Използването на извън технологиите. MIMO технология за предаване на данни в безжични мрежи WIFI

По едно време инфрачервената връзка беше тихо и неусетно изчезнала, а след това спряха да използват Bluetooth за обмен на данни. И сега е ред на Wi-Fi ...

Бе разработена многопотребителска система с множество входове и изходи, която позволява на мрежата да обменя данни с повече от един компютър едновременно. Създателите твърдят, че при използване на същата гама от радиовълни, разпределени за Wi-Fi, валутният курс може да се утрои.

Qualcomm Atheros разработи многопотребителска система с множество входове и изходи (протокол MU-MIMO), позволяваща на мрежата да обменя данни с повече от един компютър в даден момент. Компанията планира да започне да демонстрира технология през следващите няколко месеца, преди да започне доставки на клиенти в началото на следващата година.

Въпреки това, за да получат този висок обменен курс, потребителите ще трябва да актуализират както своите компютри, така и мрежовите маршрутизатори.

Според протокола Wi-Fi клиентите се обслужват последователно - за определен интервал от време се активира само едно устройство за предаване и получаване на информация - така се използва само малка част от честотната лента на мрежата.

Натрупването на тези последователни събития създава спад на валутния курс, тъй като все повече и повече устройства са свързани към мрежата.

Протоколът MU-MIMO (многопотребителски, многовходов, множествен изход) осигурява едновременно предаване на информация на група клиенти, което позволява по-ефективно използване на наличната честотна лента на Wi-Fi мрежата и по този начин ускорява трансфера.

Qualcomm вярва, че такива възможности ще бъдат особено полезни за конферентните центрове и интернет кафенета, когато няколко потребители се свързват към същата мрежа.

Компанията също така вярва, че това не е само увеличение на абсолютната скорост, но и по-ефективно използване на мрежата и време за излъчване, за да се поддържа нарастващият брой свързани устройства, услуги и приложения.

Чиповете MU-Mimo Qualcomm ще продават производители на маршрутизатори, точки за достъп, смартфони, таблети и други устройства с поддръжка на Wi-Fi. Първите чипове ще могат да работят едновременно с четири потока данни; технологичната поддръжка ще бъде включена в чиповете Atheros 802.11ac и мобилните процесори Snapdragon 805 и 801. Технологията ще бъде демонстрирана тази година, а първите чип-доставки ще бъдат планирани за 1-во тримесечие на следващата година.

Е, сега, който иска да научи повече за тази технология ...

MIMO (Multiple Input Multiple Output - Multiple Input Multiple Output) е технология, използвана в безжичните комуникационни системи (WIFI, WI-MAX, клетъчни комуникационни мрежи), която значително подобрява спектралната ефективност на системата, максималната скорост на трансфер на данни и капацитета на мрежата. Основният начин за постигане на горепосочените предимства е прехвърлянето на данни от източника към получателя чрез няколко радиовръзки, от които тази технология получи името си. Разгледайте фона на този проблем и определете основните причини за широкото използване на технологията MIMO.

Необходимостта от високоскоростни връзки, осигуряващи висока степен на качество на услугата (QoS) с висока устойчивост, нараства от година на година. Това до голяма степен се дължи на появата на такива услуги като VoIP (Voice over Internet Protocol), видео-конферентна връзка, VoD (видео по заявка) и т.н. Въпреки това повечето безжични технологии не позволяват на абонатите да предоставят висококачествено обслужване в края на района на покритие. В клетъчните и други безжични комуникационни системи качеството на връзката, както и наличната скорост на предаване на данни бързо намаляват с разстоянието до базовата станция (BTS). В същото време спада и качеството на услугите, което в крайна сметка води до невъзможността за предоставяне на висококачествени услуги в реално време в цялата мрежа за радио покритие. За да разрешите този проблем, можете да опитате да инсталирате базовите станции възможно най-плътно и да организирате вътрешно покритие на всички места с ниско ниво на сигнала. Това обаче ще изисква значителни финансови разходи, които в крайна сметка ще доведат до увеличаване на разходите за услуги и намаляване на конкурентоспособността. По този начин, за да се реши този проблем, се изисква оригинална иновация, като се използва, ако е възможно, сегашният честотен диапазон и не се изисква изграждането на нови мрежови съоръжения.

Характеристики на размножаване на радио вълни

За да се разберат принципите на работа на технологията MIMO, е необходимо да се обмислят общите принципи на разпространение на радио вълни в космоса. Вълните, излъчвани от различни безжични радиосистеми над 100 MHz, в много отношения се държат като светлинни лъчи. Когато радио вълните срещат някаква повърхност по време на разпространението, в зависимост от материала и размера на препятствието, част от енергията се поглъща, някои преминават през нея, а останалата част се отразява. Съотношението на абсорбираното, отразеното и предаваното през части от енергията е повлияно от много външни фактори, включително честотата на сигнала. Освен това, отразеният и предаван чрез енергията на сигнала може да промени посоката на по-нататъшното му разпространение и самият сигнал е разделен на няколко вълни.

Сигналът, разпространяващ се съгласно горните закони от източника до получателя, след като срещне множество препятствия, се разпада на много вълни, само част от които ще достигнат до приемника. Всяка от вълните, достигащи до приемника, образува така наречения сигнален път. Освен това, поради факта, че различните вълни се отразяват от различен брой препятствия и пътуват на различни разстояния, различните пътища имат различни времеви забавяния.

В условията на гъста градска конструкция, поради големия брой препятствия като сгради, дървета, автомобили и т.н., много често се случва ситуация, когато няма директна видимост между абонатното оборудване (MS) и базовите станции (BTS). В този случай единственият начин да се достигне до приемника сигнал е отразени вълни. Както е отбелязано по-горе, обаче, отразеният сигнал вече няма оригинална енергия и може да дойде късно. Особено сложна е и фактът, че обектите не винаги остават неподвижни и ситуацията може да се промени значително във времето. В този смисъл възниква проблемът с разпространението на многопътни сигнали - един от най-значимите проблеми в безжичните комуникационни системи.

Има ли мултипътен проблем или предимство?

Няколко различни решения се използват за борба с разпространението на многопътни сигнали. Една от най-разпространените технологии е "Получаване на многообразие". Нейната същност се крие във факта, че за да се получи сигнал, не един, а няколко антени се използват едновременно (обикновено две, по-рядко четири), разположени на разстояние един от друг. По този начин получателят няма едно, а две копия на предавания сигнал наведнъж, които идват по различни начини. Това прави възможно събирането на повече енергия от оригиналния сигнал, тъй като вълните, получени от една антена, може да не се приемат от друга и обратно. Също така, сигнали, които са извън фаза на една антена могат да дойдат на другата във фаза. Това устройство за радиовръзка може да се нарече единичен вход за множествен изход (SIMO), за разлика от стандартната единична изходна единична изходна схема (SISO). Може да се приложи и обратният подход: когато се използват няколко антени за предаване и един за приемане. Това също така увеличава общата енергия на оригиналния сигнал, получен от приемника. Тази схема се нарича единичен изход за множествен вход (MISO). И в двете схеми (SIMO и MISO) са инсталирани няколко антени на базовата станция, тъй като Да се реализира разнообразието на антената в мобилно устройство на достатъчно дълбоко разстояние е трудно без да се увеличава размерът на самата крайна апаратура.

В резултат на по-нататъшни разсъждения стигаме до схемата за множествен изход с множествена мощност (MIMO). В този случай са инсталирани няколко антени за предаване и приемане. За разлика от горните схеми, обаче, тази схема на разнообразие позволява не само да се бори с разпространението на многопътни сигнали, но и да получи някои допълнителни предимства. Чрез използването на множество антени в предаването и приемането на всяка двойка предавателна / приемателна антена можете да настроите отделен път за предаване на информация. В този случай разнообразието на приемане ще се извършва от останалите антени и тази антена ще служи също като допълнителна антена за други предавателни пътища. В резултат теоретично е възможно да се увеличи скоростта на предаване на данни толкова пъти, колкото ще се използват допълнителни антени. Обаче значително ограничение се налага от качеството на всеки радиочестотен път.

Принцип на работа на MIMO

Както бе отбелязано по-горе, организацията на технологията MIMO изисква инсталиране на няколко антени на предавателната и приемащата страни. Обикновено се настройва на равен брой антени на входа и изхода на системата, тъй като в този случай се постига максимална скорост на предаване на данни. За да се покаже броят на антените в приемането и предаването, заедно с името на технологията MIMO, обикновено се споменава обозначението "AxB", където A е броят антени на системния вход и B е на изхода. Под системата в този случай се отнася за радиовръзката.

Технологията MIMO изисква някои промени в структурата на предавателя в сравнение с конвенционалните системи. Обмислете само един от възможните и най-прости начини за организиране на технологията MIMO. На първо място, на предавателната страна е необходим делител на потока, който ще раздели данните, предназначени за предаване, в няколко потоци от ниска скорост, броят на които зависи от броя на антените. Например, при MIMO 4x4 и скорости на въвеждане на данни от 200 Mbit / s, разделителят ще създаде по 4 потока от по 50 Mbit / s. Освен това, всеки поток от данни трябва да бъде предаден чрез собствената си антена. Обикновено предавателните антени се инсталират с известно пространствено разнообразие, за да осигурят колкото се може повече странични сигнали, които са резултат от множество отражения. При един от възможните начини за организиране на технологията MIMO се предава сигнал от всяка антена с различна поляризация, която позволява да бъде идентифицирана при приемане. В най-простия случай обаче всеки от предаваните сигнали се маркира със самата предавателна среда (времезакъснение, отслабване и други изкривявания).

На приемащата страна няколко антени получават сигнал от радиото. Нещо повече, антените на приемащата страна също са инсталирани с известно пространствено разделяне, поради което е осигурено многообразието приемане, обсъдено по-горе. Получените сигнали пристигат на приемници, чийто брой съответства на броя на антените и пътищата на предаване. И на всеки приемник сигнали от всички антени на системата. Всеки от тези добавки разпределя от общия поток енергията на сигнала само на този път, за който отговаря. Той прави това или чрез някаква предварително зададена характеристика, че всеки от сигналите е снабден с, или чрез анализиране на забавянето, атенюацията, фазовото отместване, т.е. набор от изкривявания или "пръстов отпечатък" на разпространяващата среда. В зависимост от това как работи системата (Bell Laboratories Layered Space Time - BLAST, селективен контрол на скоростта на антената (SPARC) и др.), Предаваният сигнал може да се повтори след определено време или да се предава с малко закъснение през други антени.

В система с технология MIMO може да има необичайно явление, което е, че скоростта на предаване на данни в системата MIMO може да намалее, ако има директна линия на зрение между източника и приемника на сигнала. Това се дължи главно на намаляването на интензивността на изкривяването на околното пространство, което отразява всеки от сигналите. В резултат на това на приемната страна става проблематично да се разделят сигналите и те започват да се влияят взаимно. По този начин, колкото е по-високо качеството на радиовръзката, толкова по-малко ползи могат да бъдат получени от MIMO.

MIMO за много потребители (MU-MIMO)

Принципът на организацията на радиокомуникациите, разгледан по-горе, се отнася до т.нар. Единичен потребител MIMO (SU-MIMO), където има само един предавател и приемник на информация. В този случай както предавателят, така и приемникът могат ясно да координират действията си и в същото време няма изненадващ фактор, когато новите потребители могат да се появяват във въздуха. Тази схема е подходяща за малки системи, например за организиране на комуникация в домашния офис между две устройства. На свой ред, повечето системи, като WI-FI, WIMAX, клетъчните комуникационни системи са мулти-потребители, т.е. те имат един център и няколко отдалечени обекти, като всяка от тях е необходимо да се организира радиовръзка. По този начин възникват два проблема: от една страна, базовата станция трябва да предава сигнал на много абонати през същата антенна система (MIMO излъчване) и същевременно да получава сигнала през същите антени от няколко абонати (MIMO MAC - Multiple Access Канали).

В посока на връзката нагоре - от MS към BTS, потребителите предават информацията си едновременно на същата честота. В този случай базовата станция има затруднения: необходимо е да се разделят сигналите от различни абонати. Един от възможните начини за справяне с този проблем е и линейният метод на обработка, който предвижда предварителното кодиране на предавания сигнал. Оригиналният сигнал, съгласно този метод, се умножава с матрицата, която се състои от коефициентите, отразяващи ефекта на интерференция от други абонати. Матрицата се съставя въз основа на актуалната ситуация на радиото: брой абонати, скорости на предаване и др. По този начин, преди предаването, сигналът е подложен на изкривяване на противоположността с този, който той ще срещне по време на излъчването.

В посока надолу, посоката от BTS към MS, базовата станция предава сигнали едновременно на същия канал на няколко абонати наведнъж. Това води до факта, че предаваният сигнал за един абонат влияе върху приемането на всички други сигнали, т.е. възникват смущения. Възможни варианти за справяне с този проблем са използването на Smart Antena или използването на технология за кодиране на мръсна хартия. Да разгледаме по-подробно технологията за мръсна хартия. Принципът на нейното функциониране се основава на анализ на текущото състояние на радиото и броя на активните абонати. Единственият (първият) абонат предава данните си на базовата станция без да кодира, променяйки данните си, защото няма намеса от други абонати. Вторият абонат ще кодира, т.е. променете енергията на сигнала си така, че да не се намесвате в първия и да не подлагате сигнала си на влиянието на първия. Следващите абонати, добавени към системата, също ще следват този принцип и ще разчитат на броя на активните абонати и ефекта от предаваните от тях сигнали.

Приложение MIMO

Технологията MIMO през последното десетилетие е един от най-подходящите начини за увеличаване на капацитета и капацитета на безжичните комуникационни системи. Разгледайте някои примери за използване на MIMO в различни комуникационни системи.

Стандартният WiFi 802.11n е един от най-впечатляващите примери за използване на технологията MIMO. Според него той ви позволява да поддържате скорости до 300 Mbps. И предишния стандарт 802.11g позволи да осигури само 50 Mbit / s. В допълнение към увеличаването на скоростта на предаване на данни, новият стандарт, благодарение на MIMO, също ни позволява да предоставяме по-качествени характеристики на услугата в места с ниски сигнали. 802.11n се използва не само в точки / много точки (Point / Multipoint) - най-познатата ниша за използване на Wi-Fi технология за организиране на локална мрежа (Local Area Network), но и за организиране на точки от точка до точка, стотици Mbps и позволяващи предаването на данни за десетки километри (до 50 километра).

Стандартът WiMAX има и две версии, които разкриват нови функции за потребителите, използващи технологията MIMO. Първият, 802.16e, предоставя мобилни широколентови услуги. Той ви позволява да предавате информация със скорост до 40 Mbps в посока от базовата станция към абонатното оборудване. Въпреки това, MIMO в 802.16e се счита за опция и се използва в най-простата конфигурация - 2x2. В следващото издание 802.16 м MIMO се счита за абсолютна технология с възможна конфигурация 4x4. В този случай WiMAX вече може да бъде приписван на клетъчните комуникационни системи, а именно тяхното четвърто поколение (поради високата скорост на предаване на данни), тъй като притежава редица характеристики, характерни за клетъчните мрежи: роуминг, предаване, гласови връзки. В случая на мобилна употреба теоретично може да се постигне скорост от 100 Mbps. При фиксирана версия скоростта може да достигне 1 Gbit / s.

Най-голям интерес представлява използването на технологията MIMO в клетъчните комуникационни системи. Тази технология е приложена от третото поколение клетъчни комуникационни системи. Например, в стандарта UTS, в Rel. 6 се използва в комбинация с технологията HSPA с поддръжка на скорости до 20 Mbit / s, а в Rel. 7 - с HSPA +, където скоростите на предаване на данни достигат 40 Mbps. Въпреки това, в 3G системи MIMO не намери широко приложение.

Системите, а именно LTE, също предвиждат използването на MIMO в конфигурации до 8x8. Това на теория може да осигури възможност за прехвърляне на данни от базова станция към абонат над 300 Mbit / s. Също така важна положителна точка е стабилното качество на връзката дори и на ръба на клетката. В същото време, дори на значително разстояние от базовата станция или при престой в глуха стая, ще има само леко намаляване на скоростта на предаване на данни.

По този начин технологията MIMO се използва в почти всички безжични системи за предаване на данни. Нещо повече, неговият потенциал не е изчерпан. Вече са разработени нови опции за конфигуриране на антена, до 64x64 MIMO. Това ще позволи в бъдеще дори по-високи скорости на данни, капацитет на мрежата и спектрална ефективност.

WiFi е запазена марка за безжични мрежи, базирана на стандарта IEEE 802.11. В ежедневието потребителите на безжични мрежи използват термина "WiFi технология", което означава, че не е търговска марка, а стандартът IEEE 802.11.

WiFi технологията ви позволява да внедрите мрежа без да слагате кабел, като по този начин намалявате разходите за разгръщане на мрежата. Благодарение на Wi-Fi мрежите, където не може да се постави кабел, например на открито или в сгради с историческа стойност, могат да се обслужват от безжични мрежи.
Противно на популярното вярване за "вредността" на WiFi, лъчението от WiFi устройства по време на пренос на данни е с два порядъка (100 пъти) по-малко от това на мобилен телефон.

MIMO е технология за предаване на данни, основаваща се на използването на пространствено мултиплексиране, за едновременно предаване на няколко информационни потока в един канал, както и многоотраслово отражение, което гарантира, че всяка част от информацията се предава на съответния получател с малка вероятност за смущения загуба на данни.

Разрешаване на проблеми с трафик

С интензивното развитие на някои високи технологични изисквания за други нарастват. Този принцип пряко засяга комуникационните системи. Един от най-належащите проблеми в съвременните комуникационни системи е необходимостта от увеличаване на производителността и скоростта на предаване на данни. Има два традиционни начина за увеличаване на честотната лента, като се разширява честотната лента и се увеличава излъчената мощност.
Но поради изискванията за биологична и електромагнитна съвместимост, ограниченията са поставени върху увеличаването на излъчената мощност и разширяването на честотната лента. С такива ограничения проблемът с липсата на честотна лента и скоростта на предаване на данни налага да се търсят нови ефективни методи за решаването му. Един от най-ефективните методи е използването на адаптивни антенни решетки със слабо свързани антени елементи. Технологията MIMO се основава на този принцип. Комуникационните системи, които използват тази технология, се наричат MIMO (Multiple Input Multiple Output).

802.11n и MIMO

Тази технология се прилага в IEEE стандарт 802.11n (най-новата версия на 802.11 за WiFi мрежи), мобилна WiMAX и LTE. 802.11n стандартни увеличава скорост на предаване на данни почти четири пъти в сравнение с 802.11g стандарти устройства (максимална скорост е 54 Mbit / сек), когато се използва в режим на 802.11n 802.11n на с други устройства. Теоретично 802.11n способни да предоставят информационни скорости до 480 Mbit / и (В практиката на фигури разбира по-долу). спецификация 802.11n осигурява използването на стандартни 20 MHz широки канали и широколентов - 40 MHz с висока честотна лента. 802.11n стандарт ключов компонент наречен MIMO (Multiple Input, множествена изход - Multiple Input Multiple Output) включва използването на пространствено мултиплексиране за целите на едновременно предаване на няколко потоци данни по един канал, и многопътност отражение, което осигурява доставката на всеки бит данни със съответния получател ниска вероятност от смущения и загуба на данни. Това е способността едновременно да се предават и получават данни, които определят високата честотна лента на 802.11n устройства.

Проблеми при използването на MIMO WIFI

При изграждането на безжична мрежа с помощта MIMO технология на доставчиците на услуги възниква проблем наличието на достъпни цени по отношение на цената на клиентските устройства, което позволява използването на тази технология е висок клас. По правило при изграждането на такава мрежа се използва оборудване на един производител. Например, следващият набор, базиран на собствения протокол AirMAX, може да бъде добър вариант:
базова станция Ubiquiti Rocket M5
клиентското устройство Ubiquiti NanoStation M5
Захранване към външни точки за достъп през Ethernet. Сега действа 802.3af (PoE) стандартни захранване не осигурява необходимата енергия да предоставят точки за достъп с конфигурация на антената 3 × 3 и по-горе. Той бе заменен от 802.3at стандарт се разработва, но още не е приела, производители на безжични устройства търсят заобиколни на този проблем (например, чрез автоматично изключване на предаването на многопосочно) и безжични разработчиците чипсета се опитват да намалят потреблението на енергия от своите чипове. Заедно с глобалните производители, Ubiquiti успешно се справя с тази задача.

Просто за сложните

Технологията MIMO се състои от следните принципи:
увеличаване "ширина" на канала (например, 20 MHz до 40 MHz WiFi 802.11n стандарт 802.11n про чете по-горе)
за предаване на информация в един радио канал, се използват няколко предавателя и няколко приемника. Броят на предавателите и приемниците може да е различен. По принцип се използва съкращението MIMO с номера, които обозначават броя на предавателите и приемниците. Например, MIMO 3 × 2 означава, че има 3 предавателя и 2 приемника.
От практиката. Приложения MIMO с пример за протокол AirMAX

Един от лидерите в прилагането на технологията MIMO е компанията Ubiquiti Networks. Доказателство за това е собственият протокол AirMAX. Komnaniya Ubiquiti винаги е предложил "достатъчно умен" решение за безжичен пренос на данни, която е качествена разлика е простотата и лекотата на използване, ефективност на ниска цена и надеждност. В момента, изискващи по-високи скорости на трансфер и разумни цени за решенията, Ubiquiti Networks предлага редица AirMax оборудване с помощта на MIMO технология, която се използва в WiMAX. Хубаво е да знаете, че AirMAX решения струват много и десет пъти по-евтино. United Communications Technologies представя редица решения за изпълнение на задачите и оборудването на AirMAX.

Мултифункционалният MIMO е неразделна част от стандарта 802.11 ac. Но досега не са съществували устройства, поддържащи нов тип технология с много антени. WLAN рутери-802.11 предишното поколение оборудване определен като ав Wave 1. Само въведена Multi Wave 2 MIMO технология (MU-MIMO), и от ръководителя на тази втора вълна устройство отива.

WLAN стандарт	802.11b	802.11g / а	802.11n	802.11as	802.11ah *
Скорост на предаване на данни по поток, Mbps	11	54	150	866	не по-малко от 3500
Честотен диапазон, GHz	2,4	2,4/5	2.4 и 5	5	между 1 и 6
Ширина на канала, MHz	20	20/20	20 и 40	20,40,80 или 160	все още не е определено
Антена технология		Единичен вход за единичен вход (един вход - един изход)	MIMO: многочислен вход за множествен изход (многоканален вход - многоканален изход)		MIMO / MU-MIMO (мулти-потребителска MIMO система)
Максимален брой пространствен	1	1	4	8	все още не е определено
Поддържаща технология за формоване на греди	□	□	■	■	■

■ да □ не

Тъй многопотребителска MIMO технология предава сигнал едновременно няколко устройства, подходящо разширен протокол за образуване на единици глава данни, вместо да предава няколко пространствено разделените потоци към един клиент, многопотребителска MIMO техника разпределя трансфера за всеки потребител поотделно, както и кодирането , Разпределението на честотната лента и кодирането остават еднакви.

Един потребител (единичен потребител) Ако четири устройства се разделя между WLAN мрежа, конфигурацията на рутер 4 4 х 4 MIMO предава четири поток пространствен данни, но винаги един и същ апарат. Устройствата и джаджите се обслужват последователно. Multi User (Multi) Поддържани многопотребителска MIMO (Multi User MIMO) изблици на устройства чакат достъп до ресурси WLAN- рутер не се формира. Лаптопите, таблетите, телефонът и телевизорът са снабдени с данни едновременно.

WLAN е подобен на оживена магистрала: в зависимост от времето на деня, в допълнение към компютри и лаптопи, свързани с тази таблети движение, смартфони, телевизия и игрови конзоли. В средното домакинство има повече от пет устройства, свързани към интернет чрез WLAN, като броят им непрекъснато нараства. Със скорост 11 Mbit / сек, което е предвидено в основния стандарт IEEE 802.11b, сърфиране в Интернет, и натоварване изисква много търпение, защото рутера във всеки един момент може да се свърже само едно устройство. Ако радиото се използва от три устройства, всеки клиент получава само една трета от дължината на сесията, а две трети от времето се изразходва чака. Въпреки, че най-новата мрежа WLAN стандарта IEEE 802.11ac осигури пренос на данни при скорост до 1 Gbit / сек, те също така съществува и проблемът с падане на скоростта поради опашки. Но следващото поколение устройства (802.11ac Wave 2) обещава по-добро представяне за радио мрежи с няколко активни устройства.

За по-добро разбиране на същността на иновациите, първо трябва да си спомните какви промени са настъпили с WLANs в близкото минало. Един от най-ефективните методи за увеличаване на скоростта на предаване на данни, като се започне от стандарта IEEE 802.1In, е технологията MIMO (множествен вход за множествен изход: многоканален вход - многоканален изход). Това включва използването на множество радио антени за паралелно предаване на потоци от данни. Ако например се предава един видео файл през WLAN мрежа и се използва маршрутизатор MIMO с три антени, всеки предавател в идеалния случай (ако има три антени в приемника) ще изпрати трети файл.

Увеличаване на разходите с всяка антена

В стандарта IEEE 802.11n максималната скорост на пренос на данни за всеки отделен поток, заедно с общата информация, достига 150 Mbps. Устройствата с четири антени са способни да предават данни със скорост до 600 Mbps. Текущият стандарт IEEE 802.11ac теоретично достига около 6900 Mbps. В допълнение към широките радио канали и подобрената модулация стандартът предвижда използването на до осем потока MIMO.

Но просто увеличаването на броя на антените не гарантира многократно ускоряване на предаването на данни. Напротив, с четири антени количеството данни за услугата значително се увеличава и процесът на откриване на сблъсъци на радиосигнали също става все по-скъп. За да се оправдае използването на по-голям брой антени, технологията MIMO продължава да се подобрява. Предишният MIMO за разграничаване е по-правилен за извикване на MIMO за един потребител (MIMO за един потребител). Въпреки че осигурява едновременно предаване на няколко пространствени потока, както беше споменато по-рано, то винаги е само на един адрес. Такъв недостатък сега е елиминиран, като се използва MIMO за много потребители. С тази технология маршрутизаторите на WLAN могат едновременно да предават сигнал на четирима клиенти. Устройство с осем антени, например, може да използва четири, за да осигури лаптоп и успоредно с помощта на още две - таблет и смартфон.

MIMO - Точен посочен сигнал

За да може маршрутизаторът едновременно да предава WLAN пакети на различни клиенти, той се нуждае от информация къде се намират клиентите. За тази цел на първо място, тестовите пакети се изпращат във всички посоки. Клиентите отговарят на тези пакети и базовата станция съхранява данни за силата на сигнала. Технологията на образуването на лъчи е един от най-важните помощници на MU MIMO. Въпреки че поддръжката й вече е осигурена от стандарта IEEE 802.11n, той е подобрен в IEEE 802.11ac. Същността му е да установи оптималната посока за изпращане на радиосигнал до клиентите. Базовата станция изрично определя за всеки радиосигнал оптималната насоченост на предавателната антена. За многопотребителски режим търсенето на оптимален път на сигнала е особено важно, тъй като промяната на местоположението само на един клиент може да промени всички пътища на предаване и да наруши производителността на цялата WLAN мрежа. Следователно всеки 10 ms се извършва канален анализ.

За сравнение, MIMO за един потребител анализира само на всеки 100 ms. Мулти-потребителският MIMO може да обслужва четири клиента едновременно и всеки клиент може едновременно да получава до четири потока от данни, като дава общо 16 потока. За тази многопотребителска MIMO са необходими нови маршрутизатори за WLAN, тъй като нараства нуждата от изчислителна мощност.

Един от най-сериозните проблеми на MIMO за много потребители е намесата между клиентите. Въпреки че претоварването на каналите често се измерва, това не е достатъчно. Ако е необходимо, една рамка има приоритет, докато други, напротив, се придържат. За да направите това, 802.11ac използва различни опашки, които се обработват при различни скорости в зависимост от вида пакет данни, предпочитайки например видео пакетите.

Технологията MIMO е изиграла огромна роля в развитието на WiFi. Преди няколко години беше невъзможно да си представим други устройства с честотна лента от 300 Mbit / s и по-висока. Появата на нови високоскоростни комуникационни стандарти, например 802.11n, до голяма степен се дължи на MIMO.

По принцип си струва да споменем, че когато говорим за WiFi технология, ние всъщност означаваме един от комуникационните стандарти, и по-специално - IEEE 802.11. WiFi марката стана след очертаването на атрактивните перспективи за използване на безжичните данни. Още малко за Wi-Fi технологията и стандарта 802.11 могат да бъдат намерени в.

Какво представлява технологията MIMO?

Ако дадете определението възможно най-просто, тогава MIMO е многопоточен трансфер на данни., Съкращение може да се превежда от английски език като "много входове няколко изхода" За разлика от предшественика (SingleInput / SingleOutput), в устройства, които поддържат MIMO сигнал се предава от един радио канал, като използвате не един, а няколко приемника и предавателя. При определянето на техническите характеристики на WiFi устройствата до съкращението се посочва техният номер. Например, 3x2 е 3 сигнални предаватели и 2 приемни антени.

Освен това, mIMO използва пространствено мултиплексиране., Зад плашещото име се крие технологията на едновременно предаване на няколко пакета данни през един канал. Поради това "уплътняване" на канала, капацитетът му може да се увеличи два пъти или повече.

MIMO и WiFi

С нарастващата популярност на безжичното предаване на данни през WiFi връзки, разбира се, техните изисквания за скоростта са се увеличили. И това MIMO технология и други разработки от него като за база, ще се увеличи капацитетът на няколко пъти. Разработването на WiFi следва пътя на разработването на стандартите 802.11 - a, b, g, n и така нататък. Ние не напразно споменахме появата на стандарт 802.11n. Множествен вход за множествен изход - неговият основен компонент, който позволява да се увеличи скоростта на канала на безжична връзка от 54 Mbit / s до повече от 300 Mbit / s.

802.11n стандарт позволява използва като стандарт канал честотна лента от 20 MHz, и използването на широколентов линия 40 MHz с висока честотна лента. Както беше споменато по-горе, сигналът многократно се отразява, като по този начин се използват множество потоци на един комуникационен канал.

Чрез този достъп до интернет чрез WiFi сега тя дава възможност не само да сърфирате, проверявате електронната си поща и чат в ICQ, но и онлайн игри, онлайн видео чат на Skype и други "тежки" трафик.

По-новият стандарт също използва технологията MIMO.

Проблеми при използването на MIMO в WIFI

В зората на технологиите имаше трудности при комбинирането на устройства работа със и без подкрепата на MIMO. Сега обаче не е толкова важно - почти всеки уважаващ себе си производител на безжично оборудване го използва в своите устройства.

Също така, един от проблемите с навлизането на технологията за предаване на данни с помощта на няколко приемника и няколко предавателя е цената на устройството. Все пак тук компанията направи реална ценова революция , Тя не само успя да установи производството на безжично оборудване с поддръжка на MIMO, но и да го направи на много достъпни цени. Вижте, например, цената на типичен фирмен комплект - (базова станция), (от страна на клиента). И в тези устройства, не само MIMO, но подобрено airMax технология въз основа на него.

Единственият проблем е увеличаването на броя антени и предаватели (сега максимум 3) за устройства с PoE. Осигуряването на енергия за по-енергийно интензивен дизайн е трудно, но отново постоянните промени в тази посока правят Ubiquiti.

AirMAX технология

Ubiquiti Networks е признат лидер в разработването и внедряването на иновативни WiFi технологии, включително MIMO. На базата на това Ubiquiti разработи и патентова технология. AirMax, Нейната същност е, че предаването на рецепцията-сигнал с множество антени в един и същи канал се поръча и структурирана TDMA протокол с хардуерно ускорение: пакети от данни се разделят на отделни времеви интервали се координират предаване опашка.

Това ви позволява да разширите честотната лента на канала, да увеличите броя на свързаните абонати без загуба на качество на комуникацията. Това решение е ефективно, удобно за използване и, което е най-важно, евтино. За разлика от подобно оборудване, използвано в WiMAX мрежите, оборудването от Ubiquiti Networks с технологията AirMAX е приятно доволно от цените.

на сайта

Живеем в ерата на цифровата революция, скъпи анонимен автор. Нямахме време да свикнем с всяка нова технология, предлагаме от всички страни още по-нови и напреднали. И докато ние сме неспокойни мисли, дали тази технология наистина ще ни помогне да получите по-бърз интернет или просто за пореден път развъждани за пари, дизайнерите от това време се развиват още по-нова технология, която ние предлагаме да се замени сегашната е буквално на 2 години. Това важи и за технологията MIMO антена.

Каква е тази технология - MIMO? Множествен вход за множествен изход - множествен вход за множествен изход. На първо място, технологията MIMO е сложно решение и се отнася не само до антени. За по-добро разбиране на този факт си струва да се направи малка екскурзия в историята на развитието на мобилните комуникации. Разработчиците са изправени пред задачата да предават повече информация за единица време, т.е. увеличаване на скоростта По аналогия с водопроводната мрежа - да се достави на потребителя по-голям обем вода за единица време. Можем да направим това чрез увеличаване на "диаметъра на тръбата", или по аналогия чрез разширяване на честотната лента на комуникацията. Първоначално GSM стандартът беше заострен от гласовия трафик и имаше широчина на канала 0.2 MHz. Това беше достатъчно. Освен това има проблем с осигуряването на достъп за няколко потребители. Тя може да бъде решена чрез разделяне на абонатите по честота (FDMA) или време (TDMA). В GSM и двата метода се използват едновременно. В резултат на това имаме баланс между максималния възможен брой абонати в мрежата и минималната възможна честотна лента за гласовия трафик. С развитието на мобилния интернет тази минимална честотна лента се превърна в пречка за увеличаване на скоростта. Две технологии, базирани на GSM платформата - GPRS и EDGE достигнаха максимална скорост от 384 kbps. За да се увеличи още повече скоростта, е необходимо да се разширява честотната лента за интернет трафик по едно и също време, като се използва GSM инфраструктурата, когато е възможно. В резултат на това беше разработен стандарт UMTS. Основната разлика тук е разширяването на лентата на 5 MHz наведнъж и осигуряването на достъп за много потребители, използването на технология за достъп до CDMA код, в която няколко абонати работят едновременно на същия честотен канал. Тази технология е наречена W-CDMA, подчертавайки, че тя работи в широка лента. Тази система е наречена трето поколение система - 3G, но също така е добавка към GSM. Така че имахме широка "тръба" на 5 MHz, което ни позволи първоначално да увеличим скоростта до 2 Mbps.

Как иначе можем да увеличим скоростта, ако нямаме възможност да продължим да увеличаваме диаметъра на тръбата? Можем да паралелизираме потока на няколко части, да поставим всяка част в отделна малка тръба и след това да съберем тези отделни потоци от страната на получаване в един широк поток. Освен това, процентът зависи от вероятността за грешки в канала. Чрез намаляване на тази вероятност чрез излишно кодиране, предвиждане на корекция на грешки, използване на по-усъвършенствани методи за модулиране на радиосигнал, можем да увеличим скоростта. Всички тези разработки (заедно с разширяването на "тръбата" чрез увеличаване на броя на носителите на канал) бяха последователно приложени в по-нататъшно усъвършенстване на стандарта UMTS и получиха името HSPA. Това не е заместител на W-CDMA, а мек + твърд ъпгрейд на тази основна платформа.

Стандартите за 3G се разработват от международния консорциум на 3GPP. Таблицата обобщава някои от характеристиките на различните издания на този стандарт:

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

Технологията 4G LTE, в допълнение към обратната съвместимост с 3G мрежите, която й позволява да преобладава над WiMAX, е в състояние да развие още по-големи скорости до 1 Gbit / s и по-висока. Тук се използват още по-съвременни технологии за прехвърляне на цифровия поток към интерфейса на радиото, например OFDM модулация, която се интегрира много добре с технологията MIMO.

И така, какво е MIMO? Паралелизирайки потока на няколко канала, можете да ги стартирате по различни начини чрез няколко антени "във въздуха" и да ги получавате със същите независими антени на приемащата страна. По този начин получаваме няколко независими "тръби" на радио интерфейса без разширяване на групата, Това е основната идея. MIMO. С разпространението на радиовълни в радиоканала се наблюдава избирателно избледняване. Това е особено забележимо в гъсто населени градски райони, ако абонатът е в движение или на ръба на клетката покритие. Затъмняването във всяка пространствена "тръба" не се случва едновременно. Затова, ако премине през два канала MIMO същата информация и с известно закъснение, след поставяне на специален код на него (Alamuoti метод код наслагване под формата на магически квадрат), можем да се възстанови изгубените символи на получаващата страна, което е еквивалентно на подобряване на сигнал / шум до 10-12 dB. В резултат на това тази технология отново води до увеличаване на скоростта. Всъщност, това отдавна известно отдалечено приемане (Rx Diversity) е органично вградено в технологията MIMO.

В крайна сметка трябва да разберем, че MIMO трябва да се поддържа както в основата, така и в нашия модем. Обикновено броят на 4G MIMO канала е кратно на две - 2, 4, 8 (в системата Wi-Fi е удължен триканална система 3x3) и препоръчва техният брой е същият и в основата и на модема. Ето защо, за фиксиране на този факт определя MIMO канали предаване рецепция * - 2x2 MIMO, MIMO 4x4 & т.н. Досега се занимаваме основно с 2x2 MIMO.

Какви антени се използват в технологията MIMO? Това са обикновени антени, те просто трябва да бъдат две (за 2x2 MIMO). Ортогоналната, така наречената Х-поляризация се използва за разделяне на каналите. Поляризацията на всяка антена спрямо вертикалата е изместен от 45 ° един спрямо друг и - 90 °. Такова ъгъл поляризация поставя двата канала в еднакви условия, тъй като хоризонталната / вертикалната ориентация на един от каналите на антени неизбежно ще получат по-голямо затихване поради влиянието на земната повърхност. С 90 ° поляризация смяна между антени позволява развърже канали свързани помежду си с най-малко 18-20 децибела.

За MIMO, вие и аз ще се нуждаем от модем с два антенни входа и две антени на покрива. Остава обаче въпросът дали тази технология се поддържа на базовата станция. В стандартите 4G LTE и WiMAX такава поддръжка съществува както от страна на абонатните устройства, така и от базата. В 3G мрежата не е толкова просто. Мрежата вече има хиляди устройства, които не поддържат MIMO, за което въвеждането на тази технология носи обратния ефект - намалява се пропускателната способност на мрежата. Следователно операторите не бързат да използват MIMO навсякъде в 3G мрежи. За да може базата да осигурява на абонатите висока скорост, тя трябва сама да има добър транспорт, т.е. трябва да се донесе "дебела тръба", за предпочитане оптично влакно, което не винаги е така. Следователно, в 3G мрежите, технологията MIMO в момента е в етап на разработка, тествана както от оператори, така и от потребители, а последните не винаги са успешни. Ето защо, разчитането на антени MIMO е само в 4G мрежи. На края на обслужваната зона на клетката можете да използвате антени с високи усилия, като огледални, за които вече са налични излъчватели MIMO.

В Wi-Fi мрежите технологията MIMO е фиксирана в стандартите IEEE 802.11n и IEEE 802.11ac и вече се поддържа от много устройства. Докато сме свидетели на пристигането на технологията 2x2 MIMO в 3G-4G мрежата, разработчиците не са седнали неподвижно. Вече се разработват технологии с 64х64 MIMO с интелигентни антени с адаптивен модел на излъчване. Т.е. Ако се преместим от дивана на стола или отидем в кухнята, нашият таблет ще забележи това и ще разгърне интегрирания модел на антената в правилната посока. Някой има ли нужда от този сайт по това време?