무선 통신 분야에서 속도와 안정성은 항상 사용자에게 핵심 요구였습니다. 초기 Wi-Fi 장치는 데이터 전송을 위해 단일 안테나에 의존하여 환경 간섭 및 신호 감쇠에 취약하여 속도와 범위를 제한했습니다. 그러나 MIMO (다중 입력 다중 출력) 기술의 출현으로 무선 네트워크 성능은 질적 도약을 달성했습니다. 이 기사는 MIMO 기술의 작업 원칙을 탐구하고 Wi-Fi 속도를 크게 향상시키는 방법을 탐구합니다.
MIMO (다중 입력 다중 출력)는 다중 안테나를 통한 데이터의 동시 전송 및 수신을 나타냅니다. MIMO는 전통적인 단일 안테나 시스템과 비교하여 공간 다양성 과 공간 멀티플렉싱의 두 가지 주요 기술을 사용하여 데이터 전송 효율을 크게 향상시킵니다.
공간 다양성 : 여러 안테나를 통해 동일한 신호의 여러 카피를 수신함으로써 MIMO는 간섭 저항을 개선하고 비트 오류율을 줄이기 위해 신호 경로의 차이를 이용합니다.
공간 멀티플렉싱 : 데이터는 여러 독립 스트림으로 분할되고 다른 안테나를 통해 병렬로 전송되어 처리량을 곱합니다. 예를 들어, 2 × 2 MIMO 구성 (2 개의 전송 + 2 개의 수신 안테나)은 데이터 속도를 두 배로 늘릴 수 있습니다.
빔 포밍 : 안테나 신호 단계를 동적으로 조정하여 대상 장치에 대한 에너지에 초점을 맞추고 신호 강도 및 커버리지를 향상시킵니다.
채널 본딩 : 2 개의 20 MHz 채널을 40MHz 채널 (예 : 802.11n)으로 결합하여 더 높은 속도를위한 더 넓은 '데이터 고속도로 '를 만듭니다.
802.11n 표준에 따라 MIMO는 이론적 속도를 150Mbps (단일 안테나)에서 600Mbps (4 × 4 MIMO 구성)로 증가시켰다.
802.11ac (Wi-Fi 5) 표준은 MU-MIMO (Multi-USER MIMO)를 도입하여 여러 장치로의 동시 데이터 전송을 가능하게하며 이론적 속도는 최대 6.93Gbps에 도달했습니다.
홈 네트워크 : 복잡한 레이아웃에서 MIMO는 'Dead Zones, '를 감소시킵니다. 예를 들어, ASUS RT-AX88U 라우터는 4 × 4 MIMO를 사용하여 2.4Gbps의 테스트 속도를 달성합니다.
엔터프라이즈 환경 : 고밀도 사무실 환경에서 MIMO는 네트워크 혼잡을 피하면서 수십 개의 장치를 동시에 제공 할 수 있습니다. Cisco의 Catalyst 9100 시리즈 APS는 MU-MIMO를 트리플 동시 사용자 용량으로 활용합니다.
기존의 MIMO는 단일 장치로의 멀티 스트림 전송을 지원하는 반면 MUMIMO를 사용하면 라우터가 여러 장치와 동시에 통신 할 수 있습니다. 예를 들어, 홈 라우터는 데이터 스트림을 스마트 폰, TV 및 노트북으로 독립적으로 보낼 수있어 대기열 지연이 줄어 듭니다.
원리 : 수십 또는 수백 개의 안테나를 배치하여 방향성이 높은 빔을 형성하여 스펙트럼 효율과 네트워크 용량을 향상시킵니다.
응용 프로그램 : Wi-Fi 6 (802.11ax)과 결합 된 Massive MIMO는 경기장 및 공항과 같은 고밀도 시나리오에서 수천 개의 장치에 대한 연결을 지원합니다.
도전 : 다중 안테나는 신호 반사 간섭 (예 : 금속 가구 실내에서)을 도입 할 수 있습니다.
솔루션 : 지능형 안테나 알고리즘 (예 : 적응 형 빔 포밍)을 사용하여 신호 경로를 동적으로 최적화하십시오.
도전 : 이전 장치는 고급 MIMO 구성 (예 : 1 × 1 MIMO로 제한)을 지원하지 않을 수 있습니다.
최적화 : 혼합 장치 네트워크에서 안정성을 보장하기 위해 뒤로 호환성이있는 라우터를 선택하십시오.
6G가 증가하고 메타버스가 증가함에 따라 MIMO 기술은 계속 발전 할 것입니다.
재구성 가능한 지능형 표면 (RIS) : 프로그래밍 가능한 재료는 전자기파를 동적으로 제어하여 MIMO와 통합하여 초고속 속도와 초 낮은 대기 시간을 달성합니다.
Terahertz 주파수 대역 : MIMO는 6G의 Terahertz Communications에서 중요한 역할을하여 가상 현실 및 홀로그램 커뮤니케이션과 같은 응용 프로그램을 지원합니다.
홈 Wi-Fi에서 5G 기지국에 이르기까지 MIMO 기술은 멀티 안테나 협력을 통해 무선 통신에 혁명을 일으켰습니다. 그것은 속도와 안정성을 높일뿐만 아니라 Mu-Mimo 및 Massive MIMO와 같은 파생 기술을 갖춘 상호 연결된 장치의 시대를위한 기초를 마련합니다. 지능형 알고리즘과 새로운 재료가 발전함에 따라 MIMO는 무선 네트워크에서 혁신의 물결을 계속 이끌 것입니다.
