Paano pinapahusay ng MIMO ang iyong bilis ng Wi-Fi?

Sa larangan ng wireless na komunikasyon, ang bilis at katatagan ay palaging pangunahing mga kahilingan para sa mga gumagamit. Ang mga maagang aparato ng Wi-Fi ay nakasalalay sa isang solong antena para sa paghahatid ng data, na ginagawang madaling kapitan sa panghihimasok sa kapaligiran at pagpapalambing ng signal, na limitado ang bilis at saklaw. Gayunpaman, sa pagdating ng teknolohiya ng MIMO (maramihang-input maramihang output), ang pagganap ng wireless network ay nakamit ang isang kwalipikadong paglukso. Ang artikulong ito ay sumasalamin sa mga nagtatrabaho na prinsipyo ng teknolohiya ng MIMO at ginalugad kung paano ito makabuluhang nagpapabuti sa bilis ng Wi-Fi.

Mga prinsipyo ng teknolohiyang MIMO

(a) Ano ang MIMO?

Ang MIMO (maramihang-input maramihang-output) ay tumutukoy sa sabay-sabay na paghahatid at pagtanggap ng data sa pamamagitan ng maraming mga antenna. Kumpara sa tradisyonal na mga sistema ng single-antenna, gumagamit ang MIMO ng dalawang pangunahing teknolohiya: pagkakaiba-iba ng spatial at spatial multiplexing , makabuluhang pagpapahusay ng kahusayan sa paghahatid ng data.

• Pagkakaiba -iba ng Spatial : Sa pamamagitan ng pagtanggap ng maraming mga kopya ng parehong signal sa pamamagitan ng maraming mga antenna, sinasamantala ng MIMO ang mga pagkakaiba -iba sa mga landas ng signal upang mapabuti ang paglaban sa pagkagambala at mabawasan ang mga rate ng error.

• Spatial multiplexing : Ang data ay nahati sa maraming independiyenteng mga daloy at ipinadala kahanay sa pamamagitan ng iba't ibang mga antenna, pagpaparami ng throughput. Halimbawa, ang isang pagsasaayos ng 2 × 2 MIMO (dalawang paglilipat + dalawang tumatanggap ng mga antenna) ay maaaring doble ang rate ng data.

(b) Mga pangunahing teknolohiya

• Beamforming : Dinamikong inaayos ang mga phase ng signal ng antena upang ituon ang enerhiya patungo sa mga target na aparato, pagpapahusay ng lakas ng signal at saklaw.

• Channel Bonding : Pinagsasama ang dalawang 20 MHz channel sa isang 40 MHz channel (halimbawa, sa 802.11n), na lumilikha ng isang mas malawak na 'data highway ' para sa mas mataas na bilis.

Praktikal na pagpapabuti ng bilis mula sa MIMO

(a) Tumalon ang teoretikal na rate

Sa ilalim ng pamantayan ng 802.11n, nadagdagan ng MIMO ang bilis ng teoretikal mula sa 150 Mbps (solong antena) hanggang 600 Mbps (4 × 4 na pagsasaayos ng MIMO).
Ang pamantayang 802.11ac (Wi-Fi 5) ay nagpakilala sa  MU-MIMO  (multi-user MIMO), na nagpapagana ng sabay-sabay na paghahatid ng data sa maraming mga aparato, na may mga teoretikal na rate na umaabot hanggang sa 6.93 Gbps.

(b) Mga bentahe sa pagganap sa mga senaryo ng real-world

• Mga Network sa Bahay : Sa mga kumplikadong layout, binabawasan ng MIMO ang 'mga patay na zone,' tinitiyak ang makinis na operasyon ng mga application na high-bandwidth tulad ng 4K streaming at online gaming. Halimbawa, ang Asus RT-AX88U router ay nakamit ang isang nasubok na bilis ng 2.4 Gbps gamit ang 4 × 4 MIMO.

• Mga kapaligiran sa negosyo : Sa mga setting ng tanggapan ng high-density, ang MIMO ay maaaring maghatid ng dose-dosenang mga aparato nang sabay-sabay, pag-iwas sa kasikipan ng network. Ang serye ng Cisco's Catalyst 9100 APS Leverage Mu-Mimo sa triple kasabay na kapasidad ng gumagamit.

Derivative Technologies ng MIMO

(a) Mu-mimo

Sinusuportahan ng tradisyonal na MIMO ang paghahatid ng multi-stream sa isang solong aparato, habang pinapayagan ng MU-MIMO ang mga router na makipag-usap sa maraming mga aparato nang sabay-sabay. Halimbawa, ang isang home router ay maaaring magpadala ng mga stream ng data sa isang smartphone, TV, at laptop nang nakapag -iisa, binabawasan ang mga pagkaantala sa pila.

(b) Napakalaking Mimo

• Prinsipyo : Nag -deploy ng dose -dosenang o kahit na daan -daang mga antenna upang mabuo ang mataas na direksyon ng mga beam, pagpapabuti ng kahusayan ng spectrum at kapasidad ng network.

• Application : Pinagsama sa Wi-Fi 6 (802.11ax), ang napakalaking MIMO ay sumusuporta sa pagkakakonekta para sa libu-libong mga aparato sa mga senaryo na may mataas na density tulad ng mga istadyum at paliparan.

Mga hamon at mga diskarte sa pag -optimize para sa MIMO

(a) panghihimasok sa kapaligiran at layout ng antena

• Hamon : Maramihang mga antenna ay maaaring magpakilala ng pagkagambala sa pagmuni -muni ng signal (halimbawa, mula sa mga kasangkapan sa metal sa loob ng bahay).

• Solusyon : Gumamit ng mga intelihenteng algorithm ng antena (halimbawa, adaptive beamforming) upang pabago -bago ang pag -optimize ng mga landas ng signal.

(b) pagiging tugma ng aparato

• Hamon : Ang mga matatandang aparato ay maaaring hindi suportahan ang mga advanced na pagsasaayos ng MIMO (halimbawa, limitado sa 1 × 1 MIMO).

• Pag-optimize : Pumili ng mga router na may paatras na pagiging tugma upang matiyak ang katatagan sa mga network ng halo-halong.

Hinaharap na pananaw

Sa pagtaas ng 6G at ang metaverse, ang teknolohiya ng MIMO ay patuloy na magbabago:

• Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) : Mga Programmable Material na dinamikong kontrolin ang mga electromagnetic waves, pagsasama sa MIMO upang makamit ang mga ultra-high na bilis at ultra-mababang latency.

• Terahertz Frequency Bands : Si Mimo ay gagampanan ng isang kritikal na papel sa Terahertz Communications ng 6G, na sumusuporta sa mga aplikasyon tulad ng virtual reality at holographic na komunikasyon.

Konklusyon

Mula sa Home Wi-Fi hanggang 5G Base Stations, ang teknolohiya ng MIMO ay nagbago ng wireless na komunikasyon sa pamamagitan ng pakikipagtulungan ng multi-Antenna. Hindi lamang ito pinalalaki ang bilis at katatagan ngunit inilalagay din ang pundasyon para sa panahon ng mga magkakaugnay na aparato na may mga derivative na teknolohiya tulad ng Mu-Mimo at napakalaking MIMO. Bilang mga intelihenteng algorithm at mga bagong materyales na advance, si Mimo ay magpapatuloy na mamuno sa alon ng pagbabago sa mga wireless network.