MIMO что это такое? Разбираемся.

Для тех, кто знаком с миром инженерии и современных технологий знают, какое влияние оказала технология MIMO (multiple input – multiple output) на развитие современных технологий. 

Ещё несколько лет назад никто не мог поверить, что в будущем мы сможем использовать устройства типа точки доступа Wi-Fi с пропускной способностью до 300 Мбит/с и более. Популярный стандарт 802.11n появился именно благодаря этой технологии. Она открыла дорогу многим разработкам и позволила осваивать новые стратегии в сфере передачи данных и обмена информацией. Напомним, что изначально существовала технология IEEE 802.11. И уже позже она стала Wi-Fi, так как была открыта перспектива беспроводного способа передачи данных. 

Если говорить простым языком, то MIMO – это многопотоковая передача данных. Аббревиатура в буквальном смысле расшифровывается как «много входов – много выходов». Те устройства, которые поддерживают технологию, способы транслировать сигналы в пределах одного радиоканала с помощью нескольких приёмников и передатчиков. Часто на сайтах и информационных порталах можно увидеть в характеристиках дополнение «4/2». Это значит, что данный гаджет оборудован 4-мя передатчиками сигнала и 2-мя принимающими антеннами.

Также в MIMO задействуется, так называемое, пространственное мультиплексирование. Принцип работы очень прост: возможность одновременно передавать несколько пакетов данных, без коллизий и проблем внутри сети. Таким образом, общая пропускная способность увеличивается в несколько раз.

Простейшая антенна MIMO

Простейшая антенна MIMO представляет собой два несимметричных монополя, ориентировка которых рассчитана под угол ±45° относительно вертикальной оси. 

В результате такого угла поляризации условия для местонахождения каналов равнозначны. В случае, если бы ориентация излучателей была горизонтально-вертикальной, одна поляризационная составляющая, распространяясь параллельно земной поверхности, априори получила бы большее затухание. 

Каждое монополе независимо излучает сигналы, взаимно поляризованные ортогонально с довольно высоким показателем взаимной развязки по кросс-поляризационной составляющей (не менее 20 дБ).  На приемной стороне задействована антенна аналогичной конструкции. Благодаря такому подходу осуществляется передача сигналов с идентичными несущими, модулированными разными способами. Ввиду особого принципа поляризационного разделения пропускная способность линии радиосвязи удваивается (если сравнивать с одиночным монополем). Таким образом, любая система, имеющая двойную поляризацию, может считаться системой MIMO.

MIMO и LTE

Специфицирование технологии MIMO в релизе 7 совпало с периодом активного распространения по миру известной сети третьего поколения. Были отмечены попытки совмещения MIMO и 3G, но задумки так и не осуществились. Заключения экспертов в 2010-м году показало, что устройства с поддержкой HSPA на рынке технологий были представлены в 2776 типах, но технологию MIMO поддерживали только 28 моделей устройств. При этом, если внедрялась сеть MIMO с низким проникновением MIMO-терминалов, пропускная способность сети существенно снижалась. Компания Nokia попробовала решить эту проблему, специально разработав технологию для минимизации потерь пропускной способности, однако такое решение оказалось малоэффективным. Для полноценного функционирования такой технологии проникновение MIMO-терминалов должно было составить минимум 40% абонентских устройств (и выше). 

Примечательно, что 14 декабря 2009 года впервые в мире была запущена запуск первой технологии LTE. Четвертое поколение сети дало возможность миллионам пользователей оценить преимущества высокоскоростного соединения. Следовательно, операторы мобильных сетей имеют более высокую мотивацию в скорейшем распространении 4G LTE, нежели на модернизацию сетей 3G. 

 На сегодня объем трафика в сетях 4G непрерывно растет. В связи с этим мобильные операторы вынуждены изобретать способы увеличения скорости передачи данных и повышения популярности сетей 4G. Технология MIMO в имеющейся полосе частот позволяет передавать почти в 2 раза больше данных за тот же промежуток времени.

MIMO и WiFi

Wi-Fi развивается в соответствии со стандартами 802.11. Именно с версии «n» начался старт MIMO. Канальная скорость в этом стандарте увеличилась с 54 Мбит/с до рекордных 300 Мбит/с. Также здесь возможно использовать два типа ширины канала: В 20 МГц и в 40 МГц. Во втором случае сигнал отражается множество раз, задействуя несколько потоков в пределах одного канала. Такой подход открыл возможность не только обычного сёрфинга в сети и проверки почты, но и доступа к онлайн играм, видеоматериалам и использованию всевозможных ресурсоёмких приложений. Современный стандарт 802.11ac также поддерживает MIMO.

Ещё в начале разработок в этой сфере существовали проблемы сочетания устройств, работающих с MIMO и без неё. На сегодняшний день уже все производители интегрируют её в свою продукцию. Также одним из первых нюансов, который мог подпортить впечатление о продукции, была цена техники на выходе. Здесь прекрасно постарались разработчики компании Ubiquiti. Они сделали два в одном: наладили производство современного продвинутого оборудования на основе технологии по весь демократичным ценам.

Единственное, что может ввести в заблуждение – это количество встроенных антенн и передатчиков. Для гаджетов с PoE максимальное число составляет 3. Более мощную конструкцию обеспечить питанием сложнее, но Ubiquiti работают и над этим.

MIMO и WiMAX

Именно на основе MIMO была основана технология AirMAX. Принцип работы заключается в приёме и передачи сигнала сразу несколькими антеннами в пределах одного канала. Весь процесс структурируется протоколом TDMA, используя аппаратное ускорение. Все пакеты информации находятся в отдельных временных слотах, а очереди координируются между собой.

Такой подход гарантирует более широкую пропускную способность канала и увеличивает количество подключаемых пользователей без потери в качестве соединения. Подобное решение пользуется большой популярностью, так как оно эффективно на практике, удобно в эксплуатации и более дёшево. Последний показатель сравнивается с аналогичной техникой, которая функционирует в сетях WiMAX, которая стоит значительно дороже.