Рекомендуємо, 2022

Вибір Редакції

Що таке масовий MIMO і як він прокладає шлях для прийняття 5G?

Непереборна кількість пристроїв, будь то смартфон, гарнітура VR або камери безпеки поза вашим будинком, відразу підключаються до телекомунікаційних мереж. Це призводить до швидкого збільшення трафіку даних з плином часу, при цьому поліпшення пропускної здатності стає потребою години. Що ми всі потребуємо, це висока швидкість передачі даних, чи не так? Як стверджує китайський телекомунікаційний гігант Huawei, 2021 рік стане свідком семикратного збільшення глобального мобільного трафіку даних у порівнянні з 2016 роком. Він також додав, що вимоги до даних для індивідуума будуть досягати в середньому 15 Гб на місяць протягом наступних п'яти років. Ми все ще спостерігаємо появу мереж 4G LTE у таких країнах, як Індія, але оператори телекомунікацій по всьому світу почали експериментувати з ще більш складними та надійними технологіями, щоб максимізувати силу сигналу, потужність користувача та швидкість передачі даних. Вони використовують технологію інтелектуальної антени, яка називається Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), що стане основою для технології стільникового зв'язку п'ятого покоління (5G). Вона все ще перебуває на початкових етапах розвитку, але незабаром очікується, що вона стане відомою. Отже, якщо вам було цікаво, що таке масовий MIMO, ось все, що потрібно знати про масові MIMO:

Що таке Massive MIMO і його відношення до 5G?

Масивний MIMO (багаторазовий вхід, багаторазовий вихід), також відомий як великомасштабні антенні системи, є основою для еволюції бездротового зв'язку. Очікується, що технологія MIMO стане надзвичайно корисною для підтримки більшої кількості мобільних користувачів, забезпечуючи більш високу швидкість і більш надійні послуги мережі в довгостроковій перспективі.

В даний час більшість мережевих інфраструктур LTE 4G дозволяють розмістити лише 8 антен (передавач + приймач) на базовій станції, що не є достатнім для задоволення зростаючих потреб мобільних користувачів. Це забезпечує обмежену пропускну здатність, що впливає на швидкість передачі даних і кількість користувачів, які можуть підключатися до цієї станції.

Тут MIMO вмикає і дозволяє використовувати два або більше передавачів і приймачів одночасно для обміну даними по одному і тому ж радіоканалу. Технологія вже впроваджена в деяких передових 4G мережевих станціях у вигляді 4 x 4 MIMO і в даний час досліджується кількома операторами в Індії.

Масивний прототип антенної системи MIMO (Зображення надано National Instruments)

Але розширення згаданої концепції для розміщення близько 100 антен в одному масиві на базовій станції (стільникової вежі) стане основою для майбутніх мереж 5G. Збільшення загальної кількості антен додає до більшої кількості передавачів / приймачів у місці, що призводить до збільшення можливих шляхів передачі сигналу і кращої продуктивності з точки зору швидкості передачі даних і надійності зв'язку. Масивний MIMO може викликати до чотири рази поліпшення швидкостей і в кілька разів більше розширення ємності мережі.

Колекція антенних систем в мережі з великою кількістю MIMO не утворює точних балонних пучків, які можна побачити в більшості попередніх і поточних мережевих систем. Замість цього ортогональний характер сигналів, що випускаються збором антен, утворюють окремі промені, що обслуговують одну або більше мобільних станцій (користувачів) в одну мить. Оскільки Massive MIMO використовує численні складні технології, найпростіший спосіб пояснити функціонування його антенної системи - це діаграма, що додається нижче.

Еволюція мережі 4G у мережу 5G MAysive MIMO (Зображення надано: Mitsubshi)

Це означає, що він дозволяє операторам обслуговувати більший набір мобільних пристроїв в області, розгортаючи технологію Massive MIMO. І те ж саме ще більше масштабується, оскільки оператори можуть додати ще більше антен до поточної установки, щоб збільшити можливі шляхи передачі сигналу і підвищити ефективність без перешкод існуючому спектру.

Переваги Massive MIMO над поточними мережами 4G

Оскільки більша кількість вхідних і вихідних антен використовується в системі Massive MIMO (5G), це допоможе операторам телекомунікацій значно поліпшити покриття і швидкість передачі даних. Це стане можливим завдяки високій спектральній та енергетичній ефективності, яка збільшується завдяки великому мультиплексуванню, а також поєднанню посилення антенного решітки. Ось основні переваги антенних систем Massive MIMO (M-MIMO) над поточними системами 4G:

1. Поліпшення охоплення та підвищення швидкості

Завдяки використанню технології Massive MIMO, можливо, у поєднанні з більш високими частотними спектрами, телекомунікаційні компанії зможуть задовольнити потреби більшої кількості пристроїв у майбутньому. Не тільки це, потужність сигналу в приміщенні була б надзвичайно сильною і відхилялася від графіків.

Можливості формування променів у системах Massive MIMO дозволять операторам зв'язку швидко поширювати високошвидкісне покриття і на сільські райони . Прямий приціл добре працює з більш високими частотами, таким чином, забезпечуючи ще більшу швидкість.

Основною метою оновлення є також збільшення швидкості передачі даних, а експерти очікують мінімальної швидкості 1 Гбіт / с, досягаючи 10 Гбіт / с. Це вже було доведено в деяких експериментах з демонстраціями Gigabit LTE, показаними китайським мережевим гігантом ZTE в CES на початку цього року.

2. Низькі витрати на інфраструктуру та компоненти

Так як більшість глобальних телекомунікаційних гігантів неухильно модернізують свою інфраструктуру, тепер підтримують високошвидкісні 4G мережі (з попередньою швидкістю 5G), повне оновлення до 5G буде плавною їздою. Існуючі системи 4G вже використовують методики MIMO, які необхідно масштабувати, коли реалізується вірогідна технологія 5G.

Нові системи антенних систем Massive MIMO не тільки матимуть велику кількість антен, але й будуть масштабованими. Телекомунікаційним гігантам буде легше додавати нові антени до цієї системи, щоб додати існуючі швидкості та базу користувачів. Крім того, велика кількість антен призведе до формування надійної мережі, яка не зазнає впливу окремої несправності в антенній системі.

3. Підтримка обмежень за часом

Незважаючи на те, що 5G мережі з підтримкою Massive MIMO забезпечують підвищену охоплення та швидкість передачі даних, це скорочує час, необхідний для переміщення сигналів між передавачем і приймачем. Це відоме як затримка, а майбутні мережі 5G допоможуть зменшити їх для подальшого полегшення використання цих мереж для VR / AR, самостійного керування та інших керованих AI або ML послуг .

Виклики для масового розгортання антени MIMO

Хоча дослідники експериментували з антенними тестами Massive MIMO протягом останніх кількох років, системи, які вийшли на ринок, все ще мають менші антени, ніж телекомунікаційні компанії, які бажають прийти до мереж 5G. Це пов'язано з обмеженнями, з якими ми зіткнулися при впровадженні технології. Ось проблеми, з якими зіштовхується їх широке розгортання:

1. Складність обробки сигналів

Це одна з найважливіших труднощів, що виникають при створенні базових станцій Massive MIMO. Збільшення кількості антен і частот в окремому місці призводить до збільшення шансів на перешкоди . Це питання може, однак, бути вирішене шляхом прийняття більш широкого спектру і точної технології з нульовою відмовою, яка зменшить інтерференцію між каналами. Хоча велика кількість антен додасть складності по всьому борту, це робить мережу ще більш стійкою до збоїв.

2. Наявність обмеженого спектру

Як ви вже чули, розподіл частотного спектру контролюється керівним органом, і оператори телекомунікацій повинні розміщувати ставки для того, щоб забезпечити розділ цього спектра.

Тепер основна проблема полягає в тому, що спектр 3GHz, який поширений в поточний час, вже завалений через перевантаження нових з'єднань даних. Досить важко використовувати високочастотні міліметрові хвилі (3 ГГц - 300 ГГц) для побудови масивних базових станцій MIMO, оскільки хвилі не проникають в тверді матеріали і поглинаються деревами або дощовими хмарами.

Спектр частоти (Зображення надано: UT Austin)

Але, технологічні гіганти і оператори телекомунікацій працюють рука об руку, щоб збільшити виграш сигналу, роблячи безліч антен (MIMO) концентратом радіосигналів у вузькому спрямованому пучку без збільшення їх потужності передачі. Samsung R & D і Huawei продемонстрували успіх в експериментах, але ці вузькі пучки надзвичайно чутливі до змін вирівнювання.

Поточні дослідження та розгортання масових мереж MIMO

Вищезгадана мережна система не є прототипом, але вже впроваджена в меншому масштабі в існуючому 4G сценарії. Huawei співпрацює з місцевими операторами телекомунікацій, такими як China Mobile і японський SoftBank, протягом декількох років, щоб експериментувати з комерційними установками Massive MIMO.

Після суворих експериментів SoftBank тепер був названий самим оператором зв'язку, який дебютує в комерційній мережі Massive MIMO до кінця 2016 року . Інші оператори, такі як China Mobile, Vodafone і T-Mobile, також почали розгортати цю технологію для обмеженого кола користувачів у своїх країнах.

Якщо найголовнішим запитанням на задній стороні вашого розуму є, чи будуть наші поточні смартфони сумісні з цими Massive MIMO мережами? Тоді, прямолінійна відповідь в основному так . Велика кількість існуючих пристроїв може скористатися перевагами мереж 4G MIMO, забезпечуючи швидкість Gigabit без будь-яких збоїв.

Перші у світі 5G-здатні розгортання в Індії

Хоча численні глобальні телекомунікаційні гравці, разом з гігантами апаратних засобів, вже експериментували з Massive MIMO у своїх мережах, Індія недавно також приєдналася до футуристичного диска 5G з розгортанням своєї першої такої мережі.

Провідний телекомунікаційний гігант країни, Airtel, зробив заголовки, коли він оголосив, що він став одним для досягнення цього подвигу. Розгортання першої в Індії M-MIMO (технологія Massive Multiple-Input Multiple-Output була запущена з Бенгалуру і Калькутта). Проте, очікується, що судовий розгляд розшириться і в інших частинах країни в найближчі місяці.

Airtel розгорнув нову технологію 5G як частину своєї поточної програми трансформації мережі під назвою Project Leap . Він очікує, що технологія Massive MIMO поліпшить існуючу мережеву потужність у 7 разів, використовуючи той самий спектр, який вона вже має. Вона вважає, що те ж саме буде забезпечувати вдвічі кращу швидкість на існуючому 4G розгортанні.

Крім того, китайський мережевий гігант ZTE оголосив, що бере участь у експериментах до 5G Massive MIMO у співпраці з широко відомими операторами, такими як Vodafone та Reliance Jio. В той час, як Huawei є обличчям за розгортанням Airtel в країні, як сказано в офіційній заяві.

Якщо розглядати з точки зору поточного стану телекомунікаційної індустрії в Індії, це спроба частин цих телекомунікаційних гігантів зберегти оплот у країні. Нещодавно вони прокинулися з дивовижним поштовхом їх найжорсткішого нового конкурента, тобто Reliance Jio, який тепер зумів зруйнувати їх своєю мережею 4G LTE впродовж року.

Очікується широке поширення

Більшість звітів, опублікованих мережевими гігантами, такими як Ericsson або Nokia, в даний час свідчать про те, що мережеві технології 5G стануть свідками прориву і досягнення маси до 2020 року . Це не є жорсткою шкалою, але потрапляє у відповідність з робочою схемою галузі, яка бачить дебютовану модернізовану технологію протягом десяти років.

Зображення надано: Sam churchill / Flickr

Технологія мережі 3G була вперше дебютована ще в жовтні 2001 року, тоді як 4G LTE отримала широке поширення після десятирічного періоду 2011 року. Таким чином, можна припустити, що поточні зусилля масових MIMO будуть завершені до кінця цього десятиліття. Можна побачити реалізації технології 5G, як на споживачах, так і на кінці оператора в найближчі кілька років. Натовп на зимових Олімпійських іграх 2018 року може стати першим свідком згаданої інновації, після чого відбудеться Чемпіонат світу з футболу 2018 року . Навіть чіпмейкер Qualcomm заявив, що планує випускати 5G-сумісні (гігабітні) пристрої на подібній часовій шкалі.

Можливо, ми стали свідками тривалого впровадження послуг 4G LTE в Індії, що ще триває. Але, телекомунікаційні бегемоти країни більше не хочуть тягнути за собою в гонці прийняття новітніх технологій через насувається конкуренції і консолідації в самій країні.

Масивна МІМО: Технологічна гонка за 5G прийняття

Пташиного польоту масових подій MIMO також показує, що Індія далі будує на своєму перетворюючому образу буття технологічної електростанції. Зараз уряд вживає необхідних кроків, щоб розпочати еволюцію клітинних технологій.

Уряд вже створив форум високого рівня для оцінки поточного сценарію та затвердження планів дій для своєчасного впровадження послуг 5G. Вона виділила масовий корпус в 500 гривень для досліджень і розробок 5G, що ставить нас на глобальну карту, поряд з країнами, що ведуть прийняття таких технологічних досягнень. На даний момент не визначено справжню мережу «5G», і ми повинні будемо шукати її в найближчі роки.

Top