Ինչպե՞ս է MIMO-ն մեծացնում ձեր Wi-Fi-ի արագությունը:

Անլար կապի ոլորտում արագությունն ու կայունությունը միշտ եղել են օգտագործողների հիմնական պահանջները: Վաղ Wi-Fi սարքերը տվյալների փոխանցման համար հենվում էին մեկ ալեհավաքի վրա՝ դարձնելով դրանք ենթակա շրջակա միջավայրի միջամտության և ազդանշանի թուլացման, ինչը սահմանափակում էր արագությունն ու ծածկույթը: Այնուամենայնիվ, MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) տեխնոլոգիայի գալուստով անլար ցանցի աշխատանքը որակական թռիչք է գրանցել: Այս հոդվածը ուսումնասիրում է MIMO տեխնոլոգիայի աշխատանքային սկզբունքները և ուսումնասիրում, թե ինչպես է այն զգալիորեն բարելավում Wi-Fi-ի արագությունը:

MIMO տեխնոլոգիայի սկզբունքները

ա) Ի՞նչ է MIMO-ն:

MIMO-ն (Multiple-Input Multiple-Output) վերաբերում է բազմաթիվ ալեհավաքների միջոցով տվյալների միաժամանակյա փոխանցմանը և ընդունմանը: Համեմատած ավանդական մեկ ալեհավաք համակարգերի հետ՝ MIMO-ն օգտագործում է երկու հիմնական տեխնոլոգիա՝ տարածական բազմազանություն և տարածական մուլտիպլեքսավորում ՝ զգալիորեն բարձրացնելով տվյալների փոխանցման արդյունավետությունը:

• Տարածական բազմազանություն . մի քանի ալեհավաքների միջոցով միևնույն ազդանշանի մի քանի օրինակներ ստանալով՝ MIMO-ն օգտագործում է ազդանշանի ուղիների տարբերությունները՝ բարելավելու միջամտության դիմադրությունը և նվազեցնելու բիթային սխալների արագությունը:

• Տարածական բազմապատկում . տվյալները բաժանվում են բազմաթիվ անկախ հոսքերի և զուգահեռաբար փոխանցվում տարբեր ալեհավաքների միջոցով՝ բազմապատկելով թողունակությունը: Օրինակ, 2×2 MIMO կոնֆիգուրացիան (երկու հաղորդող + երկու ընդունող ալեհավաք) կարող է կրկնապատկել տվյալների արագությունը:

(բ) Հիմնական տեխնոլոգիաներ

• Ճառագայթային ձևավորում . դինամիկ կերպով կարգավորում է ալեհավաքի ազդանշանի փուլերը՝ էներգիան նպատակային սարքերի վրա կենտրոնացնելու համար՝ ուժեղացնելով ազդանշանի ուժն ու ծածկույթը:

• Ալիքների կապում . միավորում է երկու 20 ՄՀց ալիք 40 ՄՀց ալիքի մեջ (օրինակ՝ 802.11n-ում՝ ստեղծելով ավելի լայն «տվյալների մայրուղի» ավելի մեծ արագությունների համար:

Արագության գործնական բարելավումներ MIMO-ից

ա) Տեսական տոկոսադրույքի թռիչք

802.11n ստանդարտի համաձայն՝ MIMO-ն տեսական արագությունները 150 Մբիթ/վրկ-ից (մեկ ալեհավաք) բարձրացրեց մինչև 600 Մբիթ/վ (4×4 MIMO կոնֆիգուրացիա):
802.11ac (Wi-Fi 5) ստանդարտը ներկայացրեց  MU-MIMO  (Multi-User MIMO), որը հնարավորություն է տալիս տվյալների միաժամանակյա փոխանցում բազմաթիվ սարքերի, տեսական արագությամբ հասնելով մինչև 6,93 Գբիտ/վրկ:

(բ) Կատարողականի առավելությունները իրական աշխարհի սցենարներում

• Տնային ցանցեր . բարդ դասավորություններում MIMO-ն նվազեցնում է «մեռյալ գոտիները»՝ ապահովելով բարձր թողունակությամբ հավելվածների անխափան աշխատանքը, ինչպիսիք են 4K հոսքը և առցանց խաղերը: Օրինակ, ASUS RT-AX88U երթուղիչը հասնում է 2,4 Գբիտ/վ-ի փորձարկված արագության՝ օգտագործելով 4×4 MIMO:

• Ձեռնարկությունների միջավայրեր . Բարձր խտության գրասենյակային պարամետրերում MIMO-ն կարող է միաժամանակ սպասարկել տասնյակ սարքեր՝ խուսափելով ցանցի գերբեռնվածությունից: Cisco-ի Catalyst 9100 սերիայի ԱԵ-ները օգտագործում են MU-MIMO-ն՝ եռապատկելու միաժամանակ օգտագործողի հզորությունը:

MIMO-ի ածանցյալ տեխնոլոգիաներ

ա) MU-MIMO

Ավանդական MIMO-ն աջակցում է բազմահոսքի փոխանցմանը մեկ սարքի վրա, մինչդեռ MU-MIMO-ն թույլ է տալիս երթուղիչներին միաժամանակ շփվել բազմաթիվ սարքերի հետ: Օրինակ, տնային երթուղիչը կարող է ինքնուրույն ուղարկել տվյալների հոսքեր դեպի սմարթֆոն, հեռուստացույց և նոութբուք՝ նվազեցնելով հերթերի ուշացումները:

բ) Զանգվածային MIMO

• Սկզբունք . տեղակայում է տասնյակ կամ նույնիսկ հարյուրավոր ալեհավաքներ՝ բարձր ուղղորդված ճառագայթներ ձևավորելու համար՝ բարելավելով սպեկտրի արդյունավետությունը և ցանցի հզորությունը:

• Կիրառում . Համակցված Wi-Fi 6-ի (802.11ax) հետ՝ Massive MIMO-ն աջակցում է հազարավոր սարքերի միացմանը բարձր խտության սցենարներում, ինչպիսիք են մարզադաշտերը և օդանավակայանները:

Մարտահրավերներ և օպտիմալացման ռազմավարություններ MIMO-ի համար

(ա) Շրջակա միջավայրի միջամտություն և ալեհավաքի դասավորություն

• Մարտահրավեր . Բազմաթիվ ալեհավաքները կարող են ազդանշանի արտացոլման խանգարումներ առաջացնել (օրինակ՝ մետաղական կահույքի ներսում):

• Լուծում . Օգտագործեք ալեհավաքի խելացի ալգորիթմներ (օրինակ՝ հարմարվողական ճառագայթային ձևավորում) ազդանշանի ուղիները դինամիկ օպտիմալացնելու համար:

(բ) Սարքի համատեղելիություն

• Մարտահրավեր . Ավելի հին սարքերը կարող են չաջակցել MIMO-ի առաջադեմ կոնֆիգուրացիաներին (օրինակ՝ սահմանափակված 1×1 MIMO-ով):

• Օպտիմալացում . Ընտրեք հետընթաց համատեղելիությամբ երթուղիչներ՝ խառը սարքերի ցանցերում կայունություն ապահովելու համար:

Ապագա հեռանկար

6G-ի և մետավերսի աճով MIMO տեխնոլոգիան կշարունակի զարգանալ.

• Վերակազմավորվող խելացի մակերեսներ (RIS) ՝ ծրագրավորվող նյութերը դինամիկ կերպով կառավարում են էլեկտրամագնիսական ալիքները՝ ինտեգրվելով MIMO-ին՝ գերբարձր արագությունների և ծայրահեղ ցածր հետաձգման հասնելու համար:

• Terahertz հաճախականության տիրույթներ . MIMO-ն կարևոր դեր կխաղա 6G-ի տերահերց հաղորդակցության մեջ՝ աջակցելով այնպիսի ծրագրերին, ինչպիսիք են վիրտուալ իրականությունը և հոլոգրաֆիկ հաղորդակցությունը:

Եզրափակում

Տնային Wi-Fi-ից մինչև 5G բազային կայաններ, MIMO տեխնոլոգիան հեղափոխել է անլար հաղորդակցությունը՝ բազմալեհավաքների համագործակցության միջոցով: Այն ոչ միայն բարձրացնում է արագությունն ու կայունությունը, այլև հիմք է դնում փոխկապակցված սարքերի դարաշրջանին ածանցյալ տեխնոլոգիաներով, ինչպիսիք են MU-MIMO-ն և Massive MIMO-ն: Քանի որ խելացի ալգորիթմներն ու նոր նյութերը զարգանում են, MIMO-ն կշարունակի առաջնորդել անլար ցանցերում նորարարությունների ալիքը: