Traadita side valdkonnas on kiirus ja stabiilsus alati olnud kasutajate põhinõudmised. Varased Wi-Fi-seadmed toetusid andmeedastuseks ühele antennile, muutes need vastuvõtlikuks keskkonnahäiretele ja signaali sumbumisele, mis piiras kiirust ja leviala. Kuid MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) tehnoloogia tulekuga on traadita võrgu jõudlus saavutanud kvalitatiivse hüppe. Selles artiklis käsitletakse MIMO-tehnoloogia tööpõhimõtteid ja uuritakse, kuidas see WiFi-kiirust oluliselt parandab.
MIMO tehnoloogia põhimõtted
(a) Mis on MIMO?
MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) viitab andmete samaaegsele edastamisele ja vastuvõtmisele mitme antenni kaudu. Võrreldes traditsiooniliste üheantennisüsteemidega kasutab MIMO kahte peamist tehnoloogiat: ruumiline mitmekesisus ja ruumiline multipleksimine , mis suurendab oluliselt andmeedastuse tõhusust.
Ruumiline mitmekesisus : Võttes vastu sama signaali mitu koopiat mitme antenni kaudu, kasutab MIMO ära signaaliteede erinevusi, et parandada häirekindlust ja vähendada bitivigade määra.
Ruumiline multipleksimine : andmed jagatakse mitmeks sõltumatuks vooguks ja edastatakse paralleelselt erinevate antennide kaudu, mitmekordistades läbilaskevõimet. Näiteks 2 × 2 MIMO konfiguratsioon (kaks saate- + kaks vastuvõtuantenni) võib andmeedastuskiirust kahekordistada.
b) võtmetehnoloogiad
Kiirkujundamine : reguleerib dünaamiliselt antenni signaali faase, et suunata energia sihtseadmetele, suurendades signaali tugevust ja leviala.
Kanalite sidumine : ühendab kaks 20 MHz kanalit 40 MHz kanaliks (nt 802.11n puhul), luues suuremate kiiruste jaoks laiema 'andmete kiirtee'.
Praktilised kiiruse täiustused MIMO-lt
(a) Teoreetiline kiirushüpe
802.11n standardi kohaselt suurendas MIMO teoreetilist kiirust 150 Mbps-lt (üks antenn) 600 Mbps-ni (4 × 4 MIMO konfiguratsioon). Standardiga 802.11ac (Wi-Fi 5) võeti kasutusele MU-MIMO (Multi-User MIMO), mis võimaldab samaaegset andmeedastust mitmele seadmele, teoreetilise kiirusega kuni 6,93 Gbps.
Koduvõrgud : keeruliste paigutuste korral vähendab MIMO 'surnud tsoone', tagades suure ribalaiusega rakenduste, nagu 4K voogesitus ja võrgumängud, sujuva töö. Näiteks ASUS RT-AX88U ruuter saavutab 4 × 4 MIMO abil testitud kiiruse 2,4 Gbps.
Ettevõtluskeskkonnad : suure tihedusega kontoriseadetes saab MIMO teenindada samaaegselt kümneid seadmeid, vältides võrgu ülekoormust. Cisco Catalyst 9100 seeria AP-d võimendavad MU-MIMO-d, et kolmekordistada samaaegset kasutajavõimsust.
MIMO tuletistehnoloogiad
a) MU-MIMO
Traditsiooniline MIMO toetab mitme voo edastamist ühte seadmesse, samas kui MU-MIMO võimaldab ruuteritel suhelda mitme seadmega samaaegselt. Näiteks saab koduruuter saata andmevooge nutitelefoni, telerisse ja sülearvutisse iseseisvalt, vähendades sellega järjekorra viivitusi.
(b) Massiivne MIMO
Põhimõte : juurutab kümneid või isegi sadu antenne, et moodustada suure suunaga kiirteid, parandades spektri tõhusust ja võrgu läbilaskevõimet.
Rakendus : koos Wi-Fi 6-ga (802.11ax) toetab Massive MIMO tuhandete seadmete ühenduvust suure tihedusega stsenaariumides, nagu staadionid ja lennujaamad.
MIMO väljakutsed ja optimeerimisstrateegiad
a) Keskkonnahäired ja antenni paigutus
Väljakutse : mitu antenni võivad tekitada signaali peegeldushäireid (nt metallmööblilt siseruumides).
Väljakutse : vanemad seadmed ei pruugi toetada täiustatud MIMO-konfiguratsioone (nt piiratud 1 × 1 MIMO-ga).
Optimeerimine : valige tagasiühilduvusega ruuterid, et tagada stabiilsus segaseadmetega võrkudes.
Tuleviku väljavaade
Seoses 6G ja metaversumi levikuga areneb MIMO tehnoloogia edasi:
Ümberkonfigureeritavad intelligentsed pinnad (RIS) : programmeeritavad materjalid juhivad dünaamiliselt elektromagnetlaineid, integreerides MIMO-ga, et saavutada ülisuured kiirused ja üliväike latentsusaeg.
Terahertsi sagedusribad : MIMO mängib 6G terahertsises suhtluses kriitilist rolli, toetades selliseid rakendusi nagu virtuaalreaalsus ja holograafiline side.
Järeldus
Alates kodusest Wi-Fi-st kuni 5G tugijaamadeni on MIMO-tehnoloogia muutnud traadita side mitme antenni koostöö kaudu revolutsiooniliseks. See mitte ainult ei suurenda kiirust ja stabiilsust, vaid paneb aluse ka tuletistehnoloogiatega, nagu MU-MIMO ja Massive MIMO, omavahel ühendatud seadmete ajastule. Kuna intelligentsed algoritmid ja uued materjalid arenevad, jätkab MIMO traadita võrkude innovatsioonilainet.
Shenzheni Guangmingi piirkond on uurimis- ja arendustegevuse ning turuteenuste baas, mis on varustatud enam kui 10 000 m² automatiseeritud tootmistöökodade ja logistika laokeskustega.
