Bežična oprema koja podržava MIMO način rada. Što je MIMO antena? Mimo koji vam omogućuje izbjegavanje problema

9. travnja 2014

Svojedobno je tiho i neprimjetno nestala IC veza, a zatim su prestali koristiti Bluetooth za razmjenu podataka. A sada je red na Wi-Fi...

Razvijen je višekorisnički sustav s više ulaza i izlaza, koji mreži omogućuje komunikaciju s više od jednog računala u isto vrijeme. Kreatori tvrde da se pri korištenju istog raspona radio valova dodijeljenog za Wi-Fi, brzina razmjene može utrostručiti.

Qualcomm Atheros je razvio višekorisnički sustav s više ulaza/više izlaza (MU-MIMO) koji omogućuje mreži da komunicira s više od jednog računala u isto vrijeme. Tvrtka planira započeti demonstraciju tehnologije tijekom sljedećih nekoliko mjeseci prije početka isporuke kupcima početkom sljedeće godine.

Međutim, kako bi dobili ovu veliku brzinu prijenosa, korisnici će morati nadograditi i svoja računala i mrežne usmjerivače.

Pod Wi-Fi protokolom, klijenti se poslužuju sekvencijalno - samo jedan uređaj za odašiljanje i prijem koristi se tijekom određenog vremenskog intervala - tako da se koristi samo mali dio propusnosti mreže.

Akumulacija tih uzastopnih događaja stvara pad u brzini komunikacije kako se sve više uređaja spaja na mrežu.

MU-MIMO (višekorisnički, višestruki ulaz, višestruki izlaz) protokol osigurava istovremeni prijenos informacija grupi klijenata, čime se učinkovitije iskorištava raspoloživa propusnost Wi-Fi mreže i time ubrzava prijenos.

Qualcomm vjeruje da će takve mogućnosti biti posebno korisne u konferencijskim centrima i internetskim kafićima, gdje se više korisnika spaja na istu mrežu.

Tvrtka također vjeruje da se ne radi samo o povećanju apsolutne brzine, već i o učinkovitijem korištenju mreže i vremena emitiranja kako bi se podržao sve veći broj povezanih uređaja, usluga i aplikacija.

Qualcomm planira prodavati MU-Mimo čipove proizvođačima usmjerivača, pristupnih točaka, pametnih telefona, tableta i drugih uređaja s omogućenom Wi-Fi mrežom. Prvi čipovi moći će rukovati s četiri toka podataka istovremeno; tehnološka podrška bit će uključena u čipove Atheros 802.11ac i mobilne procesore Snapdragon 805 i 801. Demonstracija tehnologije održat će se ove godine, a prve isporuke čipova planirane su za 1. kvartal sljedeće godine.

Pa, sada ako netko želi detaljnije proniknuti u ovu tehnologiju, nastavimo...

MIMO(Multiple Input Multiple Output - višestruki ulaz višestruki izlaz) je tehnologija koja se koristi u bežičnim komunikacijskim sustavima (WIFI, WI-MAX, mobilne komunikacijske mreže), a koja može značajno poboljšati spektralnu učinkovitost sustava, maksimalnu brzinu prijenosa podataka i kapacitet mreže . Glavni način za postizanje gore navedenih prednosti je prijenos podataka od izvora do odredišta putem više radio veza, po čemu je tehnologija i dobila svoje ime. Razmotrimo pozadinu ovog problema i odredimo glavne razloge koji su doveli do široke upotrebe MIMO tehnologije.

Potreba za brzim vezama koje pružaju visoku kvalitetu usluge (QoS) s visokom tolerancijom na pogreške raste iz godine u godinu. To je uvelike olakšano pojavom usluga kao što su VoIP (Voice over Internet Protocol), videokonferencije, VoD (Video on Demand), itd. Međutim, većina bežičnih tehnologija ne dopušta pretplatnicima pružanje usluge visoke kvalitete na rubu područje pokrivanja. U mobilnim i drugim bežičnim komunikacijskim sustavima, kvaliteta veze, kao i dostupna brzina prijenosa podataka, brzo opada s udaljenošću od bazne stanice (BTS). Istodobno se smanjuje i kvaliteta usluga, što u konačnici dovodi do nemogućnosti pružanja usluga visoke kvalitete u stvarnom vremenu u cijelom području radio pokrivenosti mreže. Da biste riješili ovaj problem, možete pokušati instalirati bazne stanice što je moguće gušće i organizirati internu pokrivenost na svim mjestima s niskom razinom signala. Međutim, to će zahtijevati značajne financijske troškove, što će u konačnici dovesti do povećanja cijene usluge i smanjenja konkurentnosti. Dakle, za rješavanje ovog problema potrebna je originalna inovacija koja, ako je moguće, koristi postojeći frekvencijski raspon i ne zahtijeva izgradnju novih mrežnih objekata.

Značajke širenja radiovalova

Kako bi se razumjeli principi rada MIMO tehnologije, potrebno je razmotriti opće principe širenja radiovalova u prostoru. Valovi koje emitiraju različiti bežični radijski sustavi u rasponu iznad 100 MHz na mnogo se načina ponašaju poput svjetlosnih zraka. Kada radiovalovi tijekom širenja naiđu na bilo koju površinu, ovisno o materijalu i veličini prepreke, dio energije se apsorbira, dio prolazi, a ostatak se reflektira. Na omjer udjela apsorbirane, reflektirane i odaslane energije utječu mnogi vanjski čimbenici, uključujući i frekvenciju signala. Štoviše, energija signala koja se reflektira i prenosi može promijeniti smjer svog daljnjeg širenja, a sam signal se dijeli na nekoliko valova.

Signal koji se širi prema navedenim zakonima od izvora do primatelja, nakon što naiđe na brojne prepreke, dijeli se na mnoštvo valova od kojih samo dio dolazi do prijamnika. Svaki od valova koji dopire do prijemnika tvori takozvani put širenja signala. Štoviše, zbog činjenice da se različiti valovi odbijaju od različitog broja prepreka i putuju različitim udaljenostima, različite staze imaju različita vremenska kašnjenja.

U gustim urbanim sredinama, zbog velikog broja prepreka kao što su zgrade, drveće, automobili i sl., vrlo često dolazi do situacije da nema izravne vidljivosti između antena pretplatničke opreme (MS) i bazne stanice (BTS). U ovom slučaju, jedina mogućnost da signal dođe do prijemnika je putem reflektiranih valova. Međutim, kao što je gore navedeno, opetovano reflektirani signal više nema izvornu energiju i može kasniti. Posebnu poteškoću stvara i činjenica da predmeti ne ostaju uvijek nepomični i da se situacija može značajno promijeniti tijekom vremena. S tim u vezi, javlja se problem višestaznog širenja signala - jedan od najznačajnijih problema u bežičnim komunikacijskim sustavima.

Višestazno širenje - problem ili prednost?

Za borbu protiv višestaznog širenja signala koristi se nekoliko različitih rješenja. Jedna od najčešćih tehnologija je Receive Diversity. Njegova bit leži u činjenici da se za primanje signala koristi ne jedna, već nekoliko antena (obično dvije, rjeđe četiri), smještene na udaljenosti jedna od druge. Dakle, primatelj nema jednu, već dvije kopije poslanog signala, koje su stigle na različite načine. To omogućuje prikupljanje više energije iz izvornog signala, jer valove koje prima jedna antena možda neće primiti druga i obrnuto. Također, signali koji dolaze izvan faze do jedne antene mogu doći u fazi do druge. Ovaj dizajn radijskog sučelja može se nazvati Single Input Multiple Output (SIMO), za razliku od standardnog Single Input Single Output (SISO) dizajna. Može se koristiti i obrnuti pristup: kada se nekoliko antena koristi za prijenos i jedna za prijem. Ovo također povećava ukupnu energiju izvornog signala koji prima prijamnik. Ovaj sklop se naziva višestruki ulaz i jedan izlaz (MISO). U obje sheme (SIMO i MISO) postavljeno je nekoliko antena na strani bazne stanice, jer Teško je implementirati različitost antene u mobilni uređaj na dovoljno velikoj udaljenosti bez povećanja veličine same terminalne opreme.

Kao rezultat daljnjeg razmišljanja dolazimo do sheme višestrukog ulaza višestrukog izlaza (MIMO). U ovom slučaju instalirano je nekoliko antena za prijenos i prijem. Međutim, za razliku od gornjih shema, ova shema raznolikosti omogućuje ne samo borbu protiv višestaznog širenja signala, već i dobivanje nekih dodatnih prednosti. Korištenjem više antena za prijenos i prijem, svakom paru antena za odašiljanje/prijam može se dodijeliti zaseban put za prijenos informacija. U tom će slučaju diversity prijam obavljati preostale antene, a ova će antena također služiti kao dodatna antena za druge prijenosne staze. Kao rezultat toga, teoretski, moguće je povećati brzinu prijenosa podataka onoliko puta koliko se koriste dodatne antene. Međutim, značajno ograničenje nameće kvaliteta svakog radijskog puta.

Kako radi MIMO

Kao što je gore navedeno, za organiziranje MIMO tehnologije potrebno je instalirati nekoliko antena na odašiljačkoj i prijemnoj strani. Obično se na ulazu i izlazu sustava instalira jednak broj antena, jer u ovom slučaju se postiže maksimalna brzina prijenosa podataka. Za prikaz broja antena na prijemu i prijenosu, uz naziv MIMO tehnologije obično se navodi oznaka “AxB”, gdje je A broj antena na ulazu sustava, a B na izlazu. U ovom slučaju sustav znači radio vezu.

MIMO tehnologija zahtijeva neke promjene u strukturi odašiljača u usporedbi s konvencionalnim sustavima. Razmotrimo samo jedan od mogućih, najjednostavnijih načina organiziranja MIMO tehnologije. Prije svega, na odašiljačkoj strani je potreban stream divider koji će podatke namijenjene prijenosu dijeliti na nekoliko substreamova malih brzina, čiji broj ovisi o broju antena. Na primjer, za MIMO 4x4 i ulaznu brzinu podataka od 200 Mbit/s, razdjelnik će stvoriti 4 toka od 50 Mbit/s svaki. Dalje, svaki od ovih tokova mora se odaslati kroz vlastitu antenu. Tipično, prijenosne antene postavljaju se s određenim prostornim odvajanjem kako bi pružile što više lažnih signala koji nastaju kao rezultat refleksije. U jednom od mogućih načina organiziranja MIMO tehnologije, signal se odašilje sa svake antene s različitom polarizacijom, što omogućuje njegovu identifikaciju prilikom prijema. Međutim, u najjednostavnijem slučaju, svaki od odaslanih signala ispada da je označen samim prijenosnim medijem (vremensko kašnjenje, prigušenje i druga izobličenja).

Na prijemnoj strani nekoliko antena prima signal iz radijskog zraka. Štoviše, antene na prijemnoj strani također su instalirane s određenom prostornom raznolikošću, čime se osigurava prijam različitosti, o čemu je ranije bilo riječi. Primljeni signali dolaze do prijamnika, čiji broj odgovara broju antena i prijenosnih puteva. Štoviše, svaki od prijemnika prima signale sa svih antena sustava. Svaki od ovih zbrajala izdvaja iz ukupnog toka energiju signala samo puta za koji je odgovoran. On to čini ili prema nekom unaprijed određenom atributu koji je dostavljen svakom od signala, ili kroz analizu kašnjenja, prigušenja, faznog pomaka, tj. skup izobličenja ili "otisak prsta" medija za širenje. Ovisno o principu rada sustava (Bell Laboratories Layered Space-Time - BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC) itd.), odaslani signal se može ponoviti nakon određenog vremena ili odaslati s malim kašnjenjem kroz druge antene.

Neobičan fenomen koji se može dogoditi u MIMO sustavu je da se brzina prijenosa podataka MIMO sustava može smanjiti kada postoji linija vidljivosti između izvora signala i prijamnika. To je prvenstveno zbog smanjenja ozbiljnosti izobličenja u okolnom prostoru, što označava svaki od signala. Kao rezultat toga postaje teško razdvojiti signale na prijemnom kraju i oni počinju utjecati jedni na druge. Stoga, što je veća kvaliteta radijske veze, to se manje koristi može dobiti od MIMO-a.

Višekorisnički MIMO (MU-MIMO)

Načelo organiziranja radiokomunikacija o kojem se govori gore odnosi se na takozvani Single user MIMO (SU-MIMO), gdje postoji samo jedan odašiljač i primatelj informacija. U ovom slučaju, i odašiljač i prijamnik mogu jasno koordinirati svoje radnje, au isto vrijeme ne postoji faktor iznenađenja kada se novi korisnici mogu pojaviti u eteru. Ova je shema sasvim prikladna za male sustave, na primjer, za organiziranje komunikacije u kućnom uredu između dva uređaja. Zauzvrat, većina sustava, kao što su WI-FI, WIMAX, mobilni komunikacijski sustavi su višekorisnički, tj. u njima postoji jedan centar i nekoliko udaljenih objekata, sa svakim od kojih je potrebno organizirati radio vezu. Stoga se javljaju dva problema: s jedne strane, bazna stanica mora odašiljati signal velikom broju pretplatnika kroz isti antenski sustav (MIMO emitiranje), au isto vrijeme primati signal preko istih antena od nekoliko pretplatnika (MIMO MAC - višestruki pristupni kanali).

U uplink smjeru - od MS-a do BTS-a, korisnici prenose svoje informacije istovremeno na istoj frekvenciji. U ovom slučaju nastaje poteškoća za baznu stanicu: potrebno je odvojiti signale od različitih pretplatnika. Jedan od mogućih načina borbe protiv ovog problema je i metoda linearne obrade koja podrazumijeva prethodno kodiranje odaslanog signala. Izvorni signal, prema ovoj metodi, množi se s matricom koja se sastoji od koeficijenata koji odražavaju učinak smetnji od drugih pretplatnika. Matrica se sastavlja na temelju trenutne situacije na radiju: broj pretplatnika, brzine prijenosa itd. Dakle, prije prijenosa, signal je podložan izobličenju obrnutom onom na koje će naići tijekom radio prijenosa.

U downlinku - smjeru od BTS-a do MS-a, bazna stanica odašilje signale istovremeno na istom kanalu do nekoliko pretplatnika odjednom. To dovodi do činjenice da signal odaslan za jednog pretplatnika utječe na prijem svih ostalih signala, tj. dolazi do smetnji. Moguće opcije za borbu protiv ovog problema su korištenje Smart Antene ili korištenje tehnologije kodiranja prljavog papira. Pogledajmo pobliže tehnologiju prljavog papira. Princip rada temelji se na analizi trenutnog stanja radijskog etera i broja aktivnih pretplatnika. Jedini (prvi) pretplatnik prenosi svoje podatke baznoj stanici bez kodiranja ili promjene svojih podataka, jer nema smetnji drugih pretplatnika. Drugi pretplatnik će kodirati, tj. promijenite energiju svog signala tako da ne ometa prvi i da ne izložite svoj signal utjecaju prvog. Naknadni pretplatnici dodani u sustav također će slijediti ovaj princip, a temeljit će se na broju aktivnih pretplatnika i učinku signala koje emitiraju.

Primjena MIMO-a

U posljednjem desetljeću MIMO tehnologija je jedan od najrelevantnijih načina povećanja propusnosti i kapaciteta bežičnih komunikacijskih sustava. Pogledajmo neke primjere korištenja MIMO-a u različitim komunikacijskim sustavima.

Standard WiFi 802.11n jedan je od najupečatljivijih primjera korištenja MIMO tehnologije. Prema njemu, omogućuje vam održavanje brzine do 300 Mbit/s. Štoviše, prethodni standard 802.11g dopuštao je samo 50 Mbit/s. Osim povećanja brzine prijenosa podataka, novi standard omogućuje i bolju kvalitetu usluge u područjima s niskom snagom signala zahvaljujući MIMO-u. 802.11n se ne koristi samo u sustavima točka/više točaka (Point/Multipoint) - najčešća niša za korištenje WiFi tehnologije za organiziranje LAN-a (Local Area Network), već i za organiziranje veza točka/točka koje se koriste za organizaciju okosnice komunikacije kanala pri nekoliko stotina Mbit/s i omogućujući prijenos podataka na desetke kilometara (do 50 km).

WiMAX standard također ima dva izdanja koja uvode nove mogućnosti korisnicima koji koriste MIMO tehnologiju. Prvi, 802.16e, pruža usluge mobilnog širokopojasnog pristupa. Omogućuje prijenos informacija brzinama do 40 Mbit/s u smjeru od bazne stanice do pretplatničke opreme. Međutim, MIMO u 802.16e se smatra opcijom i koristi se u najjednostavnijoj konfiguraciji - 2x2. U sljedećem izdanju, 802.16m MIMO smatra se obveznom tehnologijom, uz moguću konfiguraciju 4x4. U ovom slučaju WiMAX se već može klasificirati kao sustavi mobilne komunikacije, odnosno njihova četvrta generacija (zbog velike brzine prijenosa podataka), jer ima niz karakteristika svojstvenih mobilnim mrežama: roaming, handover, glasovne veze. U slučaju mobilnog korištenja, teoretski se mogu postići brzine od 100 Mbit/s. U fiksnoj verziji brzina može doseći 1 Gbit/s.

Od najvećeg je interesa uporaba MIMO tehnologije u sustavima mobilne komunikacije. Ova se tehnologija koristi od treće generacije mobilnih komunikacijskih sustava. Na primjer, u standardu UMTS, u Rel. 6 koristi se u kombinaciji s HSPA tehnologijom koja podržava brzine do 20 Mbit/s, au Rel. 7 – s HSPA+, gdje brzine prijenosa podataka dosežu 40 Mbit/s. Međutim, MIMO još nije pronašao široku primjenu u 3G sustavima.

Sustavi, točnije LTE, također omogućuju korištenje MIMO-a u konfiguracijama do 8x8. To, u teoriji, može omogućiti prijenos podataka od bazne stanice do pretplatnika preko 300 Mbit/s. Još jedna važna pozitivna točka je stabilna kvaliteta veze čak i na rubu ćelije. U tom slučaju, čak i na znatnoj udaljenosti od bazne stanice ili kada se nalazi u udaljenoj prostoriji, primijetit će se samo neznatno smanjenje brzine prijenosa podataka.

Tako MIMO tehnologija nalazi primjenu u gotovo svim sustavima bežičnog prijenosa podataka. Štoviše, njegov potencijal nije iscrpljen. Nove mogućnosti konfiguracije antene već se razvijaju, do 64x64 MIMO. To će nam omogućiti postizanje još većih brzina prijenosa podataka, kapaciteta mreže i spektralne učinkovitosti u budućnosti.

MIMO (Multiple Input Multiple Output, višekanalni ulaz - višekanalni izlaz) je metoda koordinirane upotrebe više radijskih antena u bežičnim mrežnim komunikacijama, uobičajena u modernim kućnim širokopojasnim usmjerivačima te u LTE i WiMAX mobilnim mrežama.

Kako radi?

Wi-Fi usmjerivači s MIMO tehnologijom koriste iste mrežne protokole kao i obični usmjerivači s jednom vezom. Oni pružaju veću izvedbu poboljšanjem učinkovitosti prijenosa i primanja podataka putem bežične veze. Konkretno, mrežni promet između klijenata i usmjerivača organiziran je u zasebne tokove koji se prenose paralelno, uz njihovu naknadnu obnovu od strane prijemnog uređaja.

MIMO tehnologija može povećati prijenosni kapacitet, domet i pouzdanost kada postoji visok rizik od smetnji od druge bežične opreme.

Primjena u Wi-Fi mrežama

MIMO tehnologija uključena je u standard od 802.11n. Njegova upotreba poboljšava performanse i dostupnost mrežnih veza u usporedbi s konvencionalnim usmjerivačima.

Broj antena može varirati. Na primjer, MIMO 2x2 pruža dvije antene i dva odašiljača koji mogu primati i odašiljati na dva kanala.

Kako bi iskoristili prednosti ove tehnologije i ostvarili njezine prednosti, klijentski uređaj i usmjerivač moraju međusobno uspostaviti MIMO vezu. U dokumentaciji za korištenu opremu treba biti naznačeno podržava li ovu značajku. Ne postoji drugi jednostavan način da provjerite koristi li mrežna veza ovu tehnologiju.

SU-MIMO i MU-MIMO

Prva generacija tehnologije, predstavljena u standardu 802.11n, podržavala je metodu jednog korisnika (SU). U usporedbi s tradicionalnim rješenjima, gdje sve antene na usmjerivaču moraju biti koordinirane za komunikaciju s jednim klijentskim uređajem, SU-MIMO omogućuje da se svaka antena rasporedi po različitoj opremi.

Višekorisnička (MU) MIMO tehnologija stvorena je za korištenje u 802.11ac Wi-Fi mrežama na 5 GHz. Dok je prethodni standard zahtijevao da usmjerivači upravljaju svojim klijentskim vezama jedan po jedan, MU-MIMO antene mogu upravljati s više klijenata paralelno. poboljšava performanse veze. Međutim, čak i ako 802.11ac usmjerivač ima potrebnu hardversku podršku za MIMO tehnologiju, postoje druga ograničenja:

podržava ograničen broj istodobnih veza klijenata (2-4) ovisno o konfiguraciji antene;
koordinacija antene je osigurana samo u jednom smjeru - od usmjerivača do klijenta.

MIMO i mobilna mreža

Tehnologija se koristi u različitim vrstama bežičnih mreža. Sve više nalazi primjenu u mobilnim komunikacijama (4G i 5G) u nekoliko oblika:

Network MIMO - koordinirani prijenos signala između baznih stanica;
Masivni MIMO - korištenje velikog broja (stotina) antena;
milimetarski valovi - korištenje ultravisokih frekvencijskih pojasa u kojima je kapacitet veći nego u pojasima licenciranim za 3G i 4G.

Višekorisnička tehnologija

Da bismo razumjeli kako MU-MIMO radi, moramo pogledati kako tradicionalni bežični usmjerivač obrađuje podatkovne pakete. Dobro obavlja posao slanja i primanja podataka, ali samo u jednom smjeru. Drugim riječima, može komunicirati samo s jednim uređajem u isto vrijeme. Na primjer, ako se video preuzima, ne možete u isto vrijeme streamati mrežnu videoigru na konzolu.

Korisnik može pokrenuti više uređaja na Wi-Fi mreži, a router im vrlo brzo naizmjenično šalje bitove podataka. Međutim, može pristupiti samo jednom uređaju istovremeno, što je glavni razlog loše kvalitete veze ako je propusnost Wi-Fi mreže preniska.

Budući da radi, malo privlači pozornost na sebe. Međutim, učinkovitost usmjerivača koji prenosi podatke na više uređaja istovremeno može se poboljšati. Istodobno će raditi brže i pružiti zanimljivije mrežne konfiguracije. Zbog toga su se pojavili razvoji poput MU-MIMO-a koji su na kraju ugrađeni u moderne bežične standarde. Ovi razvoji omogućuju naprednim usmjerivačima da komuniciraju s više uređaja odjednom.

Kratka povijest: SU vs MU

Jednokorisnički i višekorisnički MIMO različiti su načini na koje usmjerivači komuniciraju s više uređaja. Prvi je stariji. SU standard dopuštao je slanje i primanje podataka preko nekoliko tokova odjednom, ovisno o raspoloživom broju antena, od kojih je svaka mogla raditi s različitim uređajima. SU je uključen u ažuriranje 802.11n iz 2007. i počeo se postupno uvoditi u nove linije proizvoda.

Međutim, SU-MIMO je imao ograničenja osim zahtjeva za antenu. Iako može biti povezano više uređaja, oni još uvijek rade s usmjerivačem koji može rukovati samo jednim po jednim. Brzine prijenosa podataka su porasle i smetnje su postale manji problem, ali još uvijek ima puno prostora za poboljšanje.

MU-MIMO je standard koji se razvio iz SU-MIMO i SDMA (Space Division Multiple Access). Tehnologija omogućuje baznoj stanici da komunicira s više uređaja koristeći zaseban tok za svaki od njih, kao da svi imaju vlastiti usmjerivač.

MU podrška je na kraju dodana u ažuriranju standarda 802.11ac 2013. Nakon nekoliko godina razvoja, proizvođači su počeli uključivati ovu značajku u svoje proizvode.

Prednosti MU-MIMO-a

Ovo je uzbudljiva tehnologija jer ima primjetan utjecaj na svakodnevnu upotrebu Wi-Fi-ja bez izravne promjene propusnosti ili drugih ključnih bežičnih parametara. Mreže postaju mnogo učinkovitije.

Kako bi se osigurala stabilna veza s prijenosnim računalom, telefonom, tabletom ili računalom, standard ne zahtijeva da ruter ima više antena. Svaki takav uređaj ne smije dijeliti svoj MIMO kanal s drugima. To je osobito vidljivo kod strujanja videa ili izvođenja drugih složenih zadataka. Internetske brzine su subjektivno veće, a veza pouzdanija, iako u stvarnosti umrežavanje postaje pametnije. Povećava se i broj istovremeno servisiranih uređaja.

Ograničenja MU-MIMO-a

Tehnologija višestrukog pristupa za više korisnika također ima niz ograničenja koja vrijedi spomenuti. Trenutačni standardi podržavaju 4 uređaja, ali vam dopuštaju dodavanje više i oni će morati dijeliti stream, što vraća probleme SU-MIMO-a. Tehnologija se uglavnom koristi u downlinkovima i ograničena je kada su u pitanju uplinkovi. Osim toga, MU-MIMO usmjerivač mora imati više informacija o uređaju i stanju veze nego što su zahtijevali prethodni standardi. Zbog toga je bežičnim mrežama teže upravljati i rješavati probleme.

MU-MIMO je također usmjerena tehnologija. To znači da 2 uređaja koji se nalaze jedan pored drugog ne mogu koristiti različite kanale u isto vrijeme. Na primjer, ako muž gleda online prijenos na TV-u, a njegova žena u blizini prenosi PS4 igru na svoju Vitu putem Remote Playa, i dalje će morati dijeliti propusnost. Usmjerivač može pružiti diskretne tokove samo uređajima koji se nalaze u različitim smjerovima.

Masivni MIMO

Kako se krećemo prema bežičnim mrežama pete generacije (5G), rast pametnih telefona i novih aplikacija rezultirao je 100-strukim povećanjem njihove potrebne propusnosti u usporedbi s LTE-om. Nova Massive MIMO tehnologija, koja je posljednjih godina dobila veliku pozornost, dizajnirana je za značajno povećanje učinkovitosti telekomunikacijskih mreža do neviđenih razina. S obzirom na oskudicu i visoku cijenu dostupnih resursa, operatere privlači mogućnost povećanja kapaciteta u frekvencijskim pojasima ispod 6 GHz.

Unatoč značajnom napretku, Massive MIMO je daleko od savršenog. Tehnologija se nastavlja aktivno istraživati iu akademskoj zajednici iu industriji, gdje inženjeri nastoje postići teoretske rezultate s komercijalno prihvatljivim rješenjima.

Masivni MIMO može pomoći riješiti dva ključna problema - propusnost i pokrivenost. Za mobilne operatere frekvencijski raspon ostaje rijedak i relativno skup resurs, ali je ključni uvjet za povećanje brzine prijenosa signala. U gradovima, razmak baznih stanica ovisi o kapacitetu, a ne o pokrivenosti, što zahtijeva postavljanje velikog broja baznih stanica i izaziva dodatne troškove. Masivni MIMO omogućuje povećanje kapaciteta postojeće mreže. U područjima gdje je postavljanje baznih stanica uvjetovano pokrivenošću, tehnologija može proširiti domet baznih stanica.

Koncept

Masivni MIMO iz temelja mijenja trenutnu praksu korištenjem vrlo velikog broja koherentno i prilagodljivo operativnih 4G servisnih antena (stotine ili tisuće). Ovo pomaže u fokusiranju prijenosa i prijema energije signala u manje prostore, uvelike poboljšavajući performanse i energetsku učinkovitost, posebno u kombinaciji s istodobnim raspoređivanjem velikog broja korisničkih terminala (desetke ili stotine). Metoda je izvorno bila namijenjena za vremenski podijeljeni dupleks (TDD) prijenos, ali bi se potencijalno mogla koristiti i u frekvencijskom dupleksnom (PDD) načinu.

MIMO tehnologija: prednosti i nedostaci

Prednosti metode su široka uporaba jeftinih komponenti male snage, smanjena latencija, sloj pojednostavljene kontrole pristupa (MAC) i otpornost na slučajne i namjerne smetnje. Očekivana propusnost ovisi o mediju širenja koji osigurava asimptotski ortogonalne veze na terminale, a eksperimenti do sada nisu otkrili ograničenja u tom pogledu.

No, uz otklanjanje brojnih problema, pojavljuju se novi koji zahtijevaju hitna rješenja. Na primjer, MIMO sustavi trebaju omogućiti višestrukim jeftinim komponentama niske vjernosti da učinkovito rade zajedno, prikupljaju podatke o stanju kanala i dodjeljuju resurse novopovezanim terminalima. Također je potrebno iskoristiti dodatne stupnjeve slobode koje pružaju redundantne servisne antene, smanjiti internu potrošnju energije kako bi se postigla ukupna energetska učinkovitost i pronaći nove scenarije postavljanja.

Sve veći broj 4G antena uključenih u MIMO implementacije obično zahtijeva posjete svakoj baznoj stanici radi promjena konfiguracije i ožičenja. Početna implementacija LTE mreža zahtijevala je instalaciju nove opreme. To je omogućilo proizvodnju 2x2 MIMO konfiguracije izvornog LTE standarda. Daljnje promjene baznih stanica rade se samo u ekstremnim slučajevima, a implementacije višeg reda ovise o radnom okruženju. Drugi problem je taj što rad MIMO-a rezultira potpuno drugačijim ponašanjem mreže od prethodnih sustava, što stvara određenu nesigurnost u rasporedu. Stoga operateri obično prvo koriste druga dostignuća, osobito ako se mogu implementirati putem ažuriranja softvera.

Višekorisnički MIMO sastavni je dio standarda 802.11ac. Ali do sada nije bilo uređaja koji podržavaju ovu novu vrstu tehnologije s više antena. Prethodne generacije 802.11ac WLAN usmjerivača označene su kao oprema vala 1. Tek s valom 2 uvedena je tehnologija za više korisnika MIMO (MU-MIMO), a ovaj drugi val uređaja predvodi.

WLAN standard	802.11b	802.11g/a	802.11n	802.11ac	802.11ax*
Brzina prijenosa podataka po struji, Mbit/s	11	54	150	866	ne manje od 3500
Frekvencijski raspon, GHz	2,4	2,4/5	2,4 i 5	5	između 1 i 6
Širina kanala, MHz	20	20/20	20 i 40	20, 40, 80 ili 160	još nije utvrđeno
Antenska tehnologija		Jedan ulaz Jedan izlaz (jedan ulaz - jedan izlaz)	MIMO: Višestruki ulaz Višestruki izlaz		MIMO/MU-MIMO (MIMO za više korisnika)
Maksimalan broj prostorni	1	1	4	8	još nije utvrđeno
Podrška za tehnologiju oblikovanja snopa	□	□	■	■	■

■ da □ ne

Budući da višekorisnički MIMO prenosi signal na više uređaja istovremeno, protokol prijenosa se u skladu s tim proširuje u smislu zaglavlja blokova podataka: umjesto prijenosa višestrukih prostorno odvojenih tokova za jednog klijenta, višekorisnički MIMO distribuira prijenos svakom korisniku zasebno, kao kao i kodiranje. Dodjela frekvencijskog pojasa i kodiranje ostaju isti.

Jedan korisnik Ako četiri uređaja dijele isti WLAN, usmjerivač s 4x4:4 MIMO konfiguracijom prenosi četiri toka prostornih podataka, ali uvijek samo na isti uređaj. Uređaji i gadgeti se servisiraju naizmjenično. Više korisnika Uz podršku za Multi User MIMO, ne formiraju se redovi uređaja koji čekaju pristup resursima WLAN usmjerivača. Prijenosno računalo, tablet, telefon i TV istovremeno su opskrbljeni podacima.

WLAN mreža je poput prometne autoceste: ovisno o dobu dana, osim osobnih i prijenosnih računala, na ovaj promet povezani su tableti, pametni telefoni, televizori i igraće konzole. Prosječno kućanstvo ima više od pet uređaja spojenih na internet putem WLAN-a, a taj broj stalno raste. S brzinama od 11 Mbps, koje su osigurane unutar temeljnog standarda IEEE 802.11b, surfanje internetom i preuzimanje podataka zahtijeva mnogo strpljenja, budući da se usmjerivač može spojiti samo na jedan uređaj u isto vrijeme. Ako radijsku komunikaciju koriste tri uređaja odjednom, tada svaki klijent dobiva samo trećinu trajanja komunikacijske sesije, a dvije trećine vremena provodi se na čekanju. Iako WLAN-ovi koji koriste najnoviji standard IEEE 802.11ac pružaju brzine prijenosa podataka do 1 Gbps, oni također pate od degradacije brzine zbog čekanja u redu. Ali sljedeća generacija uređaja (802.11ac Wave 2) obećava bolje performanse za radijske mreže s više aktivnih uređaja.

Da biste bolje razumjeli bit inovacija, prvo se trebate prisjetiti koje su se promjene dogodile s WLAN mrežama u nedavnoj prošlosti. Jedna od najučinkovitijih tehnika za povećanje brzine prijenosa podataka, počevši od standarda IEEE 802.1In, je tehnologija MIMO (Multiple Input Multiple Output). Uključuje korištenje nekoliko radio antena za paralelni prijenos tokova podataka. Ako se, na primjer, jedna video datoteka prenosi preko WLAN-a i koristi se MIMO usmjerivač s tri antene, svaki prijenosni uređaj će idealno (s tri antene na prijemniku) poslati trećinu datoteke.

Troškovi rastu sa svakom antenom

U standardu IEEE 802.11n maksimalna brzina prijenosa podataka za svaki pojedinačni tok, zajedno s servisnim informacijama, doseže 150 Mbit/s. Uređaji s četiri antene tako mogu prenositi podatke brzinom do 600 Mbit/s. Trenutačni standard IEEE 802.11ac teoretski doseže približno 6900 Mbps. Uz široke radijske kanale i poboljšanu modulaciju, novi standard omogućuje korištenje do osam MIMO tokova.

Ali samo povećanje broja antena ne jamči višestruko ubrzanje prijenosa podataka. Naprotiv, s četiri antene količina servisnih podataka se jako povećava, a poskupljuje i proces otkrivanja kolizija radio signala. Kako bi se isplatilo koristiti više antena, MIMO tehnologija nastavlja se poboljšavati. Radi razlikovanja, ispravnije je nazvati stari MIMO jednokorisnički MIMO (Single User MIMO). Iako omogućuje istovremeni prijenos nekoliko prostornih tokova, kao što je ranije spomenuto, ali uvijek samo na jednu adresu. Ovaj nedostatak sada je eliminiran korištenjem višekorisničkog MIMO-a. Pomoću ove tehnologije WLAN usmjerivači mogu istovremeno slati signal do četiri klijenta. Uređaj s osam antena mogao bi, primjerice, koristiti četiri za napajanje laptopa i paralelno koristiti druge dvije - tablet i pametni telefon.

MIMO – precizan usmjereni signal

Kako bi usmjerivač mogao proslijediti WLAN pakete različitim klijentima u isto vrijeme, potrebne su mu informacije o tome gdje se klijenti nalaze. Da biste to učinili, prije svega, testni paketi se šalju u svim smjerovima. Klijenti odgovaraju na te pakete, a bazna stanica pohranjuje podatke o jačini signala. Beamforming tehnologija jedno je od najvažnijih pomagala MU MIMO-a. Iako ga već podržava standard IEEE 802.11n, poboljšan je u standardu IEEE 802.11ac. Njegova se bit svodi na uspostavljanje optimalnog smjera za slanje radio signala klijentima. Bazna stanica posebno postavlja optimalnu usmjerenost odašiljačke antene za svaki radio signal. Za višekorisnički način rada pronalaženje optimalnog puta signala je posebno važno, jer promjena lokacije samo jednog klijenta može promijeniti sve putove prijenosa i poremetiti propusnost cijele WLAN mreže. Stoga se kanal analizira svakih 10 ms.

Za usporedbu, MIMO za jednog korisnika analizira samo svakih 100 ms. Višekorisnički MIMO može opsluživati četiri klijenta istovremeno, pri čemu svaki klijent prima do četiri toka podataka paralelno, za ukupno 16 tokova. Ovaj višekorisnički MIMO zahtijeva nove WLAN usmjerivače kako se povećava potražnja za računalnom snagom.

Jedan od najvećih problema s višekorisničkim MIMO-om je interferencija između klijenata. Iako se zagušenost kanala često mjeri, to nije dovoljno. Ako je potrebno, neki okviri imaju prednost, dok se drugi, naprotiv, pridržavaju. Da bi to učinio, 802.11ac koristi različite redove čekanja koji obrađuju različitim brzinama ovisno o vrsti podatkovnog paketa, dajući prednost, na primjer, video paketima.

Živimo u eri digitalne revolucije, dragi anonimni. Prije nego što se stignemo naviknuti na neku novu tehnologiju, već nam se sa svih strana nudi još novija i naprednija. I dok mi čamimo u razmišljanjima hoće li nam ova tehnologija doista pomoći da dobijemo brži internet ili nas opet samo varaju za novac, dizajneri u ovo vrijeme razvijaju još noviju tehnologiju koja će nam se ponuditi umjesto dosadašnje u doslovno 2 godine. To se također odnosi na tehnologiju MIMO antene.

Kakva je tehnologija MIMO? Višestruki ulaz Višestruki izlaz - višestruki ulaz višestruki izlaz. Prije svega, MIMO tehnologija je sveobuhvatno rješenje i ne odnosi se samo na antene. Za bolje razumijevanje ove činjenice vrijedi napraviti kratki izlet u povijest razvoja mobilnih komunikacija. Programeri se suočavaju sa zadatkom prijenosa veće količine informacija u jedinici vremena, tj. povećati brzinu. Po analogiji s vodoopskrbom - isporučiti korisniku veću količinu vode u jedinici vremena. To možemo postići povećanjem “promjera cijevi” ili, analogno tome, širenjem komunikacijskog frekvencijskog pojasa. U početku je GSM standard bio prilagođen glasovnom prometu i imao je širinu kanala od 0,2 MHz. To je bilo sasvim dovoljno. Osim toga, tu je i problem pružanja višekorisničkog pristupa. Može se riješiti dijeljenjem pretplatnika po frekvenciji (FDMA) ili po vremenu (TDMA). U GSM-u se obje metode koriste istovremeno. Kao rezultat toga, imamo ravnotežu između maksimalnog mogućeg broja pretplatnika na mreži i minimalne moguće propusnosti za govorni promet. S razvojem mobilnog interneta, ovaj minimalni opseg postao je prepreka za povećanje brzine. Dvije tehnologije temeljene na GSM platformi - GPRS i EDGE - postigle su maksimalnu brzinu od 384 kBit/s. Za daljnje povećanje brzine bilo je potrebno proširiti propusnost za internetski promet uz istovremeno korištenje GSM infrastrukture ako je to moguće. Kao rezultat toga, razvijen je UMTS standard. Glavna razlika ovdje je proširenje pojasa odmah na 5 MHz, a kako bi se osigurao višekorisnički pristup - korištenje tehnologije pristupa kodom CDMA, u kojoj nekoliko pretplatnika istovremeno radi na istom frekvencijskom kanalu. Ova tehnologija nazvana je W-CDMA, s naglaskom da radi u širokom pojasu. Ovaj sustav je nazvan sustavom treće generacije - 3G, ali je ujedno i dodatak GSM-u. Dakle, dobili smo široku "cijev" od 5 MHz, što nam je omogućilo da početno povećamo brzinu na 2 Mbit/s.

Kako drugačije možemo povećati brzinu ako nemamo priliku dodatno povećati "promjer cijevi"? Možemo paralelizirati tok u nekoliko dijelova, poslati svaki dio kroz zasebnu malu cijev, a zatim kombinirati te odvojene tokove na prijemnom kraju u jedan široki tok. Osim toga, brzina ovisi o vjerojatnosti grešaka u kanalu. Smanjenjem te vjerojatnosti redundantnim kodiranjem, ispravljanjem grešaka unaprijed i upotrebom naprednijih metoda moduliranja radio signala, također možemo povećati brzinu. Svi ovi razvoji (zajedno s proširenjem “cijevi” povećanjem broja nositelja po kanalu) dosljedno su korišteni u daljnjem poboljšanju UMTS standarda i nazvani su HSPA. Ovo nije zamjena za W-CDMA, već soft+hard nadogradnja ove glavne platforme.

Međunarodni konzorcij 3GPP razvija standarde za 3G. Tablica sažima neke značajke različitih izdanja ovog standarda:

3G HSPA brzina i ključne tehnološke značajke
3GPP izdanje	Tehnologije	Brzina silazne veze (MBPS)	Brzina veze (MBPS)
Rel 6	HSPA	14.4	5.7
Rel 7	HSPA+ 5 MHz, 2x2 MIMO silazna veza	28	11
Rel 8	DC-HSPA+ 2x5 MHz, 2x2 MIMO silazna veza	42	11
Rel 9	DC-HSPA+ 2x5 MHz, 2x2 MIMO silazna veza, 2x5 MHz uplink	84	23
Rel 10	MC-HSPA+ 4x5 MHz, 2x2 MIMO silazna veza, 2x5 MHz uplink	168	23
Rel 11	MC-HSPA+ 8x5 MHz 2x2/4x4 MIMO silazna veza, 2x5 MHz 2x2 MIMO uplink	336 - 672	70

4G LTE tehnologija, osim što je unatrag kompatibilna s 3G mrežama, što joj je omogućilo prevagu nad WiMAX-om, sposobna je u budućnosti postići još veće brzine, do 1 Gbit/s i više. Ovdje se koriste još naprednije tehnologije za prijenos digitalnog toka na zračno sučelje, primjerice OFDM modulacija, koja se vrlo dobro integrira s MIMO tehnologijom.

Dakle, što je MIMO? Paralelizirajući tok u nekoliko kanala, možete ih slati na različite načine kroz nekoliko antena “bez zraka”, a primati ih istim neovisnim antenama na prijemnoj strani. Na ovaj način dobivamo nekoliko neovisnih "cijevi" preko zračnog sučelja bez proširenja traka. Ovo je glavna ideja MIMO. Kada se radio valovi šire u radio kanalu, opaža se selektivno slabljenje. To je posebno vidljivo u gusto naseljenim urbanim područjima, ako je pretplatnik u pokretu ili na rubu područja usluge ćelije. Fading u svakoj prostornoj "cijevi" ne događa se istovremeno. Stoga, ako istu informaciju odašiljemo preko dva MIMO kanala s malim kašnjenjem, nakon što smo joj prethodno dodali poseban kod (Alamuoti metoda, superpozicija koda magičnog kvadrata), možemo povratiti izgubljene simbole na prijemnoj strani, što je ekvivalentno poboljšanje omjera signal/šum do 10-12 dB. Kao rezultat, ova tehnologija ponovno dovodi do povećanja brzine. Zapravo, radi se o odavno poznatom primanju raznolikosti (Rx Diversity) organski ugrađenom u MIMO tehnologiju.

Naposljetku, moramo shvatiti da MIMO mora biti podržan i na bazi i na našem modemu. Obično je u 4G broj MIMO kanala višekratnik dva - 2, 4, 8 (u Wi-Fi sustavima trokanalni 3x3 sustav postao je raširen) i preporučuje se da se njihov broj podudara i na bazi i na modemu. . Stoga, da bi se popravila ova činjenica, MIMO je određen prijemnim*prijenosnim kanalima - 2x2 MIMO, 4x4 MIMO, itd. Za sada se trenutno prvenstveno bavimo 2x2 MIMO.

Koje se antene koriste u MIMO tehnologiji? Ovo su obične antene, samo ih trebaju biti dvije (za 2x2 MIMO). Za odvajanje kanala koristi se ortogonalna, tzv. X-polarizacija. U ovom slučaju, polarizacija svake antene u odnosu na okomitu pomaknuta je za 45 °, a jedna u odnosu na drugu - 90 °. Ovaj polarizacijski kut stavlja oba kanala u jednake uvjete, budući da bi s horizontalnom/vertikalnom orijentacijom antena jedan od kanala neizbježno dobio veće slabljenje zbog utjecaja zemljine površine. U isto vrijeme, pomak polarizacije od 90° između antena omogućuje vam međusobno odvajanje kanala za najmanje 18-20 dB.

Za MIMO, ti i ja trebat ćemo modem s dva antenska ulaza i dvije antene na krovu. Međutim, ostaje pitanje je li ova tehnologija podržana na baznoj stanici. U standardima 4G LTE i WiMAX takva je podrška dostupna i na strani pretplatničkih uređaja i na bazi. U 3G mreži nije sve tako jednostavno. Na mreži već rade tisuće uređaja koji ne podržavaju MIMO, za koje uvođenje ove tehnologije ima suprotan učinak - smanjuje se propusnost mreže. Stoga se operateri još ne žure univerzalno implementirati MIMO u 3G mreže. Da bi baza omogućila veliku brzinu pretplatnicima, sama mora imati dobar transport, tj. na njega se mora spojiti “debela cijev”, po mogućnosti optičko vlakno, što također nije uvijek slučaj. Dakle, u 3G mrežama, MIMO tehnologija je trenutno u povojima i razvoju, testiraju je i operateri i korisnici, a potonji nije uvijek uspješan. Stoga se trebate oslanjati na MIMO antene samo u 4G mrežama. Na rubu područja usluge ćelije mogu se koristiti antene visokog pojačanja, kao što su zrcalne antene, za koje su MIMO izvori već komercijalno dostupni

U Wi-Fi mrežama MIMO tehnologija fiksna je u standardima IEEE 802.11n i IEEE 802.11ac i već je podržavaju mnogi uređaji. Iako vidimo dolazak 2x2 MIMO tehnologije u 3G-4G mreže, programeri ne sjede mirno. 64x64 MIMO tehnologije s pametnim antenama s prilagodljivim uzorkom zračenja već se razvijaju. Oni. preselimo li se sa sofe na fotelju ili odemo u kuhinju, naš tablet će to primijetiti i okrenuti dijagram zračenja ugrađene antene u željenom smjeru. Hoće li nekome trebati ova stranica u to vrijeme?

U svjetlu izdanja novih bežičnih uređaja koji podržavaju MU-MIMO tehnologiju, posebno s izlazom UniFi AC HD (UAP-AC-HD), postoji potreba da se razjasni što je to i zašto stari hardver ne podržava ovu tehnologiju .

Što je 802.11ac?

Standard 802.11ac je transformacija bežične tehnologije koja je zamijenila prethodnu generaciju u obliku standarda 802.11n.

Pojava 802.11n, kao što se ranije pretpostavljalo, trebala je omogućiti tvrtkama da široko koriste ovu tehnologiju kao alternativu konvencionalnoj žičnoj vezi za rad unutar lokalne mreže (LAN).

802.11ac daljnji je stupanj u razvoju bežičnih tehnologija. Teoretski, novi standard može osigurati brzine prijenosa podataka do 6,9 Gbit/s u pojasu od 5 GHz. To je 11,5 puta više od opsega prijenosa podataka 802.11n.

Novi standard dostupan je u dva izdanja: Val 1 i Val 2. U nastavku možete vidjeti usporednu tablicu trenutnih standarda.

Koja je razlika između vala 1 i vala 2?

Proizvodi 802.11ac Wave 1 dostupni su na tržištu otprilike od sredine 2013. godine. Nova revizija standarda temelji se na prethodnoj verziji standarda, ali uz neke vrlo značajne izmjene, naime:

Povećana izvedba s 1,3 Gbita na 2,34 Gbita;
Dodana podrška za Multi User MIMO (MU-MIMO);
Dopušteni su široki kanali od 160 MHz;
Četvrti prostorni tok (Spatial Stream) za veće performanse i stabilnost;
Više kanala u pojasu od 5 GHz;

Što točno poboljšanja Wave 2 čine stvarnom korisniku?

Povećana propusnost ima pozitivan učinak na aplikacije koje su osjetljive na propusnost i kašnjenje unutar mreže. Riječ je prije svega o prijenosu streaminga govornog i video sadržaja, te povećanju gustoće mreže i povećanja broja klijenata.

MU-MIMO pruža ogromne mogućnosti za razvoj Interneta stvari (IoT), kada jedan korisnik može povezati nekoliko uređaja istovremeno.

MU-MIMO tehnologija omogućuje višestruke simultane nizvodne veze, pružajući istovremenu uslugu za više uređaja, što poboljšava ukupnu izvedbu mreže. MU-MIMO također ima pozitivan učinak na latenciju, omogućujući brže veze i brže cjelokupno korisničko iskustvo. Osim toga, značajke tehnologije omogućuju vam povezivanje još većeg broja istodobnih klijenata na mrežu nego u prethodnoj verziji standarda.

Korištenje širine kanala od 160 MHz zahtijeva ispunjavanje određenih uvjeta (mala snaga, nizak šum, itd.), ali kanal može pružiti ogromno povećanje performansi pri prijenosu velikih količina podataka. Usporedbe radi, 802.11n može pružiti brzine kanala do 450 Mbps, noviji 802.11ac Wave 1 može pružiti do 1,3 Gbps, dok 802.11ac Wave 2 s kanalom od 160 MHz može pružiti brzine kanala od oko 2,3 Gbps.

U prethodnoj generaciji standarda dopuštena je uporaba 3 primopredajne antene; nova revizija dodaje 4. tok. Ova promjena povećava domet i stabilnost veze.

U svijetu se koristi 37 kanala u pojasu od 5 GHz. U nekim je zemljama broj kanala ograničen, u drugima nije. 802.11ac Wave 2 omogućuje korištenje više kanala, što će povećati broj istodobnih uređaja na jednom mjestu. Osim toga, potrebno je više kanala za široke kanale od 160 MHz.

Postoje li nove brzine kanala u 802.11ac Wave 2?

Novi standard nasljeđuje standarde uvedene s prvim izdanjem. Kao i prije, brzina ovisi o broju tokova i širini kanala. Maksimalna modulacija ostala je nepromijenjena – 256 QAM.

Ako je ranije brzina kanala od 866,6 Mbit zahtijevala 2 toka i širinu kanala od 80 MHz, sada se ova brzina kanala može postići korištenjem samo jednog toka, dok se brzina kanala povećava za dva - s 80 na 160 MHz.

Kao što vidite, nije bilo temeljnih promjena. U vezi s podrškom za kanale od 160 MHz, povećane su i maksimalne brzine kanala - do 2600 Mbit.

U praksi, stvarna brzina je približno 65% brzine kanala (PHY Rate).

Koristeći 1 stream, 256 QAM modulaciju i kanal od 160 MHz, možete postići stvarnu brzinu od oko 560 Mbit/s. Prema tome, 2 toka će osigurati brzinu razmjene od ~1100 Mbit/s, 3 toka – 1,1-1,6 Gbit/s.

Koje pojaseve i kanale koristi 802.11ac Wave2?

U praksi, Valovi 1 i Valovi 2 rade isključivo u pojasu od 5 GHz. Frekvencijski raspon ovisi o regionalnim ograničenjima, u pravilu se koristi raspon 5,15-5,35 GHz i 5,47-5,85 GHz.

U SAD-u je pojas od 580 MHz dodijeljen bežičnim mrežama od 5 GHz.

802.11ac, kao i do sada, može koristiti kanale na 20 i 40 MHz, dok se istovremeno dobre performanse mogu postići korištenjem samo 80 MHz ili 160 MHz.

Budući da u praksi nije uvijek moguće koristiti kontinuirani pojas od 160 MHz, standard predviđa način rada 80+80 MHz, koji će pojas od 160 MHz podijeliti na 2 različita pojasa. Sve to dodaje više fleksibilnosti.

Imajte na umu da su standardni kanali za 802.11ac 20/40/80 MHz.

Zašto postoje dva vala 802.11ac?

IEEE implementira standarde u valovima kako tehnologija napreduje. Ovaj pristup omogućuje industriji da odmah objavi nove proizvode bez čekanja da se određena značajka dovrši.

Prvi val 802.11ac omogućio je značajno poboljšanje u odnosu na 802.11n i postavio temelje za daljnji razvoj.

Kada možemo očekivati proizvode koji podržavaju 802.11ac Wave 2?

Prema prvim predviđanjima analitičara, prvi proizvodi za široku potrošnju trebali bi biti pušteni u prodaju sredinom 2015. godine. Rješenja za poduzeća i operatere više razine obično izlaze s odgodom od 3-6 mjeseci, baš kao što je bilo s prvim valom standarda.

Obje klase, potrošačka i komercijalna, obično se objavljuju prije nego što WFA (Wi-Fi Alliance) počne izdavati certifikate (druga polovica 2016.).

Od veljače 2017. broj uređaja koji podržavaju 802.11ac W2 nije toliko velik koliko bismo željeli. Pogotovo od Mikrotika i Ubiquita.

Hoće li se Wave 2 uređaji značajno razlikovati od Wave 1?

U slučaju novog standarda nastavlja se opći trend prethodnih godina - pametni telefoni i prijenosna računala proizvode se s 1-2 toka, 3 toka namijenjena su za zahtjevnije zadatke. Nema praktične svrhe implementirati punu funkcionalnost standarda na svim uređajima.

Je li oprema Wave 1 kompatibilna s Wave 2?

Prvi val dopušta 3 streama i kanala do 80 MHz za ovaj dio, klijentski uređaji i pristupne točke su potpuno kompatibilni.

Za implementaciju funkcija druge generacije (160 MHz, MU-MIMO, 4 streama), i klijentski uređaj i pristupna točka moraju podržavati novi standard.

Pristupne točke sljedeće generacije kompatibilne su s 802.11ac Wave 1, 802.11n i 802.11a klijentskim uređajima.

Dakle, neće biti moguće koristiti dodatne mogućnosti adaptera druge generacije s točkom prve generacije i obrnuto.

Što je MU-MIMO i čemu služi?

MU-MIMO je skraćenica za "višekorisnički višestruki ulaz, višestruki izlaz". Zapravo, ovo je jedna od ključnih inovacija drugog vala.

Da bi MU-MIMO radio, klijent i AP ga moraju podržavati.

Ukratko, pristupna točka može slati podatke na više uređaja istovremeno, dok su prethodni standardi dopuštali slanje podataka samo jednom klijentu u isto vrijeme.

Zapravo, regularni MIMO je SU-MIMO, tj. SingleUser, MIMO za jednog korisnika.

Pogledajmo primjer. Postoji točka s 3 streama (3 Spatial Streams / 3SS) i na nju su povezana 4 klijenta: 1 klijent s 3SS podrškom, 3 klijenta s 1SS podrškom.

Pristupna točka ravnomjerno raspoređuje vrijeme među svim klijentima. Tijekom rada s prvim klijentom, točka koristi 100% svojih mogućnosti, jer klijent također podržava 3SS (MIMO 3x3).

Preostalih 75% vremena točka radi s tri klijenta, od kojih svaki koristi samo 1 nit (1SS) od 3 dostupna. Istodobno, pristupna točka koristi samo 33% svojih mogućnosti. Što više takvih klijenata, to je manja učinkovitost.

U konkretnom primjeru, prosječna brzina kanala bit će 650 Mbit:

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

U praksi će to značiti prosječnu brzinu od oko 420 Mbita, od mogućih 845 Mbita.

Sada pogledajmo primjer koji koristi MU-MIMO. Imamo točku koja podržava drugu generaciju standarda, koristeći MIMO 3x3, brzina kanala ostat će nepromijenjena - 1300 Mbit za širinu kanala od 80 MHz. Oni. Istodobno, klijenti, kao i prije, mogu koristiti najviše 3 kanala.

Ukupan broj klijenata je sada 7, a pristupna točka ih je podijelila u 3 grupe:

jedan 3SS klijent;
tri 1SS klijenta;
jedan 2SS klijent + jedan 1SS;
jedan 3SS klijent;

Kao rezultat toga, dobivamo 100% implementaciju AP mogućnosti. Klijent iz prve grupe koristi sva 3 streama, klijenti iz druge grupe koriste jedan kanal itd. Prosječna brzina kanala bit će 1300 Mbit. Kao što vidite, učinak je bio dvostruko veći.

Je li Point MU-MIMO kompatibilan sa starijim klijentima?

Nažalost ne! MU-MIMO nije kompatibilan s prvom verzijom protokola, tj. Da bi ova tehnologija radila, vaši klijentski uređaji moraju podržavati drugu verziju.

Razlike između MU-MIMO i SU-MIMO

U SU-MIMO pristupna točka prenosi podatke samo jednom klijentu u isto vrijeme. Uz MU-MIMO, pristupna točka može prenositi podatke više klijenata odjednom.

Koliko je klijenata istovremeno podržano u MU-MIMO?

Standard predviđa istovremeno servisiranje do 4 uređaja. Ukupni najveći broj niti može biti do 8.

Ovisno o konfiguraciji opreme, moguć je širok izbor opcija, na primjer:

1+1: dva klijenta, svaki s jednom niti;
4+4: dva klijenta, svaki koristi 4 niti;
2+2+2+2: četiri klijenta, po 2 niti;
1+1+1: tri klijenta na jednom streamu;
2+1, 1+1+1+1, 1+2+3, 2+3+3 i druge kombinacije.

Sve ovisi o hardverskoj konfiguraciji; uređaji obično koriste 3 toka, stoga točka može opsluživati do 3 klijenta u isto vrijeme.

Također je moguće koristiti 4 antene u MIMO 3x3 konfiguraciji. Četvrta antena je u ovom slučaju dodatna; u ovom slučaju moguće je istovremeno servisirati 1+1+1, 2+1 ili 3SS.

Je li MU-MIMO podržan samo za Downlink?

Da, standard pruža samo podršku za Downlink MU-MIMO, tj. točka može istovremeno slati podatke na nekoliko klijenata. Ali točka ne može istovremeno "slušati".

Implementacija Uplink MU-MIMO-a smatrala se nemogućom u kratkom vremenu, tako da će ova funkcionalnost biti dodana samo u standardu 802.11ax, čije je izdanje planirano za 2019.-2020.

Koliko je streamova podržano u MU-MIMO?

Kao što je gore spomenuto, MU-MIMO može raditi s bilo kojim brojem streamova, ali ne više od 4 po klijentu.

Za visokokvalitetni prijenos za više korisnika, standard preporučuje prisutnost više antena i više tokova. Idealno bi za MIMO 4x4 trebalo biti 4 antene za prijem i isti broj za slanje.

Postoji li potreba za korištenjem posebnih antena za novi standard?

Dizajn antena ostaje isti. Kao i prije, možete koristiti bilo koju kompatibilnu antenu dizajniranu za upotrebu u pojasu od 5 GHz za 802.11a/n/ac.

Drugo izdanje također je dodalo Beamforming, što je to?

Tehnologija oblikovanja snopa omogućuje vam promjenu uzorka zračenja, prilagođavajući ga određenom klijentu. Tijekom rada, točka analizira signal od klijenta i optimizira njegovo zračenje. Tijekom procesa oblikovanja snopa može se koristiti dodatna antena.

Može li 802.11ac Wave 2 AP podnijeti 1 Gbps prometa?

Potencijalno, pristupne točke nove generacije sposobne su nositi se s takvim protokom prometa. Stvarna propusnost ovisi o nizu čimbenika, u rasponu od broja podržanih tokova, raspona komunikacije, prisutnosti prepreka i završava s prisutnošću smetnji, kvalitete pristupne točke i klijentskog modula.

Koji se frekvencijski rasponi koriste u 802.11ac Wave?

Izbor radne frekvencije ovisi isključivo o regionalnom zakonodavstvu. Popis kanala i frekvencija se stalno mijenja, ispod su podaci za SAD (FCC) i Europu, od siječnja 2015.

U Europi je dopuštena uporaba širine kanala veće od 40 MHz, tako da nema promjena u pogledu novog standarda; za njega vrijede ista pravila kao i za prethodni standard.

Online tečaj o mrežnim tehnologijama

Preporučujem tečaj Dmitrija Skoromnova "". Tečaj nije vezan uz opremu bilo kojeg proizvođača. Pruža temeljna znanja koja bi svaki administrator sustava trebao imati. Nažalost, mnogi administratori, čak i sa 5 godina iskustva, često nemaju ni pola ovog znanja. Tečaj pokriva mnogo različitih tema jednostavnim jezikom. Na primjer: OSI model, enkapsulacija, domene kolizije i emitiranja, povratna petlja, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi i mnoge druge teme.

Posebno ću istaknuti temu IP adresiranja. Jednostavnim jezikom opisuje kako izvršiti konverzije iz decimalnog brojevnog sustava u binarni sustav i obrnuto, izračune prema IP adresi i maski: mrežne adrese, broadcast adrese, broj mrežnih hostova, subnetting i druge teme vezane uz IP adresiranje.

Tečaj ima dvije verzije: plaćenu i besplatnu.