Co to jest MU-MIMO? Jak to działa i dlaczego jest mi potrzebne?

Nie jest niespodzianką, że stale rośnie liczba bezprzewodowych urządzeń klienckich, które łapczywie chcą wykorzystać zasoby sieciowe, usługi i aplikacje udostępniane przez dzisiejsze sieci bezprzewodowe. Bezpieczna i wydajna łączność bezprzewodowa w wielu miejscach, takich jak szkoły, biura, zewnętrzne przestrzenie publiczne itp., nie jest już „miłą rzeczą”, a przez wielu postrzegana jako konieczność. Wraz ze wzrostem liczby klientów bezprzewodowych producenci wprowadzili mnóstwo postępów technologicznych, aby pomóc zmniejszyć obciążenie związane z przeciążeniem, takich jak łączenie kanałów w celu uzyskania większej przepustowości, wielokrotne wejście-wiele wyjść (MIMO), sprawiedliwy czas antenowy, aby zapobiec dziedziczeniu klientów przed spowalnianiem komunikacji lub sterowaniem pasmem w celu przeniesienia urządzeń klienckich na już nasycone pasmo 2,4 GHz, do bardziej przyjaznego pasma 5 GHz. Jednak żadne z tych ulepszeń nie rozwiązuje podstawowego „wąskiego gardła”, które było częścią standardów bezprzewodowych 802.11 od ich powstania, czyli ograniczenia komunikacji tylko w jedną stronę między punktem dostępowym a pojedynczym urządzeniem klienckim. To jest do tej pory. Wraz z wydaniem 802.11ac WAVE 2 pojawia się Multi-User MIMO (MU-MIMO), przełomowy nowy sposób komunikacji punktów dostępowych z powiązanymi klientami. 

Jak to działa?

Aby zrozumieć, jak działa MU-MIMO, musisz najpierw zrozumieć, jak działał SU (Single User)-MIMO od czasu jego pojawienia się w standardzie bezprzewodowym 802.11n. SU-MIMO, a raczej MIMO, odnosi się do praktycznej techniki wysyłania i odbierania więcej niż jednego sygnału danych jednocześnie przez ten sam kanał radiowy poprzez wykorzystanie propagacji wielościeżkowej. Umożliwiło to bezprzewodowym punktom dostępowym i urządzeniom jednoczesne przesyłanie lub odbieranie wielu strumieni danych między sobą, zwiększając szybkość połączenia.

Aby MIMO działało, nadajnik i odbiornik (tj. punkt dostępowy i urządzenie klienckie) muszą mieć wiele łańcuchów radiowych/antenowych. Na przykład punkt dostępowy, który może wysyłać RF na jednym strumieniu i odbierać RF na innym (1x1), będzie mógł to robić z urządzeniem klienckim, które również obsługuje łączność 1x1. Urządzenie 2x2 obsługuje dwa strumienie w każdym kierunku, a urządzenie 3x3 obsługuje trzy. Każde urządzenie obsługujące więcej strumieni będzie działać z każdym urządzeniem obsługującym mniej (i odwrotnie), ale ogólna wydajność będzie ograniczona przez mniejsze urządzenie.

Strumień przestrzenny to zbiór danych wysyłany przez nadawczy łańcuch radiowy, który może być matematycznie zrekonstruowany przez łańcuchy radiowe odbiornika. W MIMO każdy strumień przestrzenny jest transmitowany z innego łańcucha radiowego/antenowego w tym samym kanale częstotliwości co nadajnik. Odbiornik odbiera każdy strumień na każdym z jego identycznych łańcuchów radiowych/antenowych. Ponieważ odbiornik zna przesunięcia fazowe własnych anten, może zrekonstruować oryginalne strumienie.

Jednak, aby zrozumieć, jak działa MU-MIMO, ważne jest, aby najpierw wiedzieć o formowaniu wiązki nadawczej (TxBF). W przeciwieństwie do technologii MIMO, która wysyła inny strumień przestrzenny do każdej anteny, formowanie wiązki wysyła ten sam strumień do wielu anten z celowymi przesunięciami czasowymi w celu zwiększenia zasięgu. Faza każdego strumienia danych jest transmitowana przez wszystkie anteny w różnym czasie, tak że te różne sygnały konstruktywnie interferują w punkcie w przestrzeni (tj. w lokalizacji odbiornika), zwiększając w ten sposób siłę sygnału w tej lokalizacji. Podczas korzystania z anten dookólnych utworzony wzór staje się faktycznie kierunkowy. Formowanie wiązki nadawczej może zatem działać tylko wtedy, gdy nadajnik może ustalić lokalizację odbiornika za pomocą ramek sondujących.

MU-MIMO przenosi ten proces o krok dalej. Dodając jeszcze więcej łańcuchów/anten radiowych, punkt dostępowy może kontrolować fazowy wzór anteny, aby kontrolować, gdzie sygnał jest najsilniejszy, a gdzie sygnał jest najsłabszy. Dysponując wystarczającą liczbą anten i wiedzą o względnych pozycjach wszystkich powiązanych urządzeń klienckich, punkt dostępowy może stworzyć fazowy wzorzec, aby rozmawiać z wieloma klientami zarówno niezależnie, jak i jednocześnie. Dlatego po raz pierwszy, dzięki zastosowaniu technologii MU-MIMO (multi-user, multiple-input, multiple-output), bezprzewodowy punkt dostępowy może przesyłać dane do wielu urządzeń klienckich Wi-Fi w tym samym czasie.

Dlaczego więc tego potrzebuję?

Cóż, odpowiedź na to pytanie jest prosta. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na Twoją sieć w wyniku zasad BYOD, IoT i samej liczby urządzeń klienckich dostępnych obecnie dla konsumentów, obsługa każdego z tych klientów na zasadzie jeden 2 jeden okaże się zbyt uciążliwa dla użytkowników głodnych danych z dzisiaj.

Należy zauważyć, że nawet urządzenia bez MIMO mogą dostrzec pośrednie ulepszenia wynikające z MU-MIMO. Jeśli urządzenia MU-MIMO w sieci zostaną obsłużone szybciej, nieumyślnie będzie więcej czasu na obsługę klientów SU-MIMO.

Ostatecznie jedynym pewnym sposobem zmniejszenia obciążenia przesyconych sieci bezprzewodowych i zwiększenia ich ogólnej wydajności jest zerwanie kajdan przestarzałych technologii i postęp dzięki bardziej pionierskim rozwiązaniom dnia dzisiejszego, które w tej chwili tak się składa, że ​​są MU-MIMO.