Ako MIMO vylepšuje vašu rýchlosť Wi-Fi?

V oblasti bezdrôtovej komunikácie boli pre používateľov vždy základné požiadavky. Včasné zariadenia Wi-Fi sa spoliehali na jednu anténu na prenos údajov, vďaka čomu boli náchylné na environmentálne rušenie a útlm signálu, čo obmedzilo rýchlosti a pokrytie. Avšak s príchodom technológie MIMO (viacnásobný vstup), výkon bezdrôtovej siete dosiahol kvalitatívny skok. Tento článok sa ponorí do pracovných princípov technológie MIMO a skúma, ako výrazne zlepšuje rýchlosti Wi-Fi.

Princípy technológie MIMO

a) Čo je MIMO?

MIMO (viacnásobný vstupný výstup) sa vzťahuje na súčasný prenos a príjem údajov prostredníctvom viacerých antén. V porovnaní s tradičnými systémami s jednou antennou MIMO využíva dve kľúčové technológie: priestorová diverzita a priestorové multiplexovanie , čo výrazne zvyšuje účinnosť prenosu údajov.

• Priestorová diverzita : Prijatím viacerých kópií toho istého signálu prostredníctvom viacerých antén MIMO využíva rozdiely v dráhach signálu, aby sa zlepšila odolnosť proti interferencii a znížila mieru bitovej chybovosti.

• Priestorové multiplexovanie : Dáta sú rozdelené do viacerých nezávislých tokov a sú paralelne prenášané rôznymi anténami, ktoré vynásobia priepustnosť. Napríklad konfigurácia MIMO 2 × 2 (dva vysielacie + dve prijímajúce antény) môže zdvojnásobiť rýchlosť prenosu dát.

b) kľúčové technológie

• Tvorba lúča : Dynamicky upravuje fázy signálu antény na zaostrenie energie smerom k cieľovým zariadeniam, zvýšenie sily signálu a pokrytia.

• Kannečné spojenie : Kombinuje dva 20 MHz kanály do kanála 40 MHz (napr. V 802.11n), čím sa vytvorí širšia 'dátová diaľnica ' pre vyššie rýchlosti.

Praktické zlepšenia rýchlosti z MIMO

a) Teoretická miera skok

Podľa štandardu 802.11n MIMO zvýšila teoretické rýchlosti z 150 Mbps (jednotná anténa) na 600 Mbps (konfigurácia MIMO 4 x 4).
Štandard 802.11ac (Wi-Fi 5) zaviedol  MU-MIMO  (MIMO viacerých používateľov), čo umožňuje súčasný prenos údajov na viacero zariadení, pričom teoretické sadzby dosahujú až 6,93 Gbps.

b) Výhody výkonnosti v scenároch v reálnom svete

• Domáce siete : V zložitých rozloženiach Mimo redukuje „mŕtve zóny, “ zabezpečuje hladkú prevádzku aplikácií s vysokým pásmom, ako je streamovanie 4K a online hranie. Napríklad smerovač ASUS RT-AX88U dosahuje testovanú rýchlosť 2,4 Gbps pomocou 4 × 4 MIMO.

• Podnikové prostredie : V kancelárskych nastaveniach s vysokou hustotou môže MIMO obsluhovať desiatky zariadení súbežne, čím sa zabráni preťaženiu siete. Cisco's Catalyst 9100 Series APS využíva MU-MIMO na trojnásobnú súbežnú kapacitu používateľa.

Derivátové technológie MIMO

a) MU-MIMO

Tradičné MIMO podporuje prenos viacerých prúdov do jedného zariadenia, zatiaľ čo MU-MIMO umožňuje smerovačom komunikovať s viacerými zariadeniami súčasne. Napríklad domáci smerovač môže nezávisle odosielať dátové toky do smartfónu, TV a notebooku nezávisle, čím sa zníži oneskorenia vo fronte.

b) Masívne Mimo

• Princíp : Nasadzuje desiatky alebo dokonca stovky antén za vzniku vysoko smerových lúčov, zlepšuje účinnosť spektra a kapacitu siete.

• Aplikácia : V kombinácii s Wi-Fi 6 (802.11ax), Masívny MIMO podporuje konektivitu pre tisíce zariadení v scenároch s vysokou hustotou, ako sú štadióny a letiská.

Výzvy a stratégie optimalizácie pre MIMO

a) Environmentálne rušenie a rozloženie antény

• Výzva : Viaceré antény môžu zaviesť rušenie odrazu signálu (napr. Z kovového nábytku v interiéri).

• Riešenie : Na dynamickú optimalizáciu signálnych ciest použite inteligentné algoritmy antény (napr. Adaptívne formovanie lúčov).

b) kompatibilita zariadenia

• Výzva : Staršie zariadenia nemusia podporovať pokročilé konfigurácie MIMO (napr. Obmedzené na 1 × 1 mimo).

• Optimalizácia : Vyberte smerovače so spätnou kompatibilitou, aby ste zaistili stabilitu v sieťach zmiešaných zariadení.

Budúci výhľad

S nárastom 6G a metaverse sa bude technológia MIMO naďalej vyvíjať:

• Rekonfigurovateľné inteligentné povrchy (RIS) : Programovateľné materiály dynamicky regulujú elektromagnetické vlny, integrujú sa s MIMO na dosiahnutie ultra vysokých rýchlostí a ultra nízkej latencie.

• Frekvenčné skupiny Terahertz : MIMO bude hrať rozhodujúcu úlohu v spoločnosti Terahertz Communications 6G a podporuje aplikácie, ako je virtuálna realita a holografická komunikácia.

Záver

Od domácich základných staníc Wi-Fi do 5G technológia MIMO revolúciu v bezdrôtovej komunikácii prostredníctvom spolupráce s viacerými antenna. Nielenže zvyšuje rýchlosť a stabilitu, ale tiež kladie základ pre éru vzájomne prepojených zariadení s derivátovými technológiami, ako je MU-MIMO a Massive MIMO. Ako inteligentné algoritmy a nové materiály napredujú, MIMO bude naďalej viesť vlnu inovácií v bezdrôtových sieťach.