MIMO modunu destekleyen kablosuz ekipman. WIFI kablosuz ağlarda MIMO veri iletim teknolojisi mimo teknolojisinin avantajları ve dezavantajları

Mevcut mobil iletişim ağları, arama ve mesajlaşmadan daha fazlası için kullanılmaktadır. Dijital iletim yöntemi sayesinde, mevcut ağlar kullanılarak da veri iletimi mümkündür. Bu teknolojiler, geliştirme düzeyine bağlı olarak 3G ve 4G olarak adlandırılır. 4G teknolojisi, LTE standardı tarafından desteklenmektedir. Veri aktarım hızı, bazı ağ özelliklerine (operatör tarafından belirlenir) bağlıdır, teorik olarak 3G ağı için 2 Mb/sn'ye ve 4G ağı için 1 Gb/sn'ye kadar ulaşır. Tüm bu teknolojiler, güçlü ve kararlı bir sinyal varlığında daha verimli çalışır. Bu amaçlar için çoğu modem, harici antenlerin bağlantısını sağlar.

panel anten

Satışta alım kalitesini artırmak için çeşitli anten seçenekleri bulabilirsiniz. 3G panel anteni çok popüler. Böyle bir antenin kazancı, 1900-2200 MHz frekans aralığında yaklaşık 12 dB'dir. Bu tür bir cihaz, 2G sinyalinin - GPRS ve EDGE - kalitesini de artırabilir.

Diğer pasif cihazların büyük çoğunluğu gibi, alınan sinyaldeki artışla birlikte yanlardan ve arkadan gelen parazit seviyesini azaltan tek yönlü bir yönlendirmeye sahiptir. Böylece, kararsız alım koşullarında bile, sinyal seviyesini kabul edilebilir değerlere yükseltmek, böylece bilgi alma ve iletme hızını artırmak mümkündür.

4G ağları için panel anten kullanımı

4G ağlarının çalışma menzili, bir önceki neslin menzili ile hemen hemen aynı olduğu için bu antenlerin 3G 4G LTE şebekelerinde kullanılmasında herhangi bir zorluk yaşanmıyor. Herhangi bir teknoloji için anten kullanımı, veri hızlarını maksimum değerlere yaklaştırmayı mümkün kılar.

Aynı frekans bandında ayrı alıcılar ve vericiler kullanan yeni bir teknoloji, veri alma ve iletme hızını daha da artırmayı mümkün kılmıştır. Mevcut 4G modemin tasarımı, MIMO teknolojisinin kullanılmasını sağlar.

Panel antenlerin şüphesiz avantajı, düşük maliyetleri ve olağanüstü güvenilirlikleridir. Tasarımda, çok yüksekten düşerken bile kırılabilecek neredeyse hiçbir şey yoktur. Tek zayıf nokta, kasaya giriş noktasında kırılabilen yüksek frekans kablosudur. Cihazın ömrünü uzatmak için kablonun sağlam bir şekilde sabitlenmesi gerekir.

MIMO teknolojisi

Alıcı ve veri vericisi arasındaki iletişim kanalının verimini artırmak için, alım ve iletim farklı antenlere yapıldığında bir sinyal işleme yöntemi geliştirilmiştir.

Not! LTE MIMO antenlerini kullanarak, basit bir antenle çalışmaya kıyasla verimi %20-30 artırabilirsiniz.

Temel prensip antenler arasındaki ilişkiyi ortadan kaldırmaktır.

Elektromanyetik dalgalar yer düzlemine göre farklı yönlere sahip olabilir. Buna polarizasyon denir. Esas olarak dikey ve yatay polarize antenler kullanılır. Kendi aralarında karşılıklı etkileşimi dışlamak için, antenler 90 derecelik bir açıda polarizasyonla birbirinden ayrılır. Dünya yüzeyinin etkisinin her iki anten için de aynı olması için her birinin polarizasyon düzlemleri 45 derece kaydırılır. yere göre. Böylece, antenlerden biri 45 derecelik bir polarizasyon açısına sahipse, diğeri sırasıyla 45 derecedir. Birbirine göre, gerekli yer değiştirme 90 gr'dır.

Şekil, antenlerin birbirine ve yere göre nasıl yerleştirildiğini açıkça göstermektedir.

Önemli! Antenlerin polarizasyonu baz istasyonununki ile aynı olmalıdır.

4G LTE teknolojileri için, baz istasyonunda varsayılan olarak MIMO desteği varsa, MIMO'suz çok sayıda cihaz nedeniyle 3G için operatörler yeni teknolojileri tanıtmak için acele etmiyorlar. Gerçek şu ki, MIMO 3G ağında cihazlar çok daha yavaş çalışacak.

Bir modem için antenlerin kendin yap kurulumu

Anten kurma kuralları, normal olanlardan farklı değildir. Ana koşul, müşteri ile baz istasyonları arasında engel olmamasıdır. Büyüyen bir ağaç, komşu bir binanın çatısı veya daha da kötüsü bir elektrik hattı, elektromanyetik dalgalar için güvenilir kalkan görevi görür. Ve sinyalin frekansı ne kadar yüksek olursa, radyo dalgalarının yayılma yolunda bulunan engeller tarafından o kadar fazla zayıflama sağlanacaktır.

Montaj türüne bağlı olarak, antenler bir binanın duvarına veya bir direğe monte edilebilir. İki tür anten vardırMIMO:

monoblok;
aralıklı

Monoblok zaten içinde gerekli polarizasyonla kurulmuş ve aralıklı iki yapı içerir - ayrı ayrı monte edilmesi gereken iki antenden oluşur, her biri tam olarak baz istasyonuna yönlendirilmelidir.

Kendi ellerinizle bir MIMO anteni kurmanın tüm nüansları, ekteki belgelerde açık ve ayrıntılı olarak açıklanmıştır, ancak önce sağlayıcıya danışmak veya kurulum için bir temsilciyi davet etmek, çok büyük bir miktar ödememek, ancak bir tane almak daha iyidir. yapılan iş için belirli bir garanti.

Kendiniz bir anten nasıl yapılır

Kendi kendine üretimde temel zorluklar yoktur. Metalle çalışma becerilerine, elinizde bir havya tutma yeteneğine, arzuya ve doğruluğa ihtiyacınız var.

Vazgeçilmez bir koşul, istisnasız tüm bileşenlerin geometrik boyutlarına sıkı sıkıya uyulmasıdır. Yüksek frekanslı cihazların geometrik boyutları milimetreye kadar ve daha hassas bir şekilde gözetilmelidir. Herhangi bir sapma performansın düşmesine yol açar. Kazanç düşecek, MIMO antenleri arasındaki ilişki artacaktır. Nihayetinde, sinyali yükseltmek yerine zayıflaması gözlemlenecektir.

Ne yazık ki, kesin geometrik boyutlar yaygın olarak mevcut değildir. Bir istisna olarak, nette bulunan materyaller bazı fabrika tasarımlarının tekrarına dayalıdır ve her zaman belirli bir doğrulukla kopyalanmaz. Bu nedenle, internette yayınlanan şemalara, açıklamalara ve yöntemlere büyük umutlar bağlamamalısınız.

Öte yandan, süper güçlü amplifikasyon gerekli değilse, belirtilen boyutlara uygun olarak bağımsız olarak yapılmış bir MIMO anteni, büyük olmasa da olumlu bir etki yaratacaktır.

Malzemelerin maliyeti düşüktür, becerilerin varlığında harcanan zaman da çok yüksek değildir. Ayrıca, birkaç seçeneğin test edilmesine ve test sonuçlarına göre kabul edilebilir olanın seçilmesine kimse müdahale etmez.

Kendi ellerinizle bir 4G LTE MIMO anteni yapmak için, 0,2-0,5 mm kalınlığında kesinlikle eşit iki galvanizli çelik levhaya ve tercihen tek taraflı folyo cam elyafına ihtiyacınız var. Levhalardan biri reflektör (yansıtıcı) imalatı için, diğeri ise aktif elemanların imalatı için kullanılacaktır. Modeme bağlanacak kablonun direnci 50 ohm olmalıdır (bu, modem ekipmanı için standarttır).

TV kablosu iki nedenden dolayı kullanılamaz:

75 ohm'luk direnç modem girişleriyle uyumsuzluğa neden olur;
büyük kalınlık

Ayrıca, modem üzerindeki konektörlerle tam olarak eşleşmesi gereken konektörleri seçmeniz gerekir.

Önemli! Folyo malzeme kullanılması durumunda aktif elemanlar ile reflektör arasındaki belirtilen mesafe folyo tabakasından ölçülmelidir.

Ek olarak, 1-1,2 mm kalınlığında küçük bir bakır tele ihtiyacınız olacak.

Üretilen yapı plastik bir kasaya yerleştirilmelidir. Metal kullanılamaz çünkü bu şekilde anten bir elektromanyetik kalkanla çevrelenecek ve çalışmayacaktır.

Not!Çizimlerin çoğu MIMO antenlerine değil, panel antenlerine atıfta bulunur. Dışa doğru, bir kablonun basit bir panel antene bağlı olması ve MIMO için iki kablonun gerekli olması bakımından farklılık gösterirler.

İki panel anten yaptıktan sonra, kendin yap MIMO 4G anteninin aralıklı bir versiyonunu elde edebilirsiniz.

Özetle, kendi elinizle bir MIMO anteni yapmanın çok zor bir iş olmadığını söyleyebiliriz. Durum tespiti ile, bir miktar para tasarrufu sağlayarak çalışan bir cihaz elde etmek oldukça mümkündür. Kendi elinizle bir 3G anteni yapmak biraz daha kolaydır. Henüz LTE kapsamının olmadığı uzak bir bölgede, bağlantı hızını artırmak için tek seçenek bu olabilir.

Video

IEEE 802.11n WiFi standardına dayalı teknoloji.

Wi - Hayat WiFi teknolojisine kısa bir genel bakış sunar IEEE 802.11n .
Bizim için genişletilmiş bilgi video yayınları.

Birinci WiFi 802.11n cihazlarının üretimi birkaç yıl önce piyasaya çıktı. MIMO teknolojisi ( MIMO - çoklu giriş / çoklu çıkış -çoklu giriş/çoklu çıkış), 802.11n'nin çekirdeğidir. Birçok ayrı iletim ve alım yoluna sahip bir radyo sistemidir. MIMO sistemleri, verici ve alıcı sayıları kullanılarak tanımlanır. WiFi 802.11n standardı, 1x1'den 4x4'e kadar bir dizi olası kombinasyon tanımlar.

Örneğin bir ofis, atölye, hangar, hastane gibi iç mekanlarda tipik bir Wi-Fi ağı kurulumunda, radyo sinyali duvarlar, kapılar ve diğer engeller nedeniyle verici ve alıcı arasındaki en kısa yolu nadiren kullanır. Bu ortamların çoğu, ışığı yansıtan bir ayna gibi radyo sinyalini (elektromanyetik dalga) yansıtan birçok farklı yüzeye sahiptir. Yeniden yansıttıktan sonra, orijinal WiFi sinyalinin birden fazla kopyası oluşturulur. Bir WiFi sinyalinin birden çok kopyası, vericiden alıcıya farklı yollarda gittiğinde, en kısa yol önce gelir ve daha uzun yollar nedeniyle sonraki kopyalar (veya yankılar) biraz sonra gelir. Buna çok yollu sinyal yayılımı (çok yollu) denir. Çoklu dağıtım koşulları sürekli olarak değişmektedir. Wi-Fi cihazları genellikle hareket eder (kullanıcının elinde Wi-Fi bulunan bir akıllı telefon), parazit yaratan çeşitli nesnelerin (insanlar, arabalar vb.) etrafında hareket eder. Sinyallerin farklı zamanlarda ve farklı açılardan gelmesi, bozulmaya ve olası sinyal zayıflamasına neden olabilir.

WiFi 802.11n'nin MIMO ile desteklendiğini unutmamak önemlidir. ve çok sayıda alıcı, çok yollu ve yıkıcı girişimin etkisini azaltabilir, ancak her durumda, çok yollu koşulları mümkün olan en kısa sürede azaltmak daha iyidir. En önemli noktalardan biri, antenleri metal nesnelerden mümkün olduğunca uzak tutmaktır (öncelikle dairesel veya çok yönlü bir radyasyon modeline sahip olan çok yönlü WiFi antenleri).

Gerekli tüm Wi-Fi istemcilerinin ve WiFi Erişim Noktalarının MIMO açısından aynı olmadığını açıkça anlayın.
1x1, 2x1, 3x3 istemcileri vb. Örneğin, akıllı telefon gibi mobil cihazlar genellikle MIMO 1x 1'i, bazen 1x 2'yi destekler. Bunun nedeni iki temel sorundur:
1. düşük güç tüketimi ve uzun pil ömrü sağlama ihtiyacı,
2. Birden fazla anteni küçük bir mahfaza içinde yeterli ayırma ile düzenlemenin zorluğu.
Aynısı diğer mobil cihazlar için de geçerlidir: tabletler, PDA'lar vb.

Üst düzey dizüstü bilgisayarlar artık sıklıkla 3x3'e kadar MIMO'yu destekliyor (MacBook Pro, vb.).

Haydi ana türleri göz önünde bulundurun WiFi ağlarında MIMO.
Şimdilik, verici ve alıcı sayısı ayrıntılarını atlayacağız. İlkeyi anlamak önemlidir.

İlk tip: Bir WiFi cihazında sinyal alırken çeşitlilik

Alıcı noktasında en az iki ilişkili anten çeşitleme alıcısı varsa,
o zaman en iyi sinyalleri seçmek için her alıcıdaki tüm kopyaları analiz etmek oldukça gerçekçidir.
Ayrıca, bu sinyallerle çeşitli manipülasyonlar gerçekleştirilebilir, ancak öncelikle ilgilendiğimiz
bunları MRC teknolojisi (Maksimum Oran Kombine) kullanarak birleştirme imkanı. MRC teknolojisi daha sonra daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

İkinci tip: Bir WiFi cihazına sinyal gönderirken çeşitlilik

Gönderme noktasında anten çeşitliliğine sahip en az iki bağlı WiFi vericisi varsa, bilgilerin kopya sayısını artırmak, iletim güvenilirliğini artırmak ve verileri radyoda yeniden gönderme ihtiyacını azaltmak için bir grup özdeş sinyal göndermek mümkün hale gelir. veri kaybı durumunda kanal.

Üçüncü tip: Bir WiFi Aygıtında Sinyallerin Mekansal Çoklaması
(sinyal birleştirme)

Gönderme noktasında ve alma noktasında anten çeşitliliğine sahip en az iki bağlı WiFi vericisi varsa, bu tür bilgi akışlarını sanal olarak bir araya getirme olasılığını oluşturmak için farklı sinyaller üzerinden bir dizi farklı bilgi göndermek mümkün hale gelir. toplam bant genişliği, oluştuğu bireysel akışların toplamına eşit olan veri iletim kanalı. Buna Mekansal Çoğullama denir. Ancak burada, büyük bir değer gerektiren tüm ilk sinyallerin niteliksel olarak ayrılma olasılığını sağlamak son derece önemlidir. SNR - sinyal gürültü oranı.

MRC Teknolojisi (birleştirilmiş maksimum oran ) birçok modern Erişim Noktasında kullanılır Wifi kurumsal sınıf.
MRC yönünde sinyal seviyesini yükseltmeyi amaçlamaktadır. Wifi istemciyi WiFi 802.11 Erişim Noktasına bağlayın.
Çalışma algoritması MRC çok yollu yayılma sırasında tüm doğrudan ve yeniden yansıyan sinyallerin birkaç anten ve alıcıda toplanmasını ifade eder. Ayrıca, özel bir işlemci ( DSP ) her alıcıdan en iyi sinyali seçer ve kombinasyonu gerçekleştirir. Aslında matematiksel işleme, sinyallerin eklenmesiyle pozitif girişim yaratmak için sanal bir faz kayması uygular. Böylece, ortaya çıkan toplam sinyal, özellikler açısından tüm orijinal olanlardan çok daha iyidir.

MRC standart ağdaki düşük güçlü mobil cihazlar için çok daha iyi çalışma koşulları sağlamaya olanak tanır Wifi .

WiFi 802.11n sistemlerinde Çoklu yolun avantajları, birden fazla radyo sinyalini aynı anda iletmek için kullanılır. Bu sinyallerin her biri, " mekansal akışlar”, ayrı bir verici kullanılarak ayrı bir antenden gönderilir. Antenler arasındaki mesafe nedeniyle, her sinyal alıcıya biraz farklı bir yol izler. Bu etki denir mekansal çeşitlilik". Alıcı ayrıca, gelen sinyalleri bağımsız olarak çözen kendi ayrı radyolarına sahip çok sayıda antenle donatılmıştır ve her sinyal, diğer alıcı radyolardan gelen sinyallerle birleştirilir. Sonuç olarak, birden fazla veri akışı aynı anda alınır. Bu, eski 802.11 WiFi sistemlerinden önemli ölçüde daha yüksek verim sağlar, ancak 802.11n özellikli bir istemci gerektirir.

Şimdi bu konuyu biraz daha derinlemesine inceleyelim:
Wi-Fi cihazlarında MIMO sonraki gönderim için uzamsal çoğullama kullanılarak tüm gelen bilgi akışını birkaç farklı veri akışına bölmek mümkündür. Aynı frekans kanalında farklı akışları göndermek için birden fazla verici ve anten kullanılır. Bu, bazı metin deyimlerinin iletilebileceği şekilde görselleştirilebilir, böylece ilk kelime bir verici aracılığıyla, ikincisi başka bir verici aracılığıyla gönderilir ve bu böyle devam eder.
Doğal olarak, alıcı taraf, çeşitli sinyallerin tam seçimi, bunların yeniden birleştirilmesi ve yine uzamsal çoğullama kullanılarak birleştirilmesi için aynı işlevselliği (MIMO) desteklemelidir. Böylece orijinal bilgi akışını geri yükleme fırsatı buluyoruz. Sunulan teknoloji, büyük bir veri akışını daha küçük akışlara ayırmaya ve bunları birbirinden ayrı olarak iletmeye izin verir. Genel olarak bu, radyo ortamını ve özellikle Wi-Fi için ayrılan frekansları daha verimli kullanmayı mümkün kılar.

WiFi 802.11n teknolojisi ayrıca MIMO'nun, verici hüzmesi oluşturmayı kullanarak alıcıda SNR'yi iyileştirmek için nasıl kullanılabileceğini de tanımlar. Bu teknikle, alıcıda alınan sinyalin parametrelerinin iyileştirilmesi için her bir antenden sinyal gönderme sürecini kontrol etmek mümkündür. Başka bir deyişle, birden fazla veri akışı göndermeye ek olarak, alıcı noktada daha yüksek bir SNR ve sonuç olarak müşteride daha yüksek bir veri hızı elde etmek için birden çok verici kullanılabilir.
Aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
1. Wi-Fi 802.11n standardında tanımlanan huzme oluşturma prosedürü (iletim hüzmesi oluşturma), alıcıdaki sinyal durumu hakkında geri bildirim almak için alıcıyla (aslında istemci cihazla) işbirliği gerektirir. Burada, kanalın her iki tarafında - hem vericide hem de alıcıda - bu işlevsellik için desteğe sahip olmak gerekir.
2. Bu prosedürün karmaşıklığından dolayı, hem uçbirimlerin hem de Erişim Noktalarının yanında ilk nesil 802.11n yongalarda hüzmeleme kontrolü (iletim hüzmesi oluşturma) desteklenmiyordu. Şu anda, istemci cihazlar için mevcut yongaların çoğu da bu işlevi desteklemiyor.
3. Ağ çözümleri var Wifi , istemci cihazlardan geri bildirim almanıza gerek kalmadan Erişim Noktalarındaki radyasyon modelini tam olarak kontrol etmenizi sağlar.

Yeni özellikli makaleler yayınlandığında veya sitede yeni materyaller göründüğünde duyuruları almayı teklif ediyoruz.

grubumuza katılın

27.08.2015

Elbette, çoğu zaten teknolojiyi duymuş MIMO, son yıllarda el ilanlarında ve posterlerde, özellikle bilgisayar mağazalarında ve dergilerde sıklıkla yer almıştır. Peki MIMO (MIMO) nedir ve ne ile yenir? Hadi daha yakından bakalım.

MIMO teknolojisi

MIMO (Çoklu Giriş Çoklu Çıkış; çoklu giriş, çoklu çıkış), veri iletimi için iki veya daha fazla antenin ve alım için aynı sayıda antenin kullanıldığı, kanal bant genişliğini artırmanıza izin veren bir uzamsal sinyal kodlama yöntemidir. Verici ve alıcı antenler, bitişik antenler arasında birbirleri üzerinde minimum karşılıklı etki sağlayacak şekilde ayrılmıştır. Wi-Fi, WiMAX, LTE kablosuz iletişimde bant genişliğini artırmak ve frekans bandının daha verimli kullanılmasını sağlamak için MIMO teknolojisi kullanılmaktadır. Aslında MIMO, bir frekans aralığında ve belirli bir frekans koridorunda daha fazla verinin iletilmesine izin verir; bir hızı artırın. Bu, çoklu verici ve alıcı antenlerin kullanılmasıyla elde edilir.

MIMO'nun Tarihçesi

MIMO teknolojisi, oldukça genç bir gelişmeye bağlanabilir. Tarihi, bu teknolojinin kullanımına yönelik ilk patentin tescil edildiği 1984 yılında başlar. İlk geliştirme ve araştırma şirkette gerçekleşti Bell Laboratuvarları ve 1996 yılında şirket Havayolu Ağları adlı ilk MIMO yonga setini piyasaya sürdü. Gerçek MIMO. MIMO teknolojisi en çok 21. yüzyılın başında, Wi-Fi kablosuz ağların ve 3G hücresel ağların hızla gelişmeye başladığı dönemde geliştirildi. Ve şimdi MIMO teknolojisi, 4G LTE ağlarında ve Wi-Fi 802.11b / g / ac'de kudretle kullanılıyor.

MIMO teknolojisi ne sağlar?

Son kullanıcı için MIMO, veri aktarım hızında önemli bir artış sağlar. Ekipmanın konfigürasyonuna ve kullanılan anten sayısına bağlı olarak, iki kat, üç kat ve sekiz kata kadar hız artışı elde edebilirsiniz. Tipik olarak, kablosuz ağlar aynı sayıda verici ve alıcı anten kullanır ve bu, örneğin 2x2 veya 3x3 olarak yazılır. Onlar. bir MIMO 2x2 kaydı görürsek, iki anten bir sinyal gönderir ve iki anten alır. Örneğin, Wi-Fi standardında 20 MHz genişliğindeki bir kanal 866 Mbps'lik bir verim sağlarken, 8x8 MIMO konfigürasyonunda 8 kanal birleştirilir ve bu da yaklaşık 7 Gbps'lik bir maksimum hız sağlar. Benzer şekilde, LTE MIMO'da - hızda birkaç kez potansiyel bir artış. MIMO'nun LTE ağlarında tam olarak kullanılması için, , Çünkü kural olarak, yerleşik antenler yeterince ayrılmamıştır ve çok az etkiye sahiptir. Bir de tabii ki baz istasyonundan MIMO desteği olması gerekiyor.

MIMO özellikli LTE anteni, yatay ve dikey düzlemlerde bir sinyal iletir ve alır. Buna polarizasyon denir. MIMO antenlerinin ayırt edici bir özelliği, iki anten konektörünün varlığı ve buna bağlı olarak bir modeme / yönlendiriciye bağlanmak için iki kablonun kullanılmasıdır.

Birçoğunun 4G LTE ağları için MIMO anteninin aslında bir arada iki anten olduğunu söylemesine rağmen, sebepsiz yere, böyle bir anten kullanırken hızda iki kat artış olacağını düşünmemelisiniz. Sadece teoride böyle olabilir, ancak pratikte 4G LTE ağındaki geleneksel ve MIMO anten arasındaki fark% 20-25'i geçmez. Ancak bu durumda daha önemli olan, bir MIMO anteninin sağlayabileceği kararlı sinyal olacaktır.

WiFi, IEEE 802.11 standardına dayalı kablosuz ağlar için bir marka adıdır. Günlük yaşamda, kablosuz ağ kullanıcıları bir ticari marka değil, IEEE 802.11 standardı anlamına gelen "WiFi teknolojisi" terimini kullanırlar.

WiFi teknolojisi, bir ağı kablo döşemeden dağıtmanıza olanak tanır ve böylece ağ dağıtım maliyetini düşürür. Kablo döşemenin imkansız olduğu yerler sayesinde, örneğin dış mekanlarda ve tarihi değeri olan binalarda, kablosuz ağlar ile hizmet verilebilir.
WiFi'nin "zararlılığı" hakkındaki yaygın inanışın aksine, veri aktarımı sırasında WiFi cihazlarından yayılan radyasyon, bir cep telefonununkinden iki kat (100 kat) daha azdır.

MIMO - (İngilizce Çoklu Giriş Çoklu Çıkış) - bir kanal üzerinden birkaç bilgi akışını aynı anda iletmek için uzamsal çoğullama kullanımına ve ayrıca her bir bilgi bitinin uygun alıcıya iletilmesini sağlayan çok yollu yansımaya dayalı bir veri iletim teknolojisi küçük bir girişim ve veri kaybı olasılığı ile.

Verimliliği artırma sorununu çözme

Bazı yüksek teknolojilerin yoğun gelişimi ile diğerlerine olan gereksinimler artar. Bu ilke doğrudan iletişim sistemlerini etkiler. Modern iletişim sistemlerindeki en acil sorunlardan biri, bant genişliğini ve veri aktarım hızını artırma ihtiyacıdır. Bant genişliğini artırarak ve yayılan gücü artırarak verimi artırmanın iki geleneksel yolu vardır.
Ancak biyolojik ve elektromanyetik uyumluluk gereklilikleri nedeniyle, yayılan gücün artırılmasına ve frekans bandının genişletilmesine kısıtlamalar getirilmiştir. Bu tür sınırlamalarla, bant genişliği ve veri aktarım hızı eksikliği sorunu, onu çözmek için yeni etkili yöntemler aramayı gerekli kılar. En etkili yöntemlerden biri, zayıf korelasyonlu anten elemanlarına sahip uyarlanabilir anten dizilerinin kullanılmasıdır. MIMO teknolojisi bu prensibe dayanmaktadır. Bu teknolojiyi kullanan iletişim sistemlerine MIMO (Multiple Input Multiple Output) sistemleri denir.

WiFi 802.11n standardı, MIMO teknolojisinin kullanımının en belirgin örneklerinden biridir. Ona göre, 300 Mbps'ye kadar hızları korumanıza izin veriyor. Ayrıca, önceki standart 802.11g'nin yalnızca 50 Mbps sağlamasına izin verildi. Yeni standart, veri hızını artırmanın yanı sıra, MIMO sayesinde sinyal gücünün düşük olduğu yerlerde daha kaliteli hizmet performansına da olanak sağlıyor. 802.11n, yalnızca bir LAN (Yerel Alan Ağı) düzenlemek için WiFi teknolojisini kullanmak için en yaygın niş olan nokta / çok noktalı sistemlerde (Point / Multipoint) değil, aynı zamanda ana hat iletişimini düzenlemek için kullanılan nokta / nokta bağlantılarını düzenlemek için de kullanılır. birkaç yüz Mbps hızında ve verilerin onlarca kilometre boyunca (50 km'ye kadar) iletilmesine izin veren kanallar.

WiMAX standardının ayrıca MIMO teknolojisinin yardımıyla kullanıcılara yeni olanaklar sunan iki sürümü vardır. İlki olan 802.16e, mobil geniş bant hizmetleri sağlar. Baz istasyonundan abone ekipmanına yönde 40 Mbps'ye kadar hızlarda bilgi aktarmanıza olanak tanır. Ancak, 802.16e'deki MIMO bir seçenek olarak kabul edilir ve en basit yapılandırma olan 2x2'de kullanılır. Bir sonraki sürümde, 802.16m MIMO, olası bir 4x4 yapılandırmasıyla birlikte zorunlu bir teknoloji olarak kabul edilir. Bu durumda, WiMAX zaten hücresel iletişim sistemlerine, yani bunların dördüncü nesline (yüksek veri aktarım hızı nedeniyle) atfedilebilir, çünkü hücresel ağların doğasında bulunan bir dizi özelliğe sahiptir: dolaşım, aktarma, sesli bağlantılar. Mobil kullanım durumunda teorik olarak 100 Mbps'ye ulaşılabilir. Sabit sürümde hız 1 Gbps'ye ulaşabilir.

En büyük ilgi, MIMO teknolojisinin hücresel iletişim sistemlerinde kullanılmasıdır. Bu teknoloji, uygulamasını üçüncü nesil hücresel iletişim sistemlerinden beri bulmuştur. Örneğin, UMTS standardında, Rel'de. 6, 20 Mbps'ye kadar hızları destekleyen HSPA teknolojisi ve Rel ile birlikte kullanılır. 7 - veri aktarım hızlarının 40 Mbps'ye ulaştığı HSPA+ ile. Ancak MIMO, 3G sistemlerinde geniş bir uygulama bulamamıştır.

Sistemler, yani LTE, MIMO'nun 8x8'e kadar konfigürasyonlarda kullanılmasını da sağlar. Bu, teorik olarak, baz istasyonundan aboneye 300 Mbps üzerinden veri iletilmesini mümkün kılabilir. Ayrıca önemli bir olumlu nokta, hücrenin kenarında bile bağlantının istikrarlı kalitesidir. Bu durumda, baz istasyonundan oldukça uzakta olsanız veya uzak bir odada olsanız bile, veri aktarım hızında sadece hafif bir düşüş gözlemlenecektir.

Dijital devrim çağında yaşıyoruz, sevgili anonim. Bazı yeni teknolojilere alışmak için zamanımız olmadan önce, her yönden bize daha yeni ve daha gelişmiş teklifler sunuluyor. Ve bu teknolojinin gerçekten daha hızlı bir İnternet elde etmemize yardımcı olup olmayacağı veya sadece para için tekrar dolandırılacağımız konusunda zayıflarken, şu anda tasarımcılar mevcut teknolojinin yerini alması için bize sunulacak daha yeni bir teknoloji geliştiriyorlar. sadece 2 yıl içinde. Bu aynı zamanda MIMO anten teknolojisi için de geçerlidir.

Bu teknoloji nedir - MIMO? Çoklu Giriş Çoklu Çıkış - çoklu giriş çoklu çıkış. Her şeyden önce, MIMO teknolojisi karmaşık bir çözümdür ve antenlerle sınırlı değildir. Bu gerçeği daha iyi anlamak için, mobil iletişimin gelişim tarihine kısa bir bakış atmaya değer. Geliştiriciler, birim zaman başına daha büyük miktarda bilgi iletme göreviyle karşı karşıyadır; bir hızı artırın. Bir su tedarik sistemine benzeterek - kullanıcıya birim zamanda daha büyük miktarda su sağlamak için. Bunu "borunun çapını" artırarak veya benzer şekilde iletişim bant genişliğini genişleterek yapabiliriz. Başlangıçta, GSM standardı ses trafiği için uyarlandı ve 0,2 MHz'lik bir kanal genişliğine sahipti. Bu yeterliydi. Ayrıca çok kullanıcılı erişim sağlama sorunu da var. Aboneleri frekansa (FDMA) veya zamana (TDMA) göre bölerek çözülebilir. GSM'de her iki yöntem de aynı anda kullanılmaktadır. Sonuç olarak, ağdaki mümkün olan maksimum abone sayısı ile ses trafiği için mümkün olan minimum bant genişliği arasında bir dengeye sahibiz. Mobil internetin gelişmesiyle birlikte bu minimum şerit hızı artırmak için bir engel şeridi haline geldi. GSM platformuna dayalı iki teknoloji, GPRS ve EDGE, 384 kbps hız sınırına ulaştı. Hızı daha da artırmak için mümkünse GSM altyapısını kullanarak aynı anda internet trafiği için bant genişliğini genişletmek gerekiyordu. Sonuç olarak, UMTS standardı geliştirildi. Buradaki temel fark, bant genişliğinin hemen 5 MHz'e kadar genişletilmesi ve çok kullanıcılı erişim sağlanması - birkaç abonenin aynı frekans kanalında aynı anda çalıştığı CDMA kod erişim teknolojisinin kullanılmasıdır. Bu teknolojiye geniş bir bantta çalıştığı vurgulanarak W-CDMA adı verildi. Bu sistem üçüncü nesil sistem - 3G olarak adlandırıldı, ancak aynı zamanda GSM üzerinden bir üst yapıdır. Böylece, başlangıçta hızı 2 Mbps'ye çıkarmamıza izin veren 5 MHz'lik geniş bir "boru" elde ettik.

"Boru çapını" daha fazla artırmanın bir yolu yoksa hızı başka nasıl artırabiliriz? Akışı birkaç parçaya paralel hale getirebilir, her bir parçayı ayrı bir küçük borudan geçirebilir ve ardından alıcı taraftaki bu ayrı akışları tek bir geniş akışta birleştirebiliriz. Ayrıca hız, kanaldaki hata olasılığına bağlıdır. Aşırı kodlama, ileri hata düzeltme ve daha iyi radyo modülasyon teknikleriyle bu olasılığı azaltarak oranı da artırabiliriz. Tüm bu gelişmeler (kanal başına taşıyıcı sayısını artırarak "borunun" genişletilmesiyle birlikte), UMTS standardının daha da geliştirilmesinde tutarlı bir şekilde kullanıldı ve HSPA adını aldı. Bu, W-CDMA'nın yerine geçmez, ancak bu çekirdek platformun yumuşak+sert bir yükseltmesidir.

Uluslararası konsorsiyum 3GPP, 3G için standartlar geliştiriyor. Tablo, bu standardın farklı sürümlerinin bazı özelliklerini özetlemektedir:

3G HSPA hızı ve temel teknoloji özellikleri
3GPP sürümü	teknolojiler	Aşağı bağlantı hızı (MBPS)	Yukarı bağlantı hızı (MBPS)
bağ 6	HSPA	14.4	5.7
bağ 7	HSPA+ 5 MHz, 2x2 MIMO aşağı bağlantı	28	11
bağ 8	DC-HSPA+ 2x5 MHz, 2x2 MIMO aşağı bağlantı	42	11
bağ 9	DC-HSPA+ 2x5 MHz, 2x2 MIMO aşağı bağlantı, 2x5MHz yukarı bağlantı	84	23
bağ 10	MC-HSPA+ 4x5 MHz, 2x2 MIMO aşağı bağlantı, 2x5MHz yukarı bağlantı	168	23
bağ 11	MC-HSPA+ 8x5 MHz 2x2/4x4 MIMO aşağı bağlantı, 2x5 MHz 2x2 MIMO yukarı bağlantı	336 - 672	70

4G LTE teknolojisi, 3G ağlarıyla geriye dönük uyumluluğuna ek olarak, WiMAX'a üstünlük sağlamasına olanak tanıyarak, 1Gbps'ye kadar ve daha yüksek hızlar geliştirme yeteneğine sahiptir. Burada, MIMO teknolojisi ile çok iyi entegre olan OFDM modülasyonu gibi, bir dijital akışı hava arayüzüne aktarmak için daha da ileri teknolojiler kullanılır.

Peki MIMO nedir? Akışı birkaç kanala paralel hale getirerek, onları "havadan" birkaç anten aracılığıyla farklı şekillerde gönderebilir ve alıcı taraftaki aynı bağımsız antenlerle alabilirsiniz. Böylece, hava arayüzü üzerinden birkaç bağımsız "boru" elde ederiz. bantları genişletmeden. ana fikir bu MIMO. Radyo dalgaları radyo kanalında yayıldığında, seçici sönümleme gözlenir. Bu, özellikle yoğun kentsel alanlarda, abone hareket halindeyse veya hücre servis alanının kenarındaysa fark edilir. Her uzamsal "boruda" sönümleme aynı anda gerçekleşmez. Bu nedenle, aynı bilgiyi iki MIMO kanalı üzerinden küçük bir gecikmeyle iletirsek, daha önce üzerine özel bir kod bindirirsek (kodu sihirli bir kare şeklinde bindiren Alamuoti yöntemi), kayıp sembolleri kurtarabiliriz. sinyal / gürültüyü 10-12 dB'ye kadar iyileştirmeye eşdeğer olan alıcı taraf. Sonuç olarak, bu teknoloji yine hız artışına yol açar. Aslında bu, MIMO teknolojisine organik olarak yerleştirilmiş, iyi bilinen bir çeşitlilik alımıdır (Rx Çeşitlilik).

Sonuç olarak, MIMO'nun hem tabanda hem de modemimizde desteklenmesi gerektiğini anlamalıyız. Genellikle 4G'de MIMO kanallarının sayısı ikinin katıdır - 2, 4, 8 (Wi-Fi sistemlerinde üç kanallı 3x3 sistemi yaygınlaştı) ve sayılarının hem tabanda hem de tabanda eşleşmesi önerilir. modem. Bu nedenle, bu gerçeği düzeltmek için MIMO, alma∗iletim kanalları ile tanımlanır - 2x2 MIMO, 4x4 MIMO, vb. Şimdiye kadar ağırlıklı olarak 2x2 MIMO ile uğraşıyoruz.

MIMO teknolojisinde hangi antenler kullanılıyor? Bunlar sıradan antenlerdir, sadece iki olmaları gerekir (2x2 MIMO için). Kanalları ayırmak için ortogonal, sözde X-polarizasyon kullanılır. Bu durumda, her antenin dikeye göre polarizasyonu 45° ve birbirine göre - 90° kaydırılır. Böyle bir polarizasyon açısı, her iki kanalı da eşit bir zemine yerleştirir, çünkü antenlerin yatay / dikey yönelimi ile kanallardan biri, dünya yüzeyinin etkisi nedeniyle kaçınılmaz olarak daha fazla zayıflama alacaktır. Aynı zamanda, antenler arasındaki 90 ° polarizasyon kayması, kanalları birbirinden en az 18-20 dB ayırmanıza olanak tanır.

MIMO için, iki anten girişi ve çatıda iki anteni olan bir modeme ihtiyacımız var. Ancak bu teknolojinin baz istasyonunda desteklenip desteklenmediği sorusu yanıtsız kalıyor. 4G LTE ve WiMAX standartlarında bu destek hem abone cihazlarının yanında hem de baz istasyonunda mevcuttur. 3G ağında her şey o kadar basit değil. Ağ üzerinde halihazırda binlerce MIMO olmayan cihaz çalışıyor ve bu teknolojinin kullanılmasının tersi bir etkisi var - ağ bant genişliği azaltılıyor. Bu nedenle, operatörler henüz MIMO'yu 3G ağlarının her yerinde uygulamak için acele etmiyorlar. Üssün abonelere yüksek hız sağlayabilmesi için kendisinin iyi bir ulaşımı olması gerekir, yani. ona bir "kalın boru", tercihen bir optik fiber bağlanmalıdır ki bu da her zaman böyle değildir. Bu nedenle, 3G ağlarında, MIMO teknolojisi şu anda emekleme ve geliştirme aşamasındadır, hem operatörler hem de kullanıcılar tarafından test edilir ve ikincisi her zaman başarılı olmaz. Bu nedenle, yalnızca 4G ağlarında MIMO antenlerine umut bağlamaya değer. MIMO beslemelerinin zaten ticari olarak mevcut olduğu reflektörler gibi yüksek kazançlı antenler, bir hücrenin kapsama alanının kenarında kullanılabilir.

Wi-Fi ağlarında, MIMO teknolojisi IEEE 802.11n ve IEEE 802.11ac standartlarında sabitlenmiştir ve halihazırda birçok cihaz tarafından desteklenmektedir. 2x2 MIMO teknolojisinin 3G-4G ağına gelişine tanık olurken, geliştiriciler yerinde durmuyor. Halihazırda, 64x64 MIMO teknolojileri, uyarlanabilir bir radyasyon modeline sahip akıllı antenlerle geliştirilmektedir. Onlar. kanepeden koltuğa geçersek veya mutfağa gidersek tabletimiz bunu fark edecek ve yerleşik anten düzenini doğru yöne çevirecektir. O zaman bu siteye ihtiyacı olan var mı?

MIMO(Multiple Input Multiple Output - multiple input multiple output), kablosuz iletişim sistemlerinde (WIFI, hücresel ağlar) kullanılan, sistemin spektral verimliliğini, maksimum veri aktarım hızını ve ağ kapasitesini önemli ölçüde artırabilen bir teknolojidir. Yukarıdaki avantajları elde etmenin ana yolu, teknolojinin adını aldığı birden çok radyo bağlantısı yoluyla kaynaktan hedefe veri iletmektir. Bu sorunun arka planını düşünün ve MIMO teknolojisinin yaygın olarak kullanılmasına hizmet eden ana nedenleri belirleyin.

Yüksek hata toleransı ile yüksek hizmet kalitesi (QoS) sağlayan yüksek hızlı bağlantılara olan ihtiyaç her geçen yıl artmaktadır. Bu, VoIP (), VoD (), vb. Hücresel ve diğer kablosuz iletişim sistemlerinde, bağlantı kalitesi ve mevcut veri hızı, (BTS)'den uzaklaştıkça hızla düşer. Aynı zamanda, hizmetlerin kalitesi de düşer, bu da sonuçta ağın radyo kapsama alanı boyunca yüksek kalitede gerçek zamanlı hizmetler sağlamanın imkansızlığına yol açar. Bu sorunu çözmek için, baz istasyonlarını mümkün olduğunca sıkı bir şekilde kurmaya çalışabilir ve sinyal seviyesinin düşük olduğu tüm yerlerde dahili kapsama alanı düzenleyebilirsiniz. Bununla birlikte, bu, sonuçta hizmet maliyetinde bir artışa ve rekabet gücünde bir azalmaya yol açacak olan önemli finansal maliyetler gerektirecektir. Bu nedenle, bu sorunu çözmek için, mümkünse mevcut frekans aralığını kullanan ve yeni ağ tesislerinin inşasını gerektirmeyen özgün bir yenilik gereklidir.

Radyo dalgalarının yayılmasının özellikleri

MIMO teknolojisinin çalışma prensiplerini anlamak için uzaydaki genel prensipleri göz önünde bulundurmak gerekir. 100 MHz'in üzerindeki aralıkta çeşitli kablosuz radyo sistemlerinin yaydığı dalgalar, birçok yönden ışık huzmeleri gibi davranır. Radyo dalgaları bir yüzey üzerinde yayıldığında, engelin malzemesine ve boyutuna bağlı olarak, enerjinin bir kısmı emilir, bir kısmı geçer ve geri kalanı yansıtılır. Enerjinin emilen, yansıtılan ve iletilen kısımlarının paylarının oranı, sinyalin frekansı da dahil olmak üzere birçok dış faktörden etkilenir. Ayrıca, yansıyan ve geçen sinyal enerjileri, daha fazla yayılmalarının yönünü değiştirebilir ve sinyalin kendisi birkaç dalgaya bölünür.

Kaynaktan alıcıya yukarıdaki yasalara göre yayılan sinyal, çok sayıda engelle karşılaştıktan sonra birçok dalgaya bölünür ve bunların yalnızca bir kısmı alıcıya ulaşır. Alıcıya ulaşan dalgaların her biri sözde bir sinyal yayılma yolu oluşturur. Ayrıca, farklı dalgaların farklı sayıdaki engellerden yansıtılması ve farklı mesafeler kat etmesi nedeniyle, farklı yolların farklı yolları vardır.

Yoğun şehir ortamında bina, ağaç, araba vb. çok sayıda engel nedeniyle (MS) ve baz istasyonu (BTS) antenleri arasında görüş hattının olmaması durumu oldukça sık görülür. Bu durumda alıcının sinyaline ulaşmanın tek yolu yansıyan dalgalardır. Ancak, yukarıda belirtildiği gibi, art arda yansıtılan sinyal artık başlangıç enerjisine sahip değildir ve gecikmeli olarak gelebilir. Nesnelerin her zaman sabit kalmaması ve durumun zaman içinde önemli ölçüde değişebilmesi de özel bir zorluk yaratır. Bu bağlamda, kablosuz iletişim sistemlerindeki en önemli sorunlardan biri olan bir sorun ortaya çıkıyor.

Çok yollu yayılma - bir sorun mu yoksa bir avantaj mı?

Çok yollu sinyal yayılımıyla mücadele etmek için birkaç farklı çözüm kullanılır. En yaygın teknolojilerden biri Receive Diversity'dir -. Özü, birbirinden uzakta bulunan sinyali almak için bir değil, birkaç antenin (genellikle iki, daha az sıklıkla dört) kullanılması gerçeğinde yatmaktadır. Böylece alıcı, iletilen sinyalin farklı şekillerde gelen bir değil iki kopyasına sahip olur. Bu, orijinal sinyalden daha fazla enerji toplamayı mümkün kılar, çünkü Bir anten tarafından alınan dalgalar başka bir anten tarafından alınamayabilir ve bunun tersi de geçerlidir. Ayrıca bir antende faz dışı gelen sinyaller diğer antende fazlı olarak gelebilir. Bu radyo arayüzü organizasyon şeması, standart Tek Giriş Tek Çıkış (SISO) şemasının aksine Tek Giriş Çoklu Çıkış (SIMO) olarak adlandırılabilir. Tersine yaklaşım da uygulanabilir: iletim için birkaç anten ve alma için bir anten kullanıldığında. Bu aynı zamanda alıcı tarafından alınan orijinal sinyalin toplam enerjisini de arttırır. Bu şemaya Çoklu Giriş Tek Çıkış (MISO) denir. Her iki şemada da (SIMO ve MISO), baz istasyonunun yan tarafına birkaç anten yerleştirilmiştir, çünkü anten çeşitliliğini, terminal ekipmanının kendisinin boyutlarını arttırmadan, yeterince büyük bir mesafe boyunca bir mobil cihazda uygulamak zordur.

Daha fazla akıl yürütmenin bir sonucu olarak, Çoklu Giriş Çoklu Çıkış (MIMO) şemasına ulaşıyoruz. Bu durumda, iletmek ve almak için birkaç anten kurulur. Bununla birlikte, yukarıdaki şemalardan farklı olarak, bu çeşitleme şeması, sadece çok yollu sinyal yayılımı ile ilgilenmekle kalmaz, aynı zamanda bazı ek avantajlar elde etmeyi de sağlar. Çoklu verici ve alıcı antenler kullanılarak, her bir verici/alıcı anten çiftine bilgi iletimi için ayrı bir yol atanabilir. Bu durumda, çeşitlilik alımı kalan antenler tarafından gerçekleştirilecek ve bu anten aynı zamanda diğer iletim yolları için ek bir anten görevi görecektir. Sonuç olarak, teorik olarak, veri hızını, kullanılacak ek anten sayısı kadar artırmak mümkündür. Ancak, her bir radyo yolunun kalitesi önemli bir sınırlama getirir.

MIMO Nasıl Çalışır?

Yukarıda belirtildiği gibi, MIMO teknolojisinin organizasyonu, verici ve alıcı taraflara birkaç antenin kurulmasını gerektirir. Genellikle sistemin girişine ve çıkışına eşit sayıda anten takılır, çünkü bu durumda maksimum veri aktarım hızına ulaşılır. MIMO teknolojisinin adıyla birlikte alım ve iletimdeki anten sayısını göstermek için genellikle "AxB" adı verilir; burada A, sistemin girişindeki anten sayısıdır ve B, çıkıştadır. . Bu durumda sistem, radyo bağlantısını ifade eder.

MIMO teknolojisinin çalışabilmesi için vericinin yapısında konvansiyonel sistemlere göre bazı değişiklikler yapılması gerekmektedir. MIMO teknolojisini düzenlemenin olası, en basit yollarından yalnızca birini ele alalım. Her şeyden önce, iletim tarafında, iletilmesi amaçlanan verileri, sayısı anten sayısına bağlı olan birkaç düşük hızlı alt akışa bölecek bir akış bölücüye ihtiyaç vardır. Örneğin, MIMO 4x4 ve 200 Mbps giriş veri hızı için bölücü, her biri 50 Mbps'lik 4 akış oluşturacaktır. Ayrıca, bu akışların her biri kendi anteni aracılığıyla iletilmelidir. Tipik olarak, verici antenler, çoklu yollardan kaynaklanan mümkün olduğu kadar çok sayıda sahte sinyale izin vermek için bir miktar uzamsal ayrımla kurulur. MIMO teknolojisini düzenlemenin olası yollarından birinde, sinyal her bir antenden farklı bir polarizasyonla iletilir ve bu, alım sırasında onu tanımlamayı mümkün kılar. Bununla birlikte, en basit durumda, iletilen sinyallerin her biri, aktarım ortamının kendisi tarafından işaretlenir (zaman gecikmesi ve diğer bozulmalar).

Alıcı tarafta, birkaç anten radyodan bir sinyal alır. Ayrıca, alıcı taraftaki antenler de biraz uzamsal çeşitlilikle kurulur, bu nedenle daha önce tartışılan alım çeşitliliği sağlanır. Alınan sinyaller, sayısı anten sayısına ve iletim yollarına karşılık gelen alıcılara beslenir. Ayrıca, alıcıların her biri sistemin tüm antenlerinden sinyal alır. Bu toplayıcıların her biri, yalnızca sorumlu olduğu yolun sinyal enerjisini toplam akıştan çıkarır. Bunu ya sinyallerin her birinin donatıldığı önceden belirlenmiş bir işarete göre ya da gecikme, zayıflama, faz kayması, yani. dağıtım ortamının bir dizi bozulması veya "parmak izi". Sistemin nasıl çalıştığına bağlı olarak (Bell Laboratuvarları Katmanlı Uzay-Zaman - BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC), vb.), iletilen sinyal belirli bir süre sonra tekrar edilebileceği gibi, diğer antenler aracılığıyla da hafif bir gecikmeyle iletilebilir.

MIMO teknolojisine sahip bir sistemde, sinyal kaynağı ile alıcı arasında bir görüş hattı varsa, MIMO sistemindeki veri hızının düşebileceği olağan dışı bir olgu meydana gelebilir. Bunun nedeni, öncelikle, sinyallerin her birini işaretleyen çevredeki alanın bozulmalarının ciddiyetindeki azalmadır. Sonuç olarak, alıcı tarafta sinyalleri ayırmak sorunlu hale gelir ve birbirlerini etkilemeye başlarlar. Böylece, radyo bağlantısının kalitesi ne kadar yüksek olursa, MIMO'dan o kadar az fayda sağlanabilir.

Çok kullanıcılı MIMO (MU-MIMO)

Yukarıdaki radyo iletişimini düzenleme ilkesi, yalnızca bir bilgi vericisi ve alıcısının olduğu Tek kullanıcılı MIMO'ya (SU-MIMO) atıfta bulunur. Bu durumda, hem verici hem de alıcı eylemlerini net bir şekilde koordine edebilir ve aynı zamanda yayında yeni kullanıcılar göründüğünde sürpriz bir faktör yoktur. Böyle bir şema, örneğin bir ev ofisinde iki cihaz arasındaki iletişimi düzenlemek için küçük sistemler için oldukça uygundur. Buna karşılık, WI-FI, WIMAX, hücresel iletişim sistemleri gibi çoğu sistem çok kullanıcılıdır, yani. tek bir merkeze ve her biri bir radyo bağlantısı düzenlemenin gerekli olduğu birkaç uzak nesneye sahipler. Böylece, iki sorun ortaya çıkar: bir yandan, baz istasyonu aynı anten sistemi (MIMO yayını) aracılığıyla birçok aboneye bir sinyal iletmeli ve aynı zamanda birkaç aboneden aynı antenler aracılığıyla bir sinyal almalıdır (MIMO MAC - Çoklu Erişim kanalları).

Yukarı bağlantı yönünde - MS'den BTS'ye, kullanıcılar bilgilerini aynı frekansta aynı anda iletirler. Bu durumda baz istasyonu için bir zorluk ortaya çıkıyor: farklı abonelerden gelen sinyalleri ayırmak gerekiyor. Bu problemle başa çıkmanın olası bir yolu da, önceden iletilen bir sinyal sağlayan doğrusal işleme yöntemidir. Bu yönteme göre orijinal sinyal, diğer abonelerden gelen girişimi yansıtan katsayılardan oluşan bir matris ile çarpılır. Matris, havadaki mevcut duruma göre derlenir: abone sayısı, iletim hızları vb. Böylece, iletimden önce, sinyal, radyo iletimi sırasında karşılaştığının tersine bir bozulmaya tabi tutulur.

Aşağı bağlantıda - BTS'den MS'ye yön, baz istasyonu sinyalleri aynı kanalda aynı anda birkaç aboneye aynı anda iletir. Bu, bir abone için iletilen sinyalin diğer tüm sinyallerin alımını etkilemesine yol açar, yani. girişim oluşur. Bu sorunla başa çıkmak için olası seçenekler, kirli kağıt kodlama teknolojisinin (“kirli kağıt”) kullanılması veya uygulanmasıdır. Kirli kağıt teknolojisine daha yakından bakalım. Çalışma prensibi, radyonun mevcut durumunun ve aktif abone sayısının analizine dayanmaktadır. Tek (ilk) abone, verilerini kodlamadan baz istasyonuna iletir, çünkü verilerini değiştirir. diğer abonelerden herhangi bir müdahale yoktur. İkinci abone kodlayacaktır, yani sinyalinin enerjisini birinciye müdahale etmeyecek ve sinyalini birinciden etkilenmeyecek şekilde değiştirin. Sisteme sonradan eklenen aboneler de aktif abone sayısına ve ilettikleri sinyallerin etkisine göre bu esasa göre hareket edeceklerdir.

MIMO uygulaması

Son on yılda MIMO teknolojisi, kablosuz iletişim sistemlerinin verimini ve kapasitesini artırmanın en uygun yollarından biridir. Çeşitli iletişim sistemlerinde MIMO kullanımının bazı örneklerini ele alalım.

WiMAX standardının ayrıca MIMO teknolojisinin yardımıyla kullanıcılara yeni olanaklar sunan iki sürümü vardır. İlki olan 802.16e, mobil geniş bant hizmetleri sağlar. Baz istasyonundan abone ekipmanına yönde 40 Mbps'ye kadar hızlarda bilgi aktarmanıza olanak tanır. Ancak, 802.16e'deki MIMO bir seçenek olarak kabul edilir ve en basit yapılandırma olan 2x2'de kullanılır. Bir sonraki sürümde, 802.16m MIMO, olası bir 4x4 yapılandırmasıyla birlikte zorunlu bir teknoloji olarak kabul edilir. Bu durumda, WiMAX zaten hücresel iletişim sistemlerine, yani bunların dördüncü nesline (yüksek veri aktarım hızı nedeniyle) atfedilebilir, çünkü hücresel ağların doğasında bulunan bir dizi özelliğe sahiptir:, sesli bağlantılar. Mobil kullanım durumunda teorik olarak 100 Mbps'ye ulaşılabilir. Sabit sürümde hız 1 Gbps'ye ulaşabilir.

En büyük ilgi, MIMO teknolojisinin hücresel iletişim sistemlerinde kullanılmasıdır. Bu teknoloji, uygulamasını üçüncü nesil hücresel iletişim sistemlerinden beri bulmuştur. Örneğin, standartta, Rel'de. 6, 20 Mbps'ye kadar hızları destekleyen HSPA teknolojisi ve Rel ile birlikte kullanılır. 7 - veri aktarım hızlarının 40 Mbps'ye ulaştığı HSPA+ ile. Ancak MIMO, 3G sistemlerinde geniş bir uygulama bulamamıştır.

Sistemler, yani LTE, MIMO'nun 8x8'e kadar konfigürasyonlarda kullanılmasını da sağlar. Bu, teorik olarak, baz istasyonundan aboneye 300 Mbps üzerinden veri iletilmesini mümkün kılabilir. Ayrıca önemli bir olumlu nokta, bağlantının kenarda bile istikrarlı kalitesidir. Bu durumda, baz istasyonundan oldukça uzakta olsanız veya uzak bir odada olsanız bile, veri aktarım hızında sadece hafif bir düşüş gözlemlenecektir.

Böylece, MIMO teknolojisi neredeyse tüm kablosuz veri iletim sistemlerinde uygulama bulmaktadır. Ve potansiyeli tükenmedi. 64x64 MIMO'ya kadar yeni anten yapılandırma seçenekleri geliştirilmektedir. Bu, gelecekte daha da yüksek veri hızları, ağ kapasitesi ve spektral verimlilik elde etmeyi mümkün kılacaktır.

WiFi, IEEE 802.11 standardına dayalı kablosuz ağlar için bir marka adıdır. Günlük yaşamda, kablosuz ağ kullanıcıları "WiFi teknolojisi" terimini ticari olmayan anlamında kullanırlar...

MU-MIMO teknolojisini destekleyen yeni kablosuz cihazların, özellikle de UniFi AC HD'nin (UAP-AC-HD) piyasaya sürülmesinin ışığında, bunun ne olduğunu ve eski donanımın neden desteklemediğini açıklığa kavuşturmaya ihtiyaç var. bu teknoloji

802.11ac nedir?

802.11ac standardı, 802.11n standardı biçiminde önceki neslin yerini alan bir kablosuz teknoloji dönüşümüdür.

802.11n'nin ortaya çıkışı, daha önce düşünüldüğü gibi, işletmelerin yerel alan ağı (LAN) içinde çalışmak için geleneksel kablolu bağlantıya bir alternatif olarak bu teknolojiyi her yerde kullanmalarına izin vermekti.

802.11ac, kablosuz teknolojinin evriminde bir sonraki adımdır. Teorik olarak, yeni standart 5 GHz bandında 6,9 Gbps'ye kadar veri aktarım hızları sağlayabilir. Bu, 802.11n veri iletiminin kapsamının 11,5 katıdır.

Yeni standart iki sürüm halinde mevcuttur: Wave 1 ve Wave 2. Aşağıda mevcut standartlar için bir karşılaştırma tablosu bulabilirsiniz.

Wave 1 ve Wave 2 arasındaki fark nedir?

802.11ac Wave 1 ürünleri, 2013 yılının ortalarından beri piyasada. Standardın yeni revizyonu, standardın önceki versiyonuna dayanmaktadır, ancak bazı çok önemli değişikliklerle birlikte:

1,3 Gb/sn'den 2,34 Gb/sn'ye geliştirilmiş performans;
Çok Kullanıcılı MIMO (MU-MIMO) desteği eklendi;
160 MHz'de geniş kanalların kullanımına izin verilir;
Daha fazla performans ve kararlılık için dördüncü uzamsal akış (Uzamsal Akış);
5GHz bandında daha fazla kanal;

Gerçek kullanıcı için Wave 2 geliştirmeleri tam olarak nedir?

Bant genişliği artışı, ağ içindeki bant genişliğine ve gecikmelere duyarlı uygulamalar üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir. Bu, öncelikle akışlı ses ve video içeriğinin iletilmesinin yanı sıra ağ yoğunluğundaki artış ve müşteri sayısındaki artıştır.

MU-MIMO, bir kullanıcının aynı anda birkaç cihazı bağlayabildiği "Nesnelerin İnterneti"nin (Nesnelerin İnterneti, IoT) geliştirilmesi için büyük fırsatlar sunar.

MU-MIMO teknolojisi, bir bütün olarak ağ performansını iyileştiren, aynı anda birden fazla cihaza eşzamanlı hizmet sağlayan birden fazla eşzamanlı aşağı akışa izin verir. MU-MIMO ayrıca gecikme üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir ve daha hızlı bağlantı ve genel müşteri deneyimi sağlar. Ek olarak, teknolojinin özellikleri, standardın önceki sürümünden daha fazla sayıda eşzamanlı istemciyi ağa bağlamanıza olanak tanır.

160 MHz'lik bir kanal genişliği kullanmak belirli koşullar gerektirir (düşük güç, düşük gürültü değeri vb.) ve kanal, büyük miktarda veri iletirken büyük bir performans artışı sağlayabilir. Karşılaştırıldığında, 802.11n 450 Mbps'ye kadar kanal hızı sağlayabilir, daha yeni 802.11ac Wave 1 1,3 Gbps'ye kadar, 802.11ac Wave 2 ise 160 MHz kanala kadar 2,3 Gbps'ye kadar kanal hızı sağlayabilir.

Standardın önceki neslinde 3 alıcı-verici anten kullanımına izin veriliyordu, yeni revizyon 4. akışı ekliyor. Bu değişiklik, bağlantının menzilini ve kararlılığını iyileştirir.

Dünya çapında kullanılan 5 GHz bandında 37 kanal bulunmaktadır. Bazı ülkelerde sınırlı sayıda kanal vardır, bazılarında yoktur. 802.11ac Wave 2, daha fazla kanalın kullanılmasına izin vererek daha fazla cihazın tek bir konumda aynı anda çalışmasına olanak tanır. Ayrıca 160 MHz'lik geniş kanallar için daha fazla kanala ihtiyaç vardır.

802.11ac Wave 2'de yeni kanal hızları var mı?

Yeni standart, ilk sürümden bu yana tanıtılan standartları devralır. Daha önce olduğu gibi, hız akış sayısına ve kanal genişliğine bağlıdır. Maksimum modülasyon değişmeden kaldı - 256 QAM.

Daha önce 866,6 Mbps'lik bir kanal hızı, 2 akış ve 80 MHz'lik bir kanal genişliği gerektiriyorsa, şimdi bu kanal hızı, kanal hızını 80'den 160 MHz'e iki artırarak, yalnızca bir akış kullanılarak elde edilebilir.

Gördüğünüz gibi, büyük bir değişiklik olmadı. 160 MHz kanal desteğiyle bağlantılı olarak, maksimum kanal hızları da 2600 Mbps'ye kadar arttı.

Pratikte gerçek hız, kanalın yaklaşık %65'i kadardır (PHY Rate).

1 akış, 256 QAM modülasyonu ve 160 MHz kanal kullanarak yaklaşık 560 Mbps'lik gerçek bir hız elde edebilirsiniz. Buna göre 2 akış ~1100 Mbps, 3 akış - 1.1-1.6 Gbps değişim hızı sağlayacaktır.

802.11ac Wave2 hangi bantları ve kanalları kullanır?

Uygulamada, Waves 1 ve Waves 2 yalnızca 5 GHz bandında çalışır. Frekans aralığı bölgesel kısıtlamalara tabidir, tipik olarak 5,15-5,35 GHz ve 5,47-5,85 GHz bantları kullanılır.

ABD'de, 5 GHz kablosuz ağlar için 580 MHz'lik bir bant tahsis edilmiştir.

802.11ac, daha önce olduğu gibi, 20 ve 40 MHz'deki kanalları kullanabilir, aynı zamanda, yalnızca 80 MHz veya 160 MHz kullanılarak iyi performans elde edilebilir.

Pratikte sürekli bir 160 MHz bandı kullanmak her zaman mümkün olmadığından, standart 160 MHz bandını 2 farklı banda bölen bir 80 + 80 MHz modu sağlar. Bütün bunlar daha fazla esneklik sağlar.

Lütfen 802.11ac için standart kanalların 20/40/80 MHz olduğunu unutmayın.

Neden iki 802.11ac dalgası var?

IEEE, teknoloji ilerledikçe standartları dalgalar halinde uygular. Bu yaklaşım, endüstrinin şu veya bu özelliğin tamamlanmasını beklemeden hemen yeni ürünler piyasaya sürmesini sağlar.

802.11ac'nin ilk dalgası, 802.11n'den ileriye doğru önemli bir adım attı ve gelecekteki gelişmeler için temel oluşturdu.

802.11ac Wave 2 ürünlerini ne zaman beklemeliyiz?

Analistlerin ilk tahminlerine göre, ilk tüketici seviyesindeki ürünler 2015 ortalarında satışa çıkmış olmalıydı. Üst düzey kurumsal ve taşıyıcı çözümler, standardın ilk dalgasında olduğu gibi genellikle 3-6 aylık bir gecikmeyle ortaya çıkıyor.

Hem tüketici hem de ticari sınıflar genellikle WFA (Wi-Fi Alliance) sertifikalandırmaya başlamadan önce (2016'nın ikinci yarısı) yayınlanır.

Şubat 2017 itibarıyla 802.11ac W2'yi destekleyen cihaz sayısı istediğimiz kadar yüksek değil. Özellikle Mikrotik ve Ubiquit'ten.

Wave 2 cihazları Wave 1'den önemli ölçüde farklı olacak mı?

Yeni standart söz konusu olduğunda, önceki yılların genel eğilimi korunur - akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar 1-2 akışla üretilir, 3 akış daha zorlu görevler için tasarlanmıştır. Standardın tam işlevselliğini tüm cihazlarda uygulamak pratik olarak mantıklı değildir.

Wave 1, Wave 2 ile uyumlu mu?

İlk dalga 3 akışa ve 80 MHz'e kadar kanallara izin verir, bu bölümde istemci cihazlar ve erişim noktaları tamamen uyumludur.

İkinci nesil özellikleri (160 MHz, MU-MIMO, 4 akış) uygulamak için hem istemci aygıtın hem de erişim noktasının yeni standardı desteklemesi gerekir.

Yeni nesil erişim noktaları, 802.11ac Wave 1, 802.11n ve 802.11a istemci cihazlarıyla uyumludur.

Bu nedenle, ikinci nesil adaptörün ek özelliklerini kullanmak birinci nesil nokta ile çalışmaz ve bunun tersi de geçerlidir.

MU-MIMO nedir ve ne işe yarar?

MU-MIMO, "çok kullanıcılı çoklu giriş, çoklu çıkış"ın kısaltmasıdır. Aslında bu, ikinci dalganın en önemli yeniliklerinden biridir.

MU-MIMO'nun çalışması için hem istemcinin hem de AP'nin desteklemesi gerekir.

Kısacası, bir erişim noktası aynı anda birden fazla cihaza aynı anda veri gönderebilirken, önceki standartlar verilerin belirli bir zamanda yalnızca bir istemciye gönderilmesine izin veriyor.

Aslında, geleneksel MIMO, SU-MIMO'dur, yani. SingleUser, tek kullanıcılı MIMO.

Bir örnek düşünün. 3 akışlı (3 Uzamsal Akış / 3SS) bir nokta vardır ve buna 4 istemci bağlıdır: 3SS destekli 1 istemci, 1SS destekli 3 istemci.

Erişim noktası, zamanı tüm istemciler arasında eşit olarak dağıtır. Nokta, ilk istemciyle çalışırken, istemci aynı zamanda 3SS'yi (MIMO 3x3) desteklediğinden, yeteneklerinin %100'ünü kullanır.

Zamanın geri kalan %75'inde nokta, her biri mevcut 3 akıştan yalnızca 1'ini (1SS) kullanan üç istemciyle çalışır. Aynı zamanda erişim noktası, yeteneklerinin yalnızca %33'ünü kullanır. Bu tür müşteriler ne kadar çoksa, verimlilik o kadar az olur.

Belirli bir örnekte, ortalama kanal hızı 650 Mbps olacaktır:

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

Uygulamada, olası 845 Mbps'lik bir ortalama hızdan yaklaşık 420 Mbps'lik bir hız anlamına gelecektir.

Şimdi MU-MIMO kullanan bir örneğe bakalım. 3x3 MIMO kullanan ikinci bir nesil noktamız var, kanal hızı değişmeden kalacak - 80 MHz kanal genişliği için 1300 Mbps. Onlar. Aynı zamanda, müşteriler daha önce olduğu gibi 3'ten fazla kanal kullanamazlar.

Erişim noktası onları 3 gruba ayırırken, toplam istemci sayısı artık 7'dir:

bir 3SS istemcisi;
üç 1SS istemcisi;
bir 2SS istemcisi + bir 1SS;
bir 3SS istemcisi;

Sonuç olarak, AP yeteneklerinin %100 uygulanmasını elde ediyoruz. Birinci gruptan bir istemci 3 akışın tümünü kullanır, başka bir gruptan istemciler bir kanal kullanır vb. Ortalama kanal hızı 1300 Mbps olacaktır. Gördüğünüz gibi çıktıda iki kat artış sağladı.

MU-MIMO noktası eski istemcilerle uyumlu mu?

Ne yazık ki hayır! MU-MIMO, protokolün ilk sürümüyle uyumlu değildir, yani. bu teknolojinin çalışması için istemci cihazlarınızın ikinci sürümü desteklemesi gerekir.

MU-MIMO ve SU-MIMO arasındaki farklar

SU-MIMO'da, erişim noktası aynı anda yalnızca bir müşteriye veri iletir. MU-MIMO ile bir erişim noktası, aynı anda birden çok istemciye veri iletebilir.

MU-MIMO'da aynı anda kaç istemci desteklenir?

Standart, 4 cihaza kadar eşzamanlı bakım sağlar. Toplam maksimum iş parçacığı sayısı 8'e kadar olabilir.

Ekipman konfigürasyonuna bağlı olarak çok çeşitli seçenekler mümkündür, örneğin:

1+1: her biri bir akışa sahip iki istemci;
4+4: her biri 4 akış kullanan iki istemci;
2+2+2+2: dört istemci, her biri için 2 akış;
1+1+1: bir akışta üç istemci;
2+1, 1+1+1+1, 1+2+3, 2+3+3 ve diğer kombinasyonlar.

Her şey donanım yapılandırmasına bağlıdır, genellikle cihazlar 3 akış kullanır, bu nedenle nokta aynı anda 3 istemciye kadar hizmet verebilir.

MIMO 3x3 konfigürasyonunda 4 anten kullanmak da mümkündür. Bu durumda dördüncü anten ektir, ek bir akış uygulamaz, bu durumda aynı anda 1 + 1 + 1, 2 + 1 veya 3SS'ye hizmet vermek mümkün olacaktır, ancak 4'e değil.

MU-MIMO yalnızca Downlink için mi desteklenir?

Evet, standart yalnızca Downlink MU-MIMO'yu destekler, yani. noktası aynı anda birden çok istemciye veri iletebilir. Ancak nokta aynı anda "dinleyemez".

Uplink MU-MIMO'nun uygulanması kısa vadede imkansız görüldü, bu nedenle bu işlevsellik yalnızca 2019-2020'de piyasaya sürülmesi planlanan 802.11ax standardına eklenecektir.

MU-MIMO'da kaç akış desteklenir?

Yukarıda bahsedildiği gibi, MU-MIMO herhangi bir sayıda akışla çalışabilir, ancak istemci başına en fazla 4 akışla çalışabilir.

Çok kullanıcılı iletimin yüksek kaliteli çalışması için standart, bir dizi antenin, daha fazla akışın varlığını önerir. İdeal olarak, MIMO 4x4 için alma için 4 anten ve gönderme için aynı sayıda anten bulunmalıdır.

Yeni standart için özel antenler kullanmak gerekli midir?

Antenlerin tasarımı aynı kaldı. Daha önce olduğu gibi, 802.11a/n/ac için 5 GHz bandında kullanılmak üzere tasarlanmış uyumlu antenleri kullanabilirsiniz.

İkinci sürüm ayrıca Beamforming'i de ekledi, nedir bu?

Hüzmeleme teknolojisi, radyasyon modelini belirli bir müşteriye uyarlayarak değiştirmenize olanak tanır. Çalışma sırasında nokta, müşteriden gelen sinyali analiz eder ve radyasyonunu optimize eder. Hüzmeleme işlemi sırasında ek bir anten kullanılabilir.

802.11ac Wave 2 erişim noktası 1 Gb trafiği işleyebilir mi?

Potansiyel olarak, yeni nesil erişim noktaları bu tür trafik akışını yönetebilir. Gerçek verim, desteklenen akışların sayısı, iletişim aralığı, engellerin varlığı ve parazitin varlığı, erişim noktasının ve istemci modülünün kalitesi ile biten bir dizi faktöre bağlıdır.

802.11ac Wave'de hangi frekans bantları kullanılıyor?

Çalışma frekansı seçimi yalnızca yerel mevzuata bağlıdır. Kanalların ve frekansların listesi sürekli değişiyor, Ocak 2015 itibariyle ABD (FCC) ve Avrupa için veriler aşağıdadır.

Avrupa'da, 40 MHz'den daha geniş bir kanal kullanımına izin verilir, bu nedenle yeni standart açısından herhangi bir değişiklik yoktur, önceki standartla aynı kurallar onun için de geçerlidir.

Ağ teknolojileri hakkında çevrimiçi kurs

Dmitry Skoromnov'un "" kursunu tavsiye ederim. Kurs, herhangi bir üreticinin ekipmanına bağlı değildir. Her sistem yöneticisinin sahip olması gereken temel bilgileri sağlar. Ne yazık ki, birçok yönetici, 5 yıllık deneyime sahip olsa bile, çoğu zaman bu bilginin yarısına bile sahip değildir. Kurs, basit bir dille birçok farklı konuyu kapsar. Örneğin: OSI modeli, kapsülleme, çarpışma ve yayın alanları, anahtarlama döngüsü, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi ve diğer birçok konu.

Ayrı olarak, IP adresleme konusunu da not edeceğim. Basit bir dille ondalıktan ikiliye ve tersine dönüştürmelerin nasıl yapılacağını, IP adresi ve maskesine göre hesaplamayı açıklar: ağ adresi, yayın adresi, ağ ana bilgisayar sayısı, alt ağ oluşturma ve IP adresleme ile ilgili diğer konular.

Kursun iki versiyonu vardır: ücretli ve ücretsiz.