Traadita seadmed, mis toetavad MIMO-režiimi. MIMO andmeedastustehnoloogia WIFI traadita võrkudes MIMO tehnoloogia eelised ja puudused

Olemasolevaid mobiilsidevõrke kasutatakse enamaks kui lihtsalt helistamiseks ja sõnumite saatmiseks. Tänu digitaalsele edastusmeetodile on andmeedastus võimalik ka olemasolevaid võrke kasutades. Need tehnoloogiad on olenevalt arendustasemest tähistatud 3G ja 4G. 4G tehnoloogiat toetab LTE standard. Andmeedastuskiirus sõltub mõnest võrgufunktsioonist (määrab operaator), ulatudes teoreetiliselt 3G võrgu puhul kuni 2 Mb/s ja 4G võrgu puhul kuni 1 Gb/s. Kõik need tehnoloogiad töötavad tõhusamalt, kui on tugev ja stabiilne signaal. Nendel eesmärkidel pakuvad enamik modemeid väliste antennide ühendamist.

Paneelantenn

Müügil leiate erinevaid antennivalikuid vastuvõtukvaliteedi parandamiseks. 3G paneelantenn on väga populaarne. Sellise antenni võimendus on umbes 12 dB sagedusalas 1900-2200 MHz. Seda tüüpi seade võib parandada ka 2G signaali kvaliteeti - GPRS ja EDGE.

Nagu enamikul teistel passiivsetel seadmetel, on sellel ühesuunaline suund, mis koos vastuvõetud signaali suurenemisega vähendab külgedelt ja tagant tulevate häirete taset. Seega on isegi ebastabiilse vastuvõtu tingimustes võimalik tõsta signaali taset vastuvõetavate väärtusteni, suurendades seeläbi teabe vastuvõtmise ja edastamise kiirust.

Paneelantennide kasutamine 4G võrkudes töötamiseks

Kuna 4G võrkude tööulatus kattub praktiliselt eelmise põlvkonna levialaga, ei ole nende antennide kasutamisel 3G 4G LTE võrkudes raskusi. Mis tahes tehnoloogia puhul võimaldab antennide kasutamine viia andmeedastuskiirused maksimaalsetele väärtustele lähemale.

Uus tehnoloogia, mis kasutab samas sagedusalas eraldi vastuvõtjaid ja saatjaid, on võimaldanud veelgi suurendada andmete vastuvõtmise ja edastamise kiirust. Olemasoleva 4G modemi disain hõlmab MIMO tehnoloogia kasutamist.

Paneelantennide vaieldamatu eelis on nende madal hind ja erakordne töökindlus. Disainis pole praktiliselt midagi, mis võib puruneda ka suurelt kõrguselt kukkudes. Ainus nõrk koht on kõrgsageduskaabel, mis võib korpusesse sattudes puruneda. Seadme eluea pikendamiseks peab kaabel olema kindlalt kinnitatud.

MIMO tehnoloogia

Vastuvõtja ja andmeedastaja vahelise sidekanali läbilaskevõime suurendamiseks on välja töötatud signaalitöötlusmeetod, kui vastuvõtt ja edastamine toimub erinevatel antennidel.

Märge! LTE MIMO antenne kasutades saate suurendada läbilaskevõimet 20-30% võrreldes lihtsa antenniga töötamisega.

Põhiprintsiip on antennidevahelise sidestuse kõrvaldamine.

Elektromagnetlainetel võib maa tasapinna suhtes olla erinev suund. Seda nimetatakse polarisatsiooniks. Peamiselt kasutatakse vertikaalselt ja horisontaalselt polariseeritud antenne. Vastastikuse mõju välistamiseks erinevad antennid üksteisest polarisatsiooni poolest 90 kraadise nurga võrra. Tagamaks, et maapinna mõju on mõlema antenni puhul sama, nihutatakse kummagi antenni polarisatsioonitasapinda 45 kraadi võrra. maapinna suhtes. Seega, kui ühe antenni polarisatsiooninurk on 45 kraadi, siis teisel vastavalt 45 kraadi. Üksteise suhtes on nihe nõutav 90 kraadi.

Joonisel on selgelt näha, kuidas antennid on üksteise ja maapinna suhtes paigutatud.

Tähtis! Antennide polarisatsioon peab olema sama, mis tugijaamas.

Kui 4G LTE-tehnoloogiate puhul on tugijaamas MIMO-tugi vaikimisi saadaval, siis 3G puhul ei kiirusta operaatorid uute tehnoloogiate kasutuselevõtuga MIMO-ta seadmete suure arvu tõttu. Fakt on see, et seadmed töötavad MIMO 3G-võrgus palju aeglasemalt.

Modemi antennide paigaldamine ise

Antennide paigaldamise reeglid ei erine tavapärastest. Peamine tingimus on takistuste puudumine kliendi ja tugijaamade vahel. Kasvav puu, lähedalasuva hoone katus või, mis veelgi hullem, elektriliin on elektromagnetlainete usaldusväärseks kaitseks. Ja mida kõrgem on signaali sagedus, seda suuremat sumbumist põhjustavad raadiolainete teel asuvad takistused.

Olenevalt kinnitusviisist saab antenne paigaldada nii hoone seinale kui ka mastile. Antenne on kahte tüüpiMIMO:

monoblokk;
vahedega.

Monoplokkidel on sees juba kaks vajaliku polarisatsiooniga paigaldatud konstruktsiooni ja vahedega kahest antennist, mis tuleb eraldi paigaldada, kumbki peab olema suunatud täpselt tugijaama.

Kõiki MIMO-antenni oma kätega paigaldamise nüansse kirjeldatakse selgelt ja üksikasjalikult kaasasolevas dokumentatsioonis, kuid parem on kõigepealt konsulteerida teenusepakkujaga või kutsuda installimiseks esindaja, makstes mitte väga suure summa, kuid saate teatud garantii tehtud töödele.

Kuidas ise antenni teha

Ise valmistamisel pole põhimõttelisi raskusi. Vaja on metalliga töötamise oskusi, jootekolbi hoidmise oskust, soovi ja täpsust.

Asendamatu tingimus on eranditult kõigi komponentide geomeetriliste mõõtmete range järgimine. Kõrgsageduslike seadmete geomeetrilised mõõtmed tuleb säilitada millimeetri täpsusega või täpsemalt. Iga kõrvalekalle põhjustab jõudluse halvenemist. Võimendus väheneb ja MIMO antennide vaheline side suureneb. Lõppkokkuvõttes signaali tugevdamise asemel see nõrgeneb.

Kahjuks pole täpsed geomeetrilised mõõtmed laialdaselt kättesaadavad. Erandina põhinevad võrgus saadaolevad materjalid mõne tehaseprojekti kordamisel, mida ei ole alati vajaliku täpsusega kopeeritud. Seetõttu ei tasu Internetis avaldatud diagrammidele, kirjeldustele ja meetoditele suuri lootusi panna.

Teisest küljest, kui eriti tugevat võimendust pole vaja, annab MIMO-antenn, mis on valmistatud iseseisvalt, vastavalt määratud mõõtmetele, siiski, kuigi mitte suurt, positiivset mõju.

Materjalide maksumus on madal ja oskuste olemasolul kuluv aeg pole ka liiga pikk. Lisaks ei tüüta keegi proovida mitut varianti ja valida katsetulemuste põhjal vastuvõetav.

Oma kätega 4G LTE MIMO antenni valmistamiseks vajate kaht absoluutselt tasast 0,2–0,5 mm paksust tsingitud teraslehte või veel parem, ühepoolset fooliumklaaskiudlaminaati. Ühte lehtedest kasutatakse helkuri (reflektori) ja teist aktiivelementide valmistamiseks. Modemiga ühendamise kaabli takistus peab olema 50 oomi (see on modemiseadmete standard).

Telerikaablit ei saa kasutada kahel põhjusel:

75-oomine takistus põhjustab modemi sisenditega mittevastavust;
suur paksus.

Samuti on vaja valida pistikud, mis peavad täpselt vastama modemi pistikutele.

Tähtis! Kui kasutatakse fooliummaterjali, tuleb aktiivelementide ja reflektori vaheline etteantud kaugus mõõta fooliumikihist.

Lisaks vajate väikest tükki 1–1,2 mm paksust vasktraati.

Valmistatud konstruktsioon tuleb asetada plastümbrisesse. Metalli ei saa kasutada, kuna sel viisil suletakse antenn elektromagnetilise varjega ja see ei tööta.

Märge! Enamik jooniseid ei viita mitte MIMO antennidele, vaid paneeliantennidele. Väliselt erinevad need selle poolest, et lihtsa paneelantenni külge tarnitakse üks kaabel ja MIMO jaoks on vaja kahte.

Kahe paneelantenni valmistamisel saate DIY MIMO 4G antenni mitmekesisuse versiooni.

Kokkuvõtteks võib öelda, et MIMO antenni valmistamine oma kätega ei ole väga keeruline ülesanne. Nõuetekohase hoolduse korral on täiesti võimalik saada töötav seade, säästes samal ajal raha. Mõnevõrra lihtsam on ise 3G antenni teha. Kaugpiirkondades, kus LTE levi veel puudub, võib see olla ainus võimalus ühenduse kiiruse parandamiseks.

Video

WiFi IEEE 802.11n standardil põhinev tehnoloogia.

Wi-Life annab lühikese ülevaate WiFi tehnoloogiast IEEE 802.11n .
Laiendatud teave meie jaoks videoväljaanded.

Esiteks WiFi 802.11n standardit toetavate seadmete põlvkond ilmus turule mitu aastat tagasi. MIMO tehnoloogia ( MIMO - mitu sisendit / mitu väljundit -mitu sisend/mitu väljund) on 802.11n tuum. See on raadiosüsteem, millel on mitu eraldi edastus- ja vastuvõtuteed. MIMO süsteeme kirjeldatakse saatjate ja vastuvõtjate arvu abil. WiFi 802.11n standard määratleb võimalike kombinatsioonide komplekti vahemikus 1x1 kuni 4x4.

Tüüpilise WiFi-võrgu kasutuselevõtu korral siseruumides, näiteks kontoris, töökojas, angaaris, haiglas, liigub raadiosignaal harva mööda saatja ja vastuvõtja vahelist lühimat teed seinte, uste ja muude takistuste tõttu. Enamikul sellistel keskkondadel on palju erinevaid pindu, mis peegeldavad raadiosignaali (elektromagnetlainet), nagu peegel peegeldab valgust. Pärast peegeldust moodustub algsest WiFi-signaalist mitu koopiat. Kui mitu WiFi-signaali koopiat liiguvad saatjast vastuvõtjani eri teid pidi, on esimene lühimat teed pidi suunduv signaal ja järgmised koopiad (või signaali peegeldunud kaja) saabuvad pikema aja tõttu veidi hiljem. teed. Seda nimetatakse mitmeteeliseks signaali levimiseks (multipath). Mitmekordse paljundamise tingimused muutuvad pidevalt, sest... Wi-Fi-seadmed liiguvad sageli (kasutaja käes on Wi-Fi-ga nutitelefon), häireid tekitavad erinevad objektid (inimesed, autod jne). Kui signaalid saabuvad erinevatel aegadel ja erinevate nurkade all, võib see põhjustada moonutusi ja võimalikku signaali sumbumist.

Oluline on meeles pidada, et WiFi 802.11 n MIMO toega ja suur hulk vastuvõtjaid võib vähendada mitmeteelisi efekte ja destruktiivseid häireid, kuid igal juhul on parem vähendada mitmeteelisi tingimusi kõikjal ja igal võimalusel. Üks olulisemaid punkte on hoida antennid võimalikult kaugel metallesemetest (eeskätt WiFi omni antennidest, millel on ringikujuline või mitmesuunaline kiirgusmuster).

Vajalik mõista selgelt, et mitte kõik Wi-Fi kliendid ja WiFi pääsupunktid ei ole MIMO vaatepunktist ühesugused.
Kliente on 1x1, 2x1, 3x3 jne. Näiteks mobiilseadmed, nagu nutitelefonid, toetavad enamasti MIMO-d 1x 1, mõnikord 1x 2. Selle põhjuseks on kaks peamist probleemi:
1. vajadus tagada madal energiatarbimine ja pikk aku kasutusiga,
2. raskused mitme piisava vahega antenni paigutamisel väikesesse pakendisse.
Sama kehtib ka muude mobiilseadmete kohta: tahvelarvutid, pihuarvutid jne.

Tippklassi sülearvutid toetavad üsna sageli juba kuni 3x3 MIMO-d (MacBook Pro jne).

Lähme Vaatame peamisi tüüpe MIMO WiFi-võrkudes.
Praegu jätame saatjate ja vastuvõtjate arvu üksikasjad välja. Oluline on mõista põhimõtet.

Esimene tüüp: Mitmekesisus WiFi-seadmes signaali vastuvõtmisel

Kui vastuvõtupunktis on vähemalt kaks ühendatud antennide mitmekesisusega vastuvõtjat,
siis on täiesti võimalik analüüsida iga vastuvõtja kõiki koopiaid, et valida parimad signaalid.
Lisaks saab nende signaalidega teha mitmesuguseid manipuleerimisi, kuid meid huvitab ennekõike
võimalus neid kombineerida MRC (Maximum Ratio Combined) tehnoloogia abil. MRC tehnoloogiat käsitletakse üksikasjalikumalt allpool.

Teine tüüp: Mitmekesisus signaali saatmisel WiFi-seadmesse

Kui saatmispunktis on ühendatud vähemalt kaks vahekaugusega antennidega WiFi-saatjat, on võimalik saata rühm identseid signaale, et suurendada teabe koopiate arvu, suurendada edastamise usaldusväärsust ja vähendada vajadust andmete uuesti saatmiseks raadiokanali kaotuse korral.

Kolmas tüüp: Signaalide ruumiline multipleksimine WiFi-seadmes
(signaali kombineerimine)

Kui saatmis- ja vastuvõtupunktis on ühendatud vähemalt kaks eraldatud antenniga WiFi saatjat, siis on võimalik saata erinevate signaalide kaudu erinevat infot, et luua võimalus sellised infovood virtuaalselt üheks ühendada. andmeedastuskanal, mille kogu läbilaskevõime ulatub üksikute voogude summani, millest see koosneb. Seda nimetatakse ruumiliseks multipleksimiseks. Kuid siin on äärmiselt oluline tagada kõigi lähtesignaalide kvaliteetse eraldamise võimalus, mis nõuab suurt SNR - signaali/müra suhe.

MRC tehnoloogia (maksimaalne suhe kombineeritud ) kasutatakse paljudes kaasaegsetes pääsupunktides Wi-Fi ettevõtte klass.
M.R.C. mille eesmärk on tõsta signaali taset suunas alates Wi-Fi klient WiFi 802.11 pääsupunkti.
Töö algoritm M.R.C. hõlmab kõigi otseste ja peegeldunud signaalide kogumist mitmele antennile ja vastuvõtjale mitme tee levimise ajal. Järgmine on spetsiaalne protsessor ( DSP ) valib igalt vastuvõtjalt parima signaali ja teostab kombinatsiooni. Tegelikult rakendab matemaatiline töötlemine virtuaalset faasinihet, et tekitada lisatavatele signaalidele positiivseid häireid. Seega on saadud kogusignaalil oluliselt paremad omadused kui kõigil algsetel.

M.R.C. võimaldab pakkuda tavavõrgus madala võimsusega mobiilseadmetele oluliselt paremaid töötingimusi Wi-Fi .

WiFi 802.11n süsteemides Mitmeteelise levimise eeliseid kasutatakse mitme raadiosignaali samaaegseks edastamiseks. Kõik need signaalid, mida nimetatakse " ruumilised voolud", saadetakse eraldi antennist eraldi saatja abil. Kuna antennide vahel on teatav vahemaa, liigub iga signaal vastuvõtjani veidi erinevat teed. Seda efekti nimetatakse " ruumiline mitmekesisus" Vastuvõtja on varustatud ka mitme antenniga, millel on oma eraldi raadiomoodulid, mis iseseisvalt dekodeerivad sissetulevaid signaale ja iga signaal kombineeritakse teiste vastuvõtvate raadiomoodulite signaalidega. Selle tulemusena võetakse korraga vastu mitu andmevoogu. See tagab oluliselt suurema läbilaskevõime kui varasemad 802.11 WiFi süsteemid, kuid nõuab ka 802.11n-toega klienti.

Nüüd süveneme sellesse teemasse veidi sügavamalt:
WiFi-seadmetes, millel on MIMO on võimalik jagada kogu sissetulev infovoog mitmeks erinevaks andmevooks, kasutades nende järgnevaks saatmiseks ruumilist multipleksimist. Erinevate voogude saatmiseks samal sageduskanalil kasutatakse mitut saatjat ja antenni. Üks võimalus seda visualiseerida on see, et mõne tekstifraasi saab edastada nii, et esimene sõna saadetakse ühe, teine teise saatja kaudu jne.
Loomulikult peab vastuvõttev pool toetama sama funktsionaalsust (MIMO), et täielikult isoleerida erinevad signaalid, need uuesti kokku panna ja kombineerida, kasutades jällegi ruumilist multipleksimist. Nii saame võimaluse taastada algne infovoog. Esitatud tehnoloogia võimaldab jagada suure andmevoo väiksemateks voogudeks ja edastada need üksteisest eraldi. Üldiselt võimaldab see raadiokeskkonda ja konkreetselt Wi-Fi jaoks eraldatud sagedusi tõhusamalt ära kasutada.

WiFi 802.11n tehnoloogia määratleb ka selle, kuidas saab MIMO-d kasutada SNR-i parandamiseks vastuvõtjas, kasutades edastuskiire kujundamist. Selle tehnika abil on võimalik juhtida iga antenni signaalide saatmise protsessi nii, et vastuvõetud signaali parameetrid vastuvõtjas paranevad. Teisisõnu, lisaks mitme andmevoo saatmisele saab kasutada mitut saatjat, et saavutada vastuvõtupunktis kõrgem SNR ja sellest tulenevalt ka kliendil suurem andmeedastuskiirus.
Märkida tuleb järgmisi asju:
1. Wi-Fi 802.11n standardis määratletud edastuskiire kujundamise protseduur nõuab koostööd vastuvõtjaga (tegelikult klientseadmega), et saada tagasisidet vastuvõtjas oleva signaali oleku kohta. Siin on vajalik selle funktsiooni tugi mõlemal pool kanalit - nii saatjal kui ka vastuvõtjal.
2. Selle protseduuri keerukuse tõttu ei toetatud edastuskiire kujundamist esimese põlvkonna 802.11n kiipides nii terminali kui ka pääsupunkti poolel. Praegu ei toeta ka enamik olemasolevaid kliendiseadmete kiipe seda funktsiooni.
3. Võrkude rajamiseks on lahendused Wi-Fi , mis võimaldavad teil pääsupunktide kiirgusmustrit täielikult juhtida, ilma et oleks vaja kliendiseadmetelt tagasisidet saada.

Pakume teadaannete saamiseks uute temaatiliste artiklite avaldamise või saidile uute materjalide ilmumise kohta.

Liituge meie grupiga

27.08.2015

Kindlasti on paljud tehnoloogiast juba kuulnud MIMO, viimastel aastatel on see sageli olnud täis reklaambrošüüre ja plakateid, eriti arvutipoodides ja ajakirjades. Aga mis on MIMO (MIMO) ja millega seda süüakse? Vaatame lähemalt.

MIMO tehnoloogia

MIMO (Multiple Input Multiple Output; mitu sisendit, mitu väljundit) on ruumilise signaali kodeerimise meetod, mis võimaldab suurendada kanali ribalaiust, mille puhul kasutatakse kahte või enamat antenni andmeedastuseks ja sama arvu antenne vastuvõtuks. Saate- ja vastuvõtuantennid on paigutatud nii kaugele, et saavutada minimaalne vastastikune mõju külgnevate antennide vahel. MIMO-tehnoloogiat kasutatakse Wi-Fi, WiMAX, LTE traadita sides võimsuse suurendamiseks ja sagedusriba tõhusamaks kasutamiseks. Tegelikult võimaldab MIMO edastada rohkem andmeid ühes sagedusalas ja etteantud sageduskoridoris, s.t. kiirust suurendada. See saavutatakse mitme saate- ja vastuvõtuantenni kasutamisega.

MIMO ajalugu

MIMO tehnoloogiat võib pidada üsna värskeks arenguks. Selle ajalugu algab 1984. aastal, mil registreeriti esimene patent selle tehnoloogia kasutamiseks. Ettevõttes toimus esialgne arendus ja uuringud Bell Laboratories, ja 1996. aastal ettevõte Airgo võrgud Ilmus esimene MIMO kiibistik nimega Tõeline MIMO. MIMO-tehnoloogia saavutas suurima arengu 21. sajandi alguses, mil Wi-Fi traadita võrgud ja 3G mobiilsidevõrgud hakkasid kiires tempos arenema. Ja nüüd kasutatakse MIMO-tehnoloogiat laialdaselt 4G LTE ja Wi-Fi 802.11b/g/ac võrkudes.

Mida MIMO tehnoloogia pakub?

Lõppkasutaja jaoks pakub MIMO oluliselt andmeedastuskiiruse tõusu. Sõltuvalt seadmete konfiguratsioonist ja kasutatavate antennide arvust saate kiirust suurendada kahe-, kolme- või kuni kaheksakordselt. Tavaliselt kasutavad traadita võrgud sama arvu saate- ja vastuvõtuantenne ning see on kirjutatud näiteks kui 2x2 või 3x3. Need. kui näeme MIMO 2x2 salvestust, tähendab see, et kaks antenni edastavad signaali ja kaks võtavad vastu. Näiteks Wi-Fi standardis üks 20 MHz laiune kanal annab läbilaskevõimeks 866 Mbps, samas kui 8x8 MIMO konfiguratsioon ühendab 8 kanalit, andes maksimaalseks kiiruseks umbes 7 Gbps. Sama kehtib ka LTE MIMO kohta – potentsiaalne kiiruse kasv mitu korda. MIMO täielikuks kasutamiseks LTE-võrkudes vajate , sest Reeglina ei ole sisseehitatud antennid piisavalt paigutatud ja annavad vähese efekti. Ja loomulikult peab tugijaamalt olema MIMO tugi.

MIMO toega LTE-antenn edastab ja võtab vastu signaale horisontaal- ja vertikaaltasandil. Seda nimetatakse polarisatsiooniks. MIMO-antennide eripäraks on kahe antennipistiku olemasolu ja sellest tulenevalt kahe juhtme kasutamine modemi/ruuteriga ühendamiseks.

Hoolimata asjaolust, et paljud ütlevad ja mitte ilma põhjuseta, et 4G LTE võrkude MIMO-antenn on tegelikult kaks antenni ühes, ei tohiks te arvata, et sellise antenni kasutamine kahekordistab kiirust. Nii saab see olla vaid teoreetiliselt, kuid praktikas ei ületa tava- ja MIMO-antenni erinevus 4G LTE võrgus 20-25%. Kuid sel juhul on olulisem stabiilne signaal, mida MIMO antenn suudab pakkuda.

WiFi on IEEE 802.11 standardil põhinevate juhtmevabade võrkude kaubamärk. Igapäevaelus kasutavad traadita võrgu kasutajad terminit "WiFi tehnoloogia", mis ei tähenda kaubamärgi nime, vaid IEEE 802.11 standardit.

WiFi-tehnoloogia võimaldab teil võrku juurutada ilma kaableid paigaldamata, vähendades sellega võrgu kasutuselevõtu kulusid. Tänu traadita võrgule saab teenindada piirkondi, kus kaablit ei saa vedada, näiteks õues ja ajaloolise väärtusega hoonetes.
Vastupidiselt levinud arvamusele, et WiFi on "kahjulik", on WiFi-seadmete kiirgus andmeedastuse ajal kaks suurusjärku (100 korda) väiksem kui mobiiltelefonil.

MIMO - (inglise keeles: Multiple Input Multiple Output) - andmeedastustehnoloogia, mis põhineb ruumilise multipleksimise kasutamisel mitme teabevoo samaaegseks edastamiseks ühe kanali kaudu, samuti mitmesuunalisel peegeldusel, mis tagab iga biti edastamise. teabe edastamine vastavale adressaadile väikese häirete ja andmete kadumise tõenäosusega.

Läbilaskevõime suurendamise probleemi lahendamine

Mõnede kõrgtehnoloogiate intensiivse arenguga suurenevad nõuded teistele. See põhimõte mõjutab otseselt sidesüsteeme. Kaasaegsete sidesüsteemide üks pakilisemaid probleeme on vajadus suurendada läbilaskevõimet ja andmeedastuskiirust. Võimsuse suurendamiseks on kaks traditsioonilist viisi: sagedusriba laiendamine ja kiirgusvõimsuse suurendamine.
Kuid bioloogilise ja elektromagnetilise ühilduvuse nõuete tõttu on kiirgusvõimsuse suurendamisele ja sagedusriba laiendamisele kehtestatud piirangud. Selliste piirangute korral sunnib ribalaiuse ja andmeedastuskiiruse puudumise probleem otsima selle lahendamiseks uusi tõhusaid meetodeid. Üks tõhusamaid meetodeid on nõrgalt korrelatsiooniga antennielementidega adaptiivsete antennimassiivide kasutamine. MIMO tehnoloogia põhineb sellel põhimõttel. Seda tehnoloogiat kasutavaid sidesüsteeme nimetatakse MIMO-süsteemideks (Multiple Input Multiple Output).

WiFi 802.11n standard on üks silmatorkavamaid näiteid MIMO tehnoloogia kasutamisest. Selle järgi võimaldab see hoida kiirust kuni 300 Mbit/s. Veelgi enam, varasem 802.11g standard võimaldas vaid 50 Mbit/s. Lisaks andmeedastuskiiruste suurendamisele võimaldab uus standard tänu MIMO-le ka paremat teeninduskvaliteeti madala signaalitugevusega piirkondades. 802.11n ei kasutata mitte ainult punkt-/mitmepunktisüsteemides (Point/Multipoint) – kõige levinum nišš WiFi-tehnoloogia kasutamiseks LAN-i (kohtvõrgu) korraldamiseks, vaid ka punkt-/punktiühenduste korraldamiseks, mida kasutatakse magistraalside korraldamiseks. kanalid mitme kiirusega sadu Mbit/s ja võimaldades andmeedastust kümnete kilomeetrite ulatuses (kuni 50 km).

WiMAX-standardil on ka kaks väljalaset, mis tutvustavad MIMO-tehnoloogiat kasutavatele kasutajatele uusi võimalusi. Esimene, 802.16e, pakub mobiilseid lairibateenuseid. See võimaldab edastada infot kiirusega kuni 40 Mbit/s suunaga tugijaamast kasutaja seadmesse. MIMO-d 802.16e-s peetakse siiski valikuks ja seda kasutatakse kõige lihtsamas konfiguratsioonis - 2x2. Järgmises versioonis peetakse 802,16 m MIMO-d kohustuslikuks tehnoloogiaks, võimalik on 4x4 konfiguratsioon. Antud juhul võib WiMAXi liigitada juba mobiilsidesüsteemideks, nimelt nende neljandaks põlvkonnaks (suure andmeedastuskiiruse tõttu), sest sellel on mitmeid mobiilsidevõrkudele omaseid omadusi: rändlus, üleandmine, kõneühendus. Mobiilse kasutamise korral on teoreetiliselt võimalik saavutada kiirus 100 Mbit/s. Fikseeritud versioonis võib kiirus ulatuda 1 Gbit/s.

Suurimat huvi pakub MIMO-tehnoloogia kasutamine mobiilsidesüsteemides. Seda tehnoloogiat on kasutatud alates kolmanda põlvkonna mobiilsidesüsteemidest. Näiteks UMTS-standardis Rel. 6 kasutatakse seda koos HSPA-tehnoloogiaga, mis toetab kiirust kuni 20 Mbit/s, ja Rel. 7 – HSPA+-ga, kus andmeedastuskiirus ulatub 40 Mbit/s. MIMO pole aga 3G-süsteemides veel laialdast kasutust leidnud.

Süsteemid, nimelt LTE, pakuvad ka MIMO kasutamist kuni 8x8 konfiguratsioonides. See võib teoreetiliselt võimaldada andmete edastamist tugijaamast abonendile kiirusega üle 300 Mbit/s. Teine oluline positiivne punkt on stabiilne ühenduse kvaliteet isegi raku serval. Sel juhul täheldatakse isegi tugijaamast märkimisväärsel kaugusel või kauges ruumis asudes andmeedastuskiiruse vaid mõningast langust.

Me elame digirevolutsiooni ajastul, kallis anonüümne. Enne kui jõuame mõne uue tehnoloogiaga harjuda, pakutakse meile juba igalt poolt veelgi uuemat ja arenenumat. Ja samal ajal kui me vaevleme mõtetes selle üle, kas see tehnoloogia aitab meil tõesti kiiremat internetti saada või hakatakse meid lihtsalt jälle raha otsima, arendavad disainerid praegu veelgi uuemat tehnoloogiat, mida hakatakse meile pakkuma praeguse tehnoloogia asemel. sõna otseses mõttes 2 aastat. See kehtib ka MIMO antennitehnoloogia kohta.

Mis tüüpi tehnoloogia on MIMO? Mitu sisendit Mitu väljundit – mitme sisendiga mitu väljundit. Esiteks on MIMO tehnoloogia terviklik lahendus ja puudutab enamat kui ainult antenne. Selle fakti paremaks mõistmiseks tasub teha väike ekskursioon mobiilside arengu ajalukku. Arendajate ees seisab ülesanne edastada ajaühikus suurem hulk infot, s.t. kiirust suurendada. Analoogiliselt veevarustusega - tarnige kasutajale suurem kogus vett ajaühiku kohta. Seda saame teha "toru läbimõõdu" suurendamisega või analoogia põhjal sidesagedusriba laiendamisega. Algselt oli GSM-standard kohandatud kõneliikluse jaoks ja selle kanali laius oli 0,2 MHz. Sellest piisas täiesti. Lisaks on probleem mitme kasutaja juurdepääsu tagamisel. Seda saab lahendada, jagades abonendid sageduse (FDMA) või aja järgi (TDMA). GSM kasutab mõlemat meetodit samaaegselt. Selle tulemusena on meil tasakaal võrgu maksimaalse võimaliku abonentide arvu ja kõneliikluse minimaalse võimaliku ribalaiuse vahel. Mobiilse interneti arenedes on sellest miinimumsagedusest saanud takistusriba kiiruse suurendamisel. Kaks GSM-platvormil põhinevat tehnoloogiat – GPRS ja EDGE – on saavutanud maksimaalse kiiruse 384 kBit/s. Kiiruse edasiseks suurendamiseks oli vaja laiendada Interneti-liikluse ribalaiust, kasutades samal ajal võimalusel GSM-infrastruktuuri. Selle tulemusena töötati välja UMTS-standard. Peamine erinevus on siin sagedusriba kohene laiendamine 5 MHz-ni ja mitme kasutaja juurdepääsu tagamiseks - CDMA koodipääsutehnoloogia kasutamine, mille puhul mitu abonenti tegutsevad samaaegselt samal sageduskanalil. Seda tehnoloogiat nimetati W-CDMA-ks, rõhutades, et see töötab lairiba. Seda süsteemi nimetati kolmanda põlvkonna süsteemiks - 3G, kuid samal ajal on see GSM-i lisand. Nii saime laia 5 MHz “toru”, mis võimaldas meil esialgu kiirust tõsta 2 Mbit/s-ni.

Kuidas muidu saame kiirust suurendada, kui meil pole võimalust “toru läbimõõtu” veelgi suurendada? Saame voolu paralleelselt mitmeks osaks, saata iga osa läbi eraldi väikese toru ja seejärel ühendada need eraldi voolud vastuvõtuotsas üheks laiaks vooluks. Lisaks sõltub kiirus kanalis esinevate vigade tõenäosusest. Seda tõenäosust redundantse kodeerimise, veaparanduse ja raadiosignaali moduleerimise täiustatud meetodite kasutamisega vähendades saame ka kiirust suurendada. Kõiki neid arendusi (koos "toru" laiendamisega, suurendades kandjate arvu kanali kohta) kasutati järjekindlalt UMTS-standardi edasisel täiustamisel ja nimetati HSPA-ks. See ei asenda W-CDMA-d, vaid selle põhiplatvormi pehme ja kõva versiooniuuendus.

Rahvusvaheline konsortsium 3GPP töötab välja 3G standardeid. Tabelis on kokku võetud selle standardi erinevate väljaannete mõned funktsioonid:

3G HSPA kiirus ja peamised tehnoloogilised omadused
3GPP väljalase	Tehnoloogiad	Allalingi kiirus (MBPS)	Üleslingi kiirus (MBPS)
Rel 6	HSPA	14.4	5.7
Suht 7	HSPA+ 5 MHz, 2x2 MIMO allalüli	28	11
Suht 8	DC-HSPA+ 2x5 MHz, 2x2 MIMO allalüli	42	11
Rel 9	DC-HSPA+ 2x5 MHz, 2x2 MIMO allalüli, 2x5 MHz üleslüli	84	23
Suht 10	MC-HSPA+ 4x5 MHz, 2x2 MIMO allalüli, 2x5 MHz üleslüli	168	23
Suht 11	MC-HSPA+ 8x5 MHz 2x2/4x4 MIMO allalüli, 2x5 MHz 2x2 MIMO üleslüli	336 - 672	70

4G LTE tehnoloogia on lisaks 3G võrkudega tagasiühilduvusele, mis võimaldas tal WiMAXi üle domineerida, tulevikus saavutada veelgi suuremaid kiirusi, kuni 1 Gbit/s ja rohkem. Siin kasutatakse digitaalse voo edastamiseks õhuliidesesse veelgi arenenumaid tehnoloogiaid, näiteks OFDM modulatsiooni, mis integreerub väga hästi MIMO tehnoloogiaga.

Mis on siis MIMO? Voogu paralleelses mitmesse kanalisse, saate neid saata erinevatel viisidel läbi mitme antenni "üle õhu" ja vastu võtta samade sõltumatute antennidega vastuvõtupoolel. Nii saame mitu sõltumatut "toru" üle õhuliidese sõiduradasid laiendamata. See on peamine idee MIMO. Kui raadiolained levivad raadiokanalis, täheldatakse selektiivset tuhmumist. See on eriti märgatav tihedates linnapiirkondades, kui abonent on liikvel või kärje teeninduspiirkonna servas. Iga ruumilise "toru" pleekimine ei toimu üheaegselt. Seega, kui edastame sama informatsiooni kahe MIMO kanali kaudu väikese viivitusega, olles eelnevalt sellele spetsiaalse koodi peale pannud (Alamuoti meetod, maagiline ruutkoodi superpositsioon), saame kaotatud sümbolid vastuvõtval poolel taastada, mis on samaväärne signaali-signaali suhte parandamine.müra kuni 10-12 dB. Selle tulemusena suurendab see tehnoloogia taas kiirust. Tegelikult on see ammu tuntud mitmekesisuse vastuvõtt (Rx Diversity), mis on orgaaniliselt MIMO-tehnoloogiasse sisse ehitatud.

Lõppkokkuvõttes peame mõistma, et MIMO-d tuleb toetada nii baasil kui ka meie modemil. Tavaliselt on 4G-s MIMO kanalite arv kahekordne - 2, 4, 8 (Wi-Fi süsteemides on levinud kolme kanaliga 3x3 süsteem) ja on soovitatav, et nende arv langeks kokku nii baasil kui ka modemil. . Seetõttu määratakse selle fakti parandamiseks MIMO vastuvõtu∗edastuskanalitega - 2x2 MIMO, 4x4 MIMO jne. Siiani tegeleme peamiselt 2x2 MIMO-ga.

Milliseid antenne kasutatakse MIMO-tehnoloogias? Need on tavalised antennid, neid peab lihtsalt olema kaks (2x2 MIMO jaoks). Kanalite eraldamiseks kasutatakse ortogonaalset, nn X-polarisatsiooni. Sel juhul nihutatakse iga antenni polarisatsiooni vertikaali suhtes 45° ja üksteise suhtes 90°. See polarisatsiooninurk seab mõlemad kanalid võrdsetele tingimustele, kuna antennide horisontaalse/vertikaalse orientatsiooni korral saaks üks kanalitest maapinna mõjul paratamatult suurema sumbumise. Samas võimaldab 90° polarisatsiooninihe antennide vahel kanaleid üksteisest lahti siduda vähemalt 18-20 dB võrra.

MIMO jaoks vajame teie ja mina kahe antennisisendiga ja kahe katuseantenniga modemit. Siiski jääb küsimus, kas seda tehnoloogiat tugijaamas toetatakse. 4G LTE ja WiMAX standardites on selline tugi saadaval nii abonendiseadmete küljel kui ka baasil. 3G-võrgus pole kõik nii lihtne. Võrgus töötab juba tuhandeid seadmeid, mis ei toeta MIMO-d, mille puhul selle tehnoloogia kasutuselevõtul on vastupidine efekt – võrgu läbilaskevõime väheneb. Seetõttu ei kiirusta operaatorid veel MIMO universaalset rakendamist 3G-võrkudes. Selleks, et baas võimaldaks tellijatele suurt kiirust, peab sellel endal olema hea transport, s.t. sinna tuleb ühendada “paks toru”, soovitavalt valguskiud, mis samuti alati nii ei ole. Seetõttu on 3G võrkudes MIMO tehnoloogia praegu lapsekingades ja arendusjärgus, seda testivad nii operaatorid kui ka kasutajad ning viimane ei ole alati edukas. Seetõttu peaksite MIMO-antennidele tuginema ainult 4G-võrkudes. Kärje teeninduspiirkonna servas saab kasutada suure võimendusega antenne, näiteks peegelantenne, mille jaoks on MIMO-toitel juba kaubanduslikult saadaval

Wi-Fi-võrkudes on MIMO-tehnoloogia fikseeritud IEEE 802.11n ja IEEE 802.11ac standardites ning seda toetavad juba paljud seadmed. Kuigi me näeme 2x2 MIMO tehnoloogia jõudmist 3G-4G võrkudesse, ei istu arendajad paigal. Juba töötatakse välja 64x64 MIMO tehnoloogiaid koos adaptiivse kiirgusmustriga nutikate antennidega. Need. kui liigume diivanilt tugitooli või läheme kööki, märkab meie tahvelarvuti seda ja keerab sisseehitatud antenni kiirgusmustri soovitud suunas. Kas kellelgi on seda saiti sel ajal vaja?

MIMO(Multiple Input Multiple Output – multiple input multiple output) on traadita sidesüsteemides (WIFI, mobiilsidevõrgud) kasutatav tehnoloogia, mis võimaldab oluliselt parandada süsteemi spektraalset efektiivsust, maksimaalset andmeedastuskiirust ja võrgu läbilaskevõimet. Peamine viis ülaltoodud eeliste saavutamiseks on andmete edastamine allikast sihtkohta mitme raadioühenduse kaudu, kust tehnoloogia oma nime saab. Vaatleme selle probleemi tausta ja selgitame välja peamised põhjused, mis viisid MIMO-tehnoloogia laialdase kasutamiseni.

Vajadus kiirete ühenduste järele, mis pakuvad kõrget tõrketaluvusega kvaliteetset teenust (QoS), kasvab aasta-aastalt. Seda hõlbustab oluliselt selliste teenuste nagu VoIP (), VoD () jne tekkimine. Enamik traadita tehnoloogiaid ei võimalda aga pakkuda abonentidele leviala servas kvaliteetset teenust. Mobiilside- ja muudes traadita sidesüsteemides langeb ühenduse kvaliteet ja saadaolev andmeedastuskiirus kiiresti (BTS-i kauguse suurenedes). Samal ajal langeb ka teenuste kvaliteet, mis viib lõpuks selleni, et kogu võrgu raadio levialas ei ole võimalik kvaliteetseid reaalajas teenuseid pakkuda. Selle probleemi lahendamiseks võite proovida paigaldada tugijaamad võimalikult tihedalt ja korraldada sisemine levi kõigis madala signaalitasemega kohtades. See nõuab aga olulisi rahalisi kulutusi, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa teenuse maksumuse tõusu ja konkurentsivõime languse. Seega on selle probleemi lahendamiseks vaja originaalset uuendust, mis võimalusel kasutab praegust sagedusvahemikku ega nõua uute võrgurajatiste ehitamist.

Raadiolainete levimise tunnused

MIMO-tehnoloogia tööpõhimõtete mõistmiseks tuleb silmas pidada üldisi kosmoses. Erinevate traadita raadiosüsteemide kiirgavad lained vahemikus üle 100 MHz käituvad paljuski nagu valguskiired. Kui raadiolained puutuvad levimise ajal kokku mis tahes pinnaga, siis olenevalt takistuse materjalist ja suurusest osa energiast neeldub, osa läbib ja ülejäänu peegeldub. Neeldunud, peegeldunud ja edastatud energia osakaalu suhet mõjutavad paljud välistegurid, sealhulgas signaali sagedus. Veelgi enam, peegeldunud ja edastatav signaalienergia võib muuta selle edasise levimise suunda ning signaal ise jaguneb mitmeks laineks.

Ülaltoodud seaduste kohaselt leviv signaal allikast vastuvõtjani jaguneb pärast arvukate takistustega kokku puutumist paljudeks laineteks, millest ainult osa jõuab vastuvõtjani. Iga vastuvõtjani jõudev laine moodustab nn signaali levimise tee. Veelgi enam, kuna erinevad lained peegelduvad erineva arvu takistustelt ja läbivad erinevaid vahemaid, on erinevatel radadel erinevad teed.

Tihedas linnakeskkonnas tekib suure hulga takistuste tõttu nagu hooned, puud, autod jne väga sageli olukord, kus MS ja tugijaama antennide (BTS) vahel puudub otsenähtavus. Sel juhul on ainus võimalus signaali jõudmiseks vastuvõtjani peegeldunud lainete kaudu. Kuid nagu eespool märgitud, ei ole korduvalt peegeldunud signaalil enam algset energiat ja see võib jõuda hilja. Erilisi raskusi tekitab ka asjaolu, et objektid ei püsi alati paigal ning olukord võib aja jooksul oluliselt muutuda. See tõstatab probleemi – ühe traadita sidesüsteemide olulisemaid probleeme.

Mitmesuunaline levik – probleem või eelis?

Signaalide mitmeteelise leviku vastu võitlemiseks kasutatakse mitmeid erinevaid lahendusi. Üks levinumaid tehnoloogiaid on Receive Diversity - . Selle olemus seisneb selles, et signaali vastuvõtmiseks ei kasutata mitte ühte, vaid mitut antenni (tavaliselt kahte, harvemini nelja), mis asuvad üksteisest kaugel. Seega on vastuvõtjal edastatud signaalist mitte üks, vaid kaks koopiat, mis saabusid erineval viisil. See võimaldab koguda algsest signaalist rohkem energiat, sest ühe antenni poolt vastuvõetud laineid ei pruugi teine vastu võtta ja vastupidi. Samuti võivad signaalid, mis saabuvad ühe antenni faasist välja, jõuda teise antenni faasis. Seda raadioliidese disaini võib nimetada ühe sisendiga mitme väljundiks (SIMO), erinevalt standardsest ühe sisendi ühe väljundi (SISO) disainist. Võib kasutada ka vastupidist lähenemist: kui edastamiseks kasutatakse mitut antenni ja vastuvõtuks ühte. See suurendab ka vastuvõtja poolt vastuvõetud algse signaali koguenergiat. Seda vooluahelat nimetatakse mitme sisendiga ühe väljundiks (MISO). Mõlemas skeemis (SIMO ja MISO) on tugijaama poolele paigaldatud mitu antenni, sest Antenni mitmekesisust on mobiilseadmes keeruline rakendada piisavalt suure vahemaa tagant ilma lõppseadme enda suurust suurendamata.

Täiendava arutluskäigu tulemusena jõuame skeemini Multiple Input Multiple Output (MIMO). Sel juhul on edastamiseks ja vastuvõtmiseks paigaldatud mitu antenni. Kuid erinevalt ülaltoodud skeemidest võimaldab see mitmekesisuse skeem mitte ainult võidelda mitmeteelise signaali levimisega, vaid ka saada täiendavaid eeliseid. Kasutades edastamiseks ja vastuvõtmiseks mitut antenni, saab igale saate-/vastuvõtuantennipaarile määrata teabe edastamiseks eraldi tee. Sel juhul teostavad mitmekesine vastuvõtt ülejäänud antennid ja see antenn toimib ka lisaantennina muude edastusteede jaoks. Tänu sellele on teoreetiliselt võimalik andmeedastuskiirust suurendada nii mitu korda, kui kasutatakse lisaantenne. Siiski seab iga raadiotee kvaliteet olulise piirangu.

Kuidas MIMO töötab

Nagu eespool märgitud, on MIMO-tehnoloogia korraldamiseks vaja saate- ja vastuvõtupoolele paigaldada mitu antenni. Tavaliselt paigaldatakse süsteemi sisendisse ja väljundisse võrdne arv antenne, kuna sel juhul saavutatakse maksimaalne andmeedastuskiirus. Antennide arvu näitamiseks vastuvõtul ja edastamisel koos MIMO-tehnoloogia nimega mainitakse tavaliselt tähist “AxB”, kus A on antennide arv süsteemi sisendis ja B on väljundis. Sel juhul tähendab süsteem raadioühendust.

MIMO tehnoloogia nõuab mõningaid muudatusi saatja struktuuris võrreldes tavaliste süsteemidega. Vaatleme vaid üht võimalikku ja lihtsaimat viisi MIMO-tehnoloogia korraldamiseks. Kõigepealt on vaja edastuspoolel voojagajat, mis jagab edastamiseks mõeldud andmed mitmeks väikese kiirusega alamvoogudeks, mille arv sõltub antennide arvust. Näiteks MIMO 4x4 ja sisendandmeedastuskiirusega 200 Mbit/s korral loob jagaja 4 voogu, igaüks 50 Mbit/s. Järgmisena tuleb kõik need vood edastada oma antenni kaudu. Tavaliselt paigaldatakse ülekandeantennid teatud ruumilise eraldatusega, et anda võimalikult palju peegelduste tagajärjel tekkivaid valesignaale. Ühel võimalikust MIMO-tehnoloogia korraldamise viisist edastatakse signaal igalt antennilt erineva polarisatsiooniga, mis võimaldab selle vastuvõtmisel tuvastada. Lihtsamal juhul osutub aga iga edastatud signaali märgistatuks edastusmeediumi enda poolt (ajaviivitus ja muud moonutused).

Vastuvõtupoolel võtavad raadioeetrist signaali vastu mitu antenni. Veelgi enam, vastuvõtupoole antennid on paigaldatud ka teatud ruumilise mitmekesisusega, tagades sellega mitmekesise vastuvõtu, millest varem juttu oli. Vastuvõetud signaalid jõuavad vastuvõtjatesse, mille arv vastab antennide ja edastusteede arvule. Lisaks võtab iga vastuvõtja signaale kõigist süsteemi antennidest. Kõik need liitjad eraldavad koguvoolust ainult selle tee signaalienergia, mille eest ta vastutab. Ta teeb seda kas vastavalt mõnele etteantud atribuudile, mis anti igale signaalile, või analüüsides viivitust, sumbumist, faasinihet, st. levikandja moonutuste või sõrmejälgede kogum. Olenevalt süsteemi tööpõhimõttest (Bell Laboratories Layered Space-Time – BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC) jne) võib edastatud signaali teatud aja möödudes korrata või väikese viivitusega edastada muude kaudu. antennid.

MIMO-süsteemis võib esineda ebatavaline nähtus, et MIMO-süsteemi andmeedastuskiirus võib väheneda, kui signaaliallika ja vastuvõtja vahel on nähtavus. See on peamiselt tingitud moonutuste raskuse vähenemisest ümbritsevas ruumis, mis tähistab kõiki signaale. Selle tulemusena muutub vastuvõtvas otsas signaalide eraldamine keeruliseks ja need hakkavad üksteist mõjutama. Seega, mida kõrgem on raadioühenduse kvaliteet, seda vähem saab MIMO-st kasu.

Mitme kasutaja MIMO (MU-MIMO)

Eelpool käsitletud raadioside korraldamise põhimõte viitab nn Single user MIMO-le (SU-MIMO), kus on ainult üks teabe saatja ja vastuvõtja. Sel juhul saavad nii saatja kui ka vastuvõtja oma tegevust selgelt kooskõlastada ning samas pole üllatusfaktorit, kui eetrisse võivad ilmuda uued kasutajad. See skeem sobib üsna hästi väikeste süsteemide jaoks, näiteks kodukontoris kahe seadme vahelise suhtluse korraldamiseks. Omakorda on enamus süsteeme, nagu WI-FI, WIMAX, mobiilsidesüsteemid mitme kasutajaga, s.t. neis on üks keskus ja mitu kaugobjekti, millest igaühega on vaja raadioühendust korraldada. Seega tekib kaks probleemi: ühelt poolt peab tugijaam edastama signaali paljudele abonentidele sama antennisüsteemi kaudu (MIMO levi) ja samal ajal vastu võtma signaali samade antennide kaudu mitmelt abonendilt (MIMO MAC - mitu juurdepääsukanalit).

Üleslingi suunas - MS-st BTS-i - edastavad kasutajad oma teavet samaaegselt samal sagedusel. Sel juhul tekib tugijaama jaoks raskusi: on vaja eraldada signaalid erinevatelt abonentidelt. Üks võimalikke viise selle probleemiga võitlemiseks on ka lineaarne töötlemismeetod, mis hõlmab edastatava signaali eeledastust. Selle meetodi kohaselt korrutatakse algne signaal maatriksiga, mis koosneb koefitsientidest, mis peegeldavad teiste abonentide häireid. Maatriks koostatakse raadio hetkeolukorra põhjal: abonentide arv, edastuskiirused jne. Seega on signaal enne edastamist allutatud moonutustele, mis on vastupidised sellele, mida see raadioedastuse ajal kohtab.

Allalingis - suund BTS-st MS-i, tugijaam edastab signaale samaaegselt samal kanalil mitmele abonendile korraga. See toob kaasa asjaolu, et ühe abonendi jaoks edastatav signaal mõjutab kõigi teiste signaalide vastuvõttu, s.t. esineb häireid. Võimalikud võimalused selle probleemiga võitlemiseks on määrdunud paberi kodeerimistehnoloogia kasutamine või rakendamine. Vaatame määrdunud paberi tehnoloogiat lähemalt. Selle tööpõhimõte põhineb raadiolainete hetkeseisu ja aktiivsete abonentide arvu analüüsil. Ainus (esimene) abonent edastab oma andmed tugijaama ilma oma andmeid kodeerimata või muutmata, sest teised abonendid ei sega. Teine tellija hakkab kodeerima, st. muutke oma signaali energiat, et mitte segada esimest ega avaldada oma signaali esimesest mõjule. Seda põhimõtet järgivad ka süsteemi hilisemad liitujad ning lähtutakse aktiivsete abonentide arvust ja nende edastatavate signaalide mõjust.

MIMO rakendamine

Viimasel kümnendil on MIMO-tehnoloogia olnud üks olulisemaid viise traadita sidesüsteemide läbilaskevõime ja võimsuse suurendamiseks. Vaatame mõningaid näiteid MIMO kasutamisest erinevates sidesüsteemides.

WiMAX-standardil on ka kaks väljalaset, mis tutvustavad MIMO-tehnoloogiat kasutavatele kasutajatele uusi võimalusi. Esimene, 802.16e, pakub mobiilseid lairibateenuseid. See võimaldab edastada infot kiirusega kuni 40 Mbit/s suunaga tugijaamast abonendiseadmetesse. MIMO-d 802.16e-s peetakse siiski valikuks ja seda kasutatakse kõige lihtsamas konfiguratsioonis - 2x2. Järgmises versioonis peetakse 802,16 m MIMO-d kohustuslikuks tehnoloogiaks, võimalik on 4x4 konfiguratsioon. Antud juhul võib WiMAXi liigitada juba mobiilsidesüsteemideks, nimelt nende neljandaks põlvkonnaks (suure andmeedastuskiiruse tõttu), sest sellel on mitmeid mobiilsidevõrkudele omaseid omadusi: kõneühendused. Mobiilse kasutamise korral on teoreetiliselt võimalik saavutada kiirus 100 Mbit/s. Fikseeritud versioonis võib kiirus ulatuda 1 Gbit/s.

Suurimat huvi pakub MIMO-tehnoloogia kasutamine mobiilsidesüsteemides. Seda tehnoloogiat on kasutatud alates kolmanda põlvkonna mobiilsidesüsteemidest. Näiteks standardis Rel. 6 kasutatakse seda koos HSPA-tehnoloogiaga, mis toetab kiirust kuni 20 Mbit/s, ja Rel. 7 – HSPA+-ga, kus andmeedastuskiirus ulatub 40 Mbit/s. MIMO pole aga 3G-süsteemides veel laialdast kasutust leidnud.

Süsteemid, nimelt LTE, pakuvad ka MIMO kasutamist kuni 8x8 konfiguratsioonides. See võib teoreetiliselt võimaldada andmete edastamist tugijaamast abonendile kiirusega üle 300 Mbit/s. Teine oluline positiivne punkt on stabiilne ühenduse kvaliteet isegi servas. Sel juhul täheldatakse isegi tugijaamast märkimisväärsel kaugusel või kauges ruumis asudes andmeedastuskiiruse vaid mõningast langust.

Seega leiab MIMO-tehnoloogia rakendust peaaegu kõigis traadita andmeedastussüsteemides. Pealegi pole selle potentsiaal ammendatud. Juba töötatakse välja uusi antenni konfiguratsioonivõimalusi, kuni 64x64 MIMO. See võimaldab meil tulevikus saavutada veelgi suuremaid andmeedastuskiirusi, võrgu läbilaskevõimet ja spektraalset efektiivsust.

WiFi on IEEE 802.11 standardil põhinevate juhtmevabade võrkude kaubamärk. Igapäevaelus kasutavad traadita võrgu kasutajad terminit "WiFi tehnoloogia", mis viitab mittekaubanduslikule...

Arvestades uute MU-MIMO tehnoloogiat toetavate juhtmeta seadmete väljalaskmist, eriti UniFi AC HD (UAP-AC-HD) väljundiga, on vaja selgitada, mis see on ja miks vana riistvara seda tehnoloogiat ei toeta. .

Mis on 802.11ac?

802.11ac standard on traadita tehnoloogia ümberkujundamine, mis asendas eelmise põlvkonna 802.11n standardi kujul.

802.11n tulek, nagu varem eeldati, pidi võimaldama ettevõtetel seda tehnoloogiat laialdaselt kasutada alternatiivina tavapärasele juhtmega ühendusele kohtvõrgus (LAN) töötamiseks.

802.11ac on juhtmeta tehnoloogiate arendamise edasine etapp. Teoreetiliselt võib uus standard pakkuda andmeedastuskiirust kuni 6,9 Gbit/s 5 GHz sagedusalas. See on 11,5 korda suurem kui 802.11n andmeedastusulatus.

Uus standard on saadaval kahes versioonis: Wave 1 ja Wave 2. Allpool näete kehtivate standardite võrdlustabelit.

Mis vahe on lainel 1 ja lainel 2?

802.11ac Wave 1 tooted on olnud turul saadaval umbes 2013. aasta keskpaigast. Standardi uus redaktsioon põhineb standardi eelmisel versioonil, kuid sisaldab mõningaid väga olulisi muudatusi, nimelt:

Suurenenud jõudlus 1,3 Gbitilt 2,34 Gbitile;
Lisatud mitme kasutaja MIMO (MU-MIMO) tugi;
Lubatud on laiad kanalid 160 MHz;
Neljas ruumiline voog (Spatial Stream) suurema jõudluse ja stabiilsuse tagamiseks;
Rohkem kanaleid 5 GHz sagedusalas;

Mida Wave 2 täiustused tegeliku kasutaja jaoks täpselt teevad?

Suurenenud läbilaskevõime avaldab positiivset mõju rakendustele, mis on tundlikud võrgu ribalaiuse ja latentsuse suhtes. See on eelkõige voogedastuskõne ja videosisu edastamine, samuti võrgutiheduse suurendamine ja klientide arvu suurendamine.

MU-MIMO pakub tohutuid võimalusi asjade interneti (IoT) arendamiseks, kui üks kasutaja saab ühendada mitu seadet korraga.

MU-MIMO tehnoloogia võimaldab mitut samaaegset allavoolu, pakkudes samaaegset teenust mitmele seadmele, mis parandab üldist võrgu jõudlust. MU-MIMO avaldab positiivset mõju ka latentsusele, võimaldades kiiremaid ühendusi ja kiiremat üldist kliendikogemust. Lisaks võimaldavad tehnoloogia funktsioonid ühendada võrku veelgi suurema arvu samaaegseid kliente kui standardi eelmises versioonis.

Kanali laiuse 160 MHz kasutamine eeldab teatud tingimuste täitmist (väike võimsus, madal müratase jne), kuid kanal võib suure andmemahu edastamisel jõudlust tohutult suurendada. Võrdluseks võib tuua, et 802.11n suudab pakkuda kanali kiirust kuni 450 Mbps, uuem 802.11ac Wave 1 kuni 1,3 Gbps, samas kui 802.11ac Wave 2 160 MHz kanaliga võib pakkuda kanali kiirust umbes 2,3 Gbps.

Standardi eelmises põlvkonnas oli lubatud kasutada 3 transiiveri antenni, uus redaktsioon lisab 4. voo. See muudatus suurendab ühenduse ulatust ja stabiilsust.

Kogu maailmas kasutatakse 5 GHz sagedusalas 37 kanalit. Mõnes riigis on kanalite arv piiratud, teistes mitte. 802.11ac Wave 2 võimaldab kasutada rohkem kanaleid, mis suurendab samaaegsete seadmete arvu ühes kohas. Lisaks on laiade 160 MHz kanalite jaoks vaja rohkem kanaleid.

Kas 802.11ac Wave 2-s on uusi kanalikiirusi?

Uus standard pärib esimese väljalaskega kasutusele võetud standardid. Nagu varemgi, sõltub kiirus voogude arvust ja kanali laiusest. Maksimaalne modulatsioon jäi muutumatuks – 256 QAM.

Kui varem nõudis kanali kiirus 866,6 Mbit 2 voogu ja kanali laius 80 MHz, siis nüüd saab selle kanali kiiruse saavutada ainult ühe voo abil, suurendades samal ajal kanali kiirust kahe võrra - 80 MHz-lt 160 MHz-le.

Nagu näha, pole põhimõttelisi muudatusi toimunud. Seoses 160 MHz kanalite toega on kasvanud ka maksimaalsed kanalite kiirused - kuni 2600 Mbit.

Praktikas on tegelik kiirus ligikaudu 65% kanali kiirusest (PHY Rate).

Kasutades 1 voogu, 256 QAM modulatsiooni ja 160 MHz kanalit, saate saavutada reaalse kiiruse umbes 560 Mbit/s. Vastavalt sellele annavad 2 voogu vahetuskiiruseks ~1100 Mbit/s, 3 voogu – 1,1-1,6 Gbit/s.

Milliseid ribasid ja kanaleid 802.11ac Wave2 kasutab?

Praktikas töötavad Waves 1 ja Waves 2 ainult 5 GHz sagedusalas. Sagedusvahemik sõltub piirkondlikest piirangutest, reeglina kasutatakse vahemikku 5,15-5,35 GHz ja 5,47-5,85 GHz.

USA-s on 5 GHz traadita võrkude jaoks eraldatud sagedusala 580 MHz.

802.11ac, nagu varemgi, saab kasutada kanaleid sagedustel 20 ja 40 MHz, samas kui hea jõudluse saab saavutada ainult 80 MHz või 160 MHz abil.

Kuna praktikas ei ole alati võimalik kasutada pidevat 160 MHz sagedusala, näeb standard ette 80+80 MHz režiimi, mis jagab 160 MHz sagedusala 2 erinevaks ribaks. Kõik see lisab rohkem paindlikkust.

Pange tähele, et 802.11ac standardkanalid on 20/40/80 MHz.

Miks on 802.11ac kaks lainet?

IEEE rakendab standardeid tehnoloogia arenedes lainetena. See lähenemisviis võimaldab tööstusel uusi tooteid viivitamatult välja anda, ootamata konkreetse funktsiooni valmimist.

Esimene 802.11ac laine andis võrreldes 802.11n-ga olulise parenduse ja pani aluse edasisele arengule.

Millal peaksime ootama 802.11ac Wave 2 toetavaid tooteid?

Esialgsete analüütikute prognooside kohaselt pidid esimesed tarbijaklassi tooted müügile jõudma 2015. aasta keskel. Kõrgema taseme ettevõtete ja operaatorite lahendused tulevad tavaliselt välja 3-6-kuulise hilinemisega, nagu see oli standardi esimese lainega.

Mõlemad klassid, nii tarbija- kui ka kommertsklassid, avaldatakse tavaliselt enne, kui WFA (Wi-Fi Alliance) hakkab sertifikaate väljastama (2016. aasta teine pool).

2017. aasta veebruari seisuga ei ole 802.11ac W2 toetavate seadmete arv nii suur, kui tahaksime. Eriti Mikrotikist ja Ubiquitist.

Kas Wave 2 seadmed erinevad Wave 1-st oluliselt?

Uue standardi puhul jätkub eelmiste aastate üldine trend - nutitelefone ja sülearvuteid toodetakse 1-2 vooga, 3 voogu on mõeldud nõudlikumaks tööks. Standardi täieliku funktsionaalsuse juurutamisel kõigis seadmetes pole praktilist mõtet.

Kas Wave 1 seadmed ühilduvad Wave 2-ga?

Esimene laine võimaldab 3 voogu ja kanalit kuni 80 MHz; selle osa jaoks on kliendiseadmed ja pääsupunktid täielikult ühilduvad.

Teise põlvkonna funktsioonide (160 MHz, MU-MIMO, 4 voogu) rakendamiseks peavad nii klientseade kui ka pääsupunkt toetama uut standardit.

Järgmise põlvkonna pääsupunktid ühilduvad 802.11ac Wave 1, 802.11n ja 802.11a klientseadmetega.

Seega ei ole võimalik kasutada teise põlvkonna adapteri lisavõimalusi esimese põlvkonna punktiga ja vastupidi.

Mis on MU-MIMO ja mida see teeb?

MU-MIMO on lühend sõnadest "multiuser multiple input, multiple output". Tegelikult on see teise laine üks peamisi uuendusi.

Et MU-MIMO töötaks, peavad klient ja AP seda toetama.

Lühidalt, pääsupunkt võib saata andmeid korraga mitmele seadmele, samas kui varasemad standardid lubasid andmeid saata korraga ainult ühele kliendile.

Tegelikult on tavaline MIMO SU-MIMO, st. SingleUser, ühe kasutaja MIMO.

Vaatame näidet. Seal on 3 vooga punkt (3 ruumilist voogu / 3SS) ja sellega on ühendatud 4 klienti: 1 klient 3SS toega, 3 klienti 1SS toega.

Pöörduspunkt jaotab aja kõigi klientide vahel võrdselt. Esimese kliendiga töötades kasutab punkt 100% oma võimalusi, kuna klient toetab ka 3SS-i (MIMO 3x3).

Ülejäänud 75% ajast töötab punkt kolme kliendiga, millest igaüks kasutab ainult ühte lõime (1 SS) kolmest saadaolevast. Samal ajal kasutab pääsupunkt vaid 33% oma võimalustest. Mida rohkem selliseid kliente, seda väiksem on efektiivsus.

Konkreetses näites on kanali keskmine kiirus 650 Mbit:

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

Praktikas tähendab see keskmist kiirust umbes 420 Mbit, võimalikust 845 Mbitist.

Vaatame nüüd näidet MU-MIMO kasutamisest. Meil on punkt, mis toetab standardi teist põlvkonda, kasutades MIMO 3x3, kanali kiirus jääb muutumatuks - 1300 Mbit kanali laiuse korral 80 MHz. Need. Samal ajal saavad kliendid, nagu varemgi, kasutada mitte rohkem kui 3 kanalit.

Klientide koguarv on nüüd 7 ja pääsupunkt on jaganud need kolme rühma:

üks 3SS klient;
kolm 1SS klienti;
üks 2SS klient + üks 1SS;
üks 3SS klient;

Tulemuseks on AP võimaluste 100% rakendamine. Esimese grupi klient kasutab kõiki 3 voogu, teise grupi kliendid ühte kanalit ja nii edasi. Kanali keskmine kiirus on 1300 Mbit. Nagu näete, oli toodang kahekordne.

Kas Point MU-MIMO ühildub vanemate klientidega?

Kahjuks ei! MU-MIMO ei ühildu protokolli esimese versiooniga, st. Selle tehnoloogia toimimiseks peavad teie kliendiseadmed toetama teist versiooni.

Erinevused MU-MIMO ja SU-MIMO vahel

SU-MIMO-s edastab pääsupunkt andmeid korraga ainult ühele kliendile. MU-MIMO abil saab pääsupunkt edastada andmeid korraga mitmele kliendile.

Mitut klienti toetab MU-MIMO korraga?

Standard näeb ette kuni 4 seadme samaaegse teenindamise. Lõimede maksimaalne arv võib olla kuni 8.

Sõltuvalt seadme konfiguratsioonist on võimalikud mitmesugused valikud, näiteks:

1+1: kaks klienti, mõlemal üks lõime;
4+4: kaks klienti, millest igaüks kasutab 4 lõime;
2+2+2+2: neli klienti, igaüks 2 lõime;
1+1+1: kolm klienti ühes voos;
2+1, 1+1+1+1, 1+2+3, 2+3+3 ja muud kombinatsioonid.

Kõik sõltub riistvara konfiguratsioonist; tavaliselt kasutavad seadmed 3 voogu, seega saab punkt korraga teenindada kuni 3 klienti.

Samuti on võimalik kasutada 4 antenni MIMO 3x3 konfiguratsioonis. Neljas antenn on antud juhul täiendav, lisavoogu see ei rakenda. Sel juhul on võimalik samaaegselt teenindada 1+1+1, 2+1 või 3SS, aga mitte 4.

Kas MU-MIMO on toetatud ainult allalingi jaoks?

Jah, standard pakub tuge ainult allalingi MU-MIMO-le, st. punkt saab korraga edastada andmeid mitmele kliendile. Kuid punkt ei saa samal ajal "kuulata".

Uplink MU-MIMO juurutamist peeti lühikese aja jooksul võimatuks, seega lisatakse see funktsionaalsus alles 802.11ax standardis, mis on plaanitud välja anda aastatel 2019-2020.

Mitut voogu MU-MIMO toetab?

Nagu eespool mainitud, saab MU-MIMO töötada mis tahes arvu voogudega, kuid mitte rohkem kui 4 vooga kliendi kohta.

Kvaliteetse mitme kasutaja edastuse jaoks soovitab standard kasutada rohkem antenne ja rohkem vooge. Ideaalis peaks MIMO 4x4 jaoks olema 4 antenni vastuvõtmiseks ja sama arv saatmiseks.

Kas uue standardi jaoks on vaja kasutada spetsiaalseid antenne?

Antennide disain jääb samaks. Nagu varemgi, saate 802.11a/n/ac jaoks kasutada mis tahes ühilduvaid antenne, mis on mõeldud kasutamiseks sagedusalas 5 GHz.

Teisele väljalasele lisati ka Beamforming, mis see on?

Beamforming tehnoloogia võimaldab muuta kiirgusmustrit, kohandades seda konkreetsele kliendile. Töötamise ajal analüüsib punkt kliendi signaali ja optimeerib selle kiirgust. Kiirmoodusprotsessi ajal võib kasutada täiendavat antenni.

Kas 802.11ac Wave 2 AP suudab toime tulla 1 Gbps liiklusega?

Võimalik, et uue põlvkonna pääsupunktid suudavad sellist liiklusvoogu toime tulla. Tegelik läbilaskevõime sõltub mitmest tegurist, alustades toetatud voogude arvust, sideulatusest, takistuste olemasolust ja lõpetades häirete olemasoluga, pöörduspunkti ja kliendimooduli kvaliteedist.

Milliseid sagedusvahemikke laines 802.11ac kasutatakse?

Töösageduse valik sõltub ainult piirkondlikest õigusaktidest. Kanalite ja sageduste loend muutub pidevalt, allpool on andmed USA (FCC) ja Euroopa kohta, 2015. aasta jaanuari seisuga.

Euroopas on lubatud kasutada kanalilaiust üle 40 MHz, seega uue standardi osas muudatusi ei ole, selle kohta kehtivad kõik samad reeglid, mis eelmise standardi puhul.

Võrgutehnoloogiate veebikursus

Soovitan Dmitri Skoromnovi kursust "". Kursus ei ole seotud ühegi tootja varustusega. See annab põhiteadmised, mis peaksid olema igal süsteemiadministraatoril. Kahjuks pole paljudel isegi 5-aastase staažiga administraatoritel sageli isegi pooltki neist teadmistest. Kursusel käsitletakse lihtsas keeles palju erinevaid teemasid. Näiteks: OSI mudel, kapseldamine, põrke- ja levidomeenid, loopback, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi ja paljud muud teemad.

Eraldi märgin ära IP-aadressi teema. See kirjeldab lihtsas keeles, kuidas teha teisendusi kümnendarvusüsteemist kahendsüsteemi ja vastupidi, arvutusi IP-aadressi ja maski järgi: võrguaadressid, leviaadressid, võrgu hostide arv, alamvõrk ja muud IP-aadressiga seotud teemad.

Kursusel on kaks versiooni: tasuline ja tasuta.