چگونه MIMO سرعت Wi-Fi شما را افزایش می دهد؟

در زمینه ارتباطات بی سیم ، سرعت و ثبات همیشه تقاضای اصلی کاربران بوده است. دستگاه های Wi-Fi اولیه برای انتقال داده ها به یک آنتن واحد متکی بودند و آنها را مستعد دخالت محیطی و میرایی سیگنال می دانند ، که سرعت و پوشش را محدود می کند. با این حال ، با ظهور فناوری MIMO (چند ورودی چند ورودی) ، عملکرد شبکه بی سیم به یک جهش کیفی رسیده است. این مقاله به اصول کار فناوری MIMO می پردازد و به بررسی چگونگی بهبود چشمگیر سرعت Wi-Fi می پردازد.

اصول فناوری MIMO

(الف) MIMO چیست؟

MIMO (چند ورودی چند ورودی) به انتقال همزمان و دریافت داده ها از طریق آنتن های متعدد اشاره دارد. در مقایسه با سیستم های سنتی تک آنتن ، MIMO از دو فناوری کلیدی استفاده می کند: تنوع مکانی و چند برابر شدن مکانی ، به طور قابل توجهی باعث افزایش کارایی انتقال داده ها می شود.

• تنوع مکانی : با دریافت چندین نسخه از همان سیگنال از طریق آنتن های متعدد ، MIMO از تفاوت در مسیرهای سیگنال برای بهبود مقاومت تداخل و کاهش نرخ خطای بیت سوء استفاده می کند.

• چند برابر کردن مکانی : داده ها به چند جریان مستقل تقسیم می شوند و به طور موازی از طریق آنتن های مختلف منتقل می شوند و توان آن را ضرب می کنند. به عنوان مثال ، یک پیکربندی MIMO 2 × 2 (دو انتقال + دو آنتن دریافت کننده) می تواند نرخ داده را دو برابر کند.

(ب) فن آوری های کلیدی

• Beamforming : به صورت پویا مراحل سیگنال آنتن را تنظیم می کند تا انرژی را به سمت دستگاه های هدف متمرکز کند ، قدرت و پوشش سیگنال را تقویت کند.

• پیوند کانال : دو کانال 20 مگاهرتز را در یک کانال 40 مگاهرتز (به عنوان مثال در 802.11n) ترکیب می کند و یک 'بزرگراه داده' وسیع تر را برای سرعت بالاتر ایجاد می کند.

پیشرفت سرعت عملی از MIMO

(الف) جهش نرخ نظری

طبق استاندارد 802.11n ، MIMO سرعت نظری را از 150 مگابیت بر ثانیه (آنتن تک) به 600 مگابیت بر ثانیه (پیکربندی MIMO 4 4 4) افزایش داد.
استاندارد 802.11ac (Wi-Fi 5)  MU-MIMO  (MIMO چند کاربر) را معرفی کرد و انتقال همزمان داده ها را به دستگاه های مختلف امکان پذیر می کند ، با نرخ نظری تا 6.93 گیگابیت در ثانیه می رسد.

(ب) مزایای عملکرد در سناریوهای دنیای واقعی

• شبکه های خانگی : در چیدمان های پیچیده ، MIMO 'مناطق مرده' را کاهش می دهد ، و اطمینان از عملکرد صاف برنامه های پهنای باند بلند مانند جریان 4K و بازی های آنلاین. به عنوان مثال ، روتر ASUS RT-AX88U با استفاده از MIMO 4 4 4 به سرعت آزمایش شده 2.4 گیگابیت در ثانیه دست می یابد.

• محیط های سازمانی : در تنظیمات اداری با چگالی بالا ، MIMO می تواند به طور همزمان به ده ها دستگاه خدمت کند و از احتقان شبکه جلوگیری کند. APS Catalyst 9100 Catalyst 9100 APS MU-MIMO را به ظرفیت کاربر سه گانه همزمان می کند.

فن آوری های مشتق MIMO

(الف) mu-mimo

MIMO سنتی از انتقال چند جریان به یک دستگاه واحد پشتیبانی می کند ، در حالی که MU-MIMO به روترها اجازه می دهد همزمان با چندین دستگاه ارتباط برقرار کنند. به عنوان مثال ، یک روتر خانگی می تواند جریان داده ها را به طور مستقل به تلفن هوشمند ، تلویزیون و لپ تاپ ارسال کند و باعث کاهش تأخیرهای صف شود.

(ب) میمو عظیم

• اصل : ده ها یا حتی صدها آنتن را برای تشکیل پرتوهای بسیار جهت دار ، بهبود راندمان طیف و ظرفیت شبکه مستقر می کند.

• کاربرد : همراه با Wi-Fi 6 (802.11ax) ، MIMO عظیم از اتصال هزاران دستگاه در سناریوهای با چگالی بالا مانند استادیوم ها و فرودگاه ها پشتیبانی می کند.

چالش ها و استراتژی های بهینه سازی برای MIMO

(الف) تداخل محیطی و چیدمان آنتن

• چالش : آنتن های متعدد ممکن است تداخل بازتاب سیگنال را معرفی کنند (به عنوان مثال ، از مبلمان فلزی در داخل خانه).

• راه حل : از الگوریتم های آنتن هوشمند (به عنوان مثال ، پرتوی سازگار) برای بهینه سازی مسیرهای سیگنال استفاده کنید.

(ب) سازگاری دستگاه

• چالش : دستگاه های قدیمی تر ممکن است از تنظیمات پیشرفته MIMO پشتیبانی نکنند (به عنوان مثال ، محدود به MIMO 1 1 1).

• بهینه سازی : برای اطمینان از ثبات در شبکه های دستگاه مختلط ، روترهایی را با سازگاری عقب انتخاب کنید.

چشم انداز آینده

با ظهور 6G و متاور ، فناوری MIMO همچنان به تکامل خواهد رسید:

• سطوح هوشمند قابل تنظیم (RIS) : مواد قابل برنامه ریزی امواج الکترومغناطیسی را به صورت پویا کنترل می کنند ، با MIMO برای دستیابی به سرعت های فوق العاده بالا و تأخیر فوق العاده کم.

• گروههای فرکانس Terahertz : MIMO نقش مهمی در ارتباطات Terahertz 6G ، پشتیبانی از برنامه هایی مانند واقعیت مجازی و ارتباطات هولوگرافی بازی خواهد کرد.

پایان

MIMO Technology از خانه Wi-Fi تا 5G ایستگاه های پایه 5G ، ارتباطات بی سیم را از طریق همکاری چند آنتنا متحول کرده است. این نه تنها سرعت و پایداری را تقویت می کند بلکه پایه و اساس دوران دستگاه های بهم پیوسته با فن آوری های مشتق مانند MU-MIMO و MIMO عظیم را نیز ایجاد می کند. با پیشرفت الگوریتم های هوشمند و مواد جدید ، MIMO همچنان موج نوآوری را در شبکه های بی سیم هدایت می کند.