Gbit/s.

Най-голям интерес представлява използването на технологията MIMO в клетъчните комуникационни системи. Тази технология се използва от третото поколение клетъчни комуникационни системи. Например в стандарта, в Отн. 6 се използва съвместно с HSPA технология, поддържаща скорости до 20 Mbit/s, а в Rel. 7 – с HSPA+, където скоростите на трансфер на данни достигат 40 Mbit/s. MIMO обаче все още не е намерил широко приложение в 3G системите.

Системите, а именно LTE, също така осигуряват използването на MIMO в конфигурации до 8x8. Това на теория може да направи възможно предаването на данни от базовата станция към абоната над 300 Mbit/s. Друг важен положителен момент е стабилното качество на връзката дори на ръба. В този случай, дори на значително разстояние от базовата станция или когато се намира в отдалечена стая, ще се наблюдава само леко намаляване на скоростта на трансфер на данни.

Така технологията MIMO намира приложение в почти всички безжични системи за предаване на данни. Освен това потенциалът му не е изчерпан. Вече се разработват нови опции за конфигурация на антената, до 64x64 MIMO. Това ще ни позволи да постигнем още по-високи скорости на данни, мрежов капацитет и спектрална ефективност в бъдеще.

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:

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