Препоръчано, 2022

Избор На Редактора

Какво е масивен MIMO и как го проправя пътя за 5G осиновяване?

Непреодолимият брой устройства, било то вашият смартфон, VR слушалката или охранителните камери извън дома ви, се свързват с телекомуникационните мрежи изобщо. Това води до бързо нарастване на трафика на данни с течение на времето, като подобренията в честотната лента стават нужда от час. Това, от което всички се нуждаем, са високите скорости на данните, нали? Както прогнозира китайският телекомуникационен гигант Huawei, годината 2021 ще бъде свидетел на седемкратно увеличение на световния мобилен трафик на данни в сравнение с 2016 г. Освен това добавя, че търсенето на данни за физическо лице ще достигне средно 15GB на месец през следващите пет години. Все още сме свидетели на появата на 4G LTE мрежи в страни като Индия, но телекомуникационните оператори от целия свят започнаха да експериментират с още по-сложни и стабилни технологии, за да увеличат максимално силата на сигнала, капацитета на потребителя и скоростта на данните. Използват технология за интелигентна антена, наречена Massive MIMO (Множествен вход, Множествен изход), която ще формира основата на нашата клетъчна технология от пето поколение (5G). Той все още е в начален стадий на развитие, но скоро се очаква да придобие известност. Така че, ако се чудите какво е масивно MIMO, ето всичко, което трябва да знаете за масивния MIMO:

Какво е Massive MIMO и неговата връзка с 5G?

Масивният MIMO (Множествен вход, Множествен Изход), известен още като Големи Антенни Системи, е гръбнакът за развитието на безжичната комуникация. Очаква се технологията MIMO да се окаже изключително полезна за подпомагане на повече мобилни потребители, осигурявайки по-бързи скорости и по-надеждни мрежови услуги в дългосрочен план.

В момента повечето 4G LTE мрежови инфраструктури позволяват само поставянето на 8 антени (предавател + приемник) на базовата станция, което не е достатъчно доказателство, за да отговори на нарастващите нужди на мобилните потребители. Това осигурява ограничена честотна лента, засягаща скоростта на данните и броя на потребителите, които могат да се свързват с тази станция.

Тук се включва MIMO и ви позволява да използвате два или повече предавателя и приемника едновременно за обмен на данни по един и същ радио канал. Технологията вече е внедрена в някои напреднали 4G мрежови станции под формата на 4 x 4 MIMO и в момента се проучва от няколко оператора в Индия.

Масивен прототип на антенната система MIMO (с любезното съдействие на National Instruments)

Но разширяването на споменатата концепция, за да се настанят близо 100 антени в един масив в базовата станция (клетъчната кула) е това, което ще формира основата за предстоящите 5G мрежи. Увеличаването на общия брой антени допринася за повече предаватели / приемници на място, което води до увеличаване на възможните траектории на сигнала и по-добра производителност по отношение както на скоростта на данните, така и на надеждността на връзката. Масивният MIMO може да предизвика до четирикратно подобрение на скоростите и няколко пъти по-голямо разширяване на капацитета на мрежата.

Колекцията от антенни системи в масивна MIMO мрежа не формира точни балон-подобни лъчи, наблюдавани в повечето предишни и настоящи мрежови системи. Вместо това, ортогоналният характер на сигналите, излъчвани от събирането на антени, образуват отделни лъчи, обслужващи една или повече мобилни станции (потребителите) в един момент. Тъй като Massive MIMO използва многобройни сложни технологии, най-простият начин да се обясни функционирането на неговата антенна система е чрез диаграмата, приложена отдолу.

Еволюция на 4G мрежа в 5G MAssive MIMO мрежа (с любезност на изображението: Mitsubshi)

Това означава, че позволява на операторите да обслужват по-голям набор от мобилни устройства в дадена област, като използват технологията Massive MIMO. Същото е допълнително мащабируемо, тъй като операторите могат да добавят още повече антени към текущата настройка, за да увеличат възможните траектории на сигнала и да подобрят ефективността, без да пречат на съществуващия спектър.

Предимства на Massive MIMO над текущите 4G мрежи

Тъй като по-голям брой входни и изходни антени се използват в системата Massive MIMO (5G), това ще помогне на телекомуникационните оператори значително да подобрят покритието и скоростта на данните. Това ще стане възможно благодарение на високата спектрална и енергийна ефективност, която се увеличава благодарение на голямото мултиплексиране, както и на усилването на антената. Ето основните предимства на Massive MIMO (M-MIMO) антенни системи в сравнение с настоящите 4G системи:

1. Подобрено покритие и по-високи скорости

Благодарение на използването на технологията Massive MIMO, вероятно комбинирана с по-високи честотни спектри, телекомуникационните компании ще могат да се погрижат за нуждите на по-голямо разнообразие от устройства в бъдеще. Не само това, силата на сигнала в затворените помещения ще бъде изключително силна и ще бъде извън графика.

Възможностите за формиране на лъча на системите Massive MIMO ще позволят на телекомуникационните оператори бързо да разпространяват високоскоростно покритие и в селските райони . Пряката линия на видимост работи добре с по-високи честоти, като по този начин осигурява още по-големи скорости.

Основната цел на подобрението е да се увеличи скоростта на данните и експертите очакват минимални скорости от 1 Gbps, достигащи до 10 Gbps. Това вече е доказано в някои експерименти с Gigabit LTE демонстрации, показани от китайския мрежов гигант ZTE в CES по-рано тази година.

2. Ниски разходи за инфраструктура и компоненти

Тъй като повечето глобални телекомуникационни гиганти непрекъснато модернизират своята инфраструктура, за да поддържат високоскоростни 4G мрежи (с пред-5G скорости), пълната модернизация до 5G ще бъде плавно пътуване. Съществуващите 4G системи вече използват техники MIMO, които трябва да бъдат мащабирани, когато се реализира правдоподобна 5G технология.

Новите масивни MIMO антенни системи не само ще имат голям брой антени, но също така ще бъдат мащабируеми. Ще бъде по-лесно за телекомуникационните гиганти да добавят нови антени към тази система, за да добавят съществуващите скорости и потребителска база. Също така, големият брой антени ще доведе до формирането на здрава мрежа, която няма да бъде засегната от индивидуална повреда в тяхната антенна система.

3. Поддръжка за ограничени във времето връзки

Докато Massive MIMO-5G мрежите осигуряват подобрено покритие и скорост на данните, това намалява времето, необходимо на сигналите да пътуват между предавателя и приемника. Това е известно като латентност и предстоящите 5G мрежи ще спомогнат за намаляване на същите за по-нататъшно улесняване на използването на тези мрежи за VR / AR, самостоятелно шофиране и други контролирани от AI или ML услуги .

Предизвикателства при масивното разполагане на MIMO антена

Докато изследователите експериментират с Massive MIMO антенни тестове през последните няколко години, системите, които са стигнали до пазара, все още имат по-малки антени, отколкото телекомуникационните компании желаят за появата на 5G мрежи. Това се дължи на ограниченията, които сме срещнали при прилагането на технологията. Ето предизвикателствата пред тяхното широко разпространение:

1. Сложност на обработката на сигнала

Това е една от най-важните трудности, които се срещат при създаването на Massive MIMO базови станции. Увеличеният брой антени и честотите в отделно местоположение водят до увеличени шансове за смущения . Този въпрос обаче може да бъде решен чрез приемането на по-широк спектър и прецизна технология с нулева грешка, която ще намали интерференцията между каналите. Докато големият брой антени ще увеличи сложността на цялата система, това прави мрежата още по-устойчива на повреди.

2. Наличност на ограничен спектър

Както може би вече сте чували, разпространението на честотен спектър се контролира от управляващия орган и телекомуникационните оператори трябва да поставят оферти, за да осигурят част от този конкретен спектър.

Сега основният проблем се крие във факта, че честотът на 3GHz, преобладаващ в настоящите времена, вече е претрупан поради претоварването на нови връзки за данни. И се оказва трудно да се използват по-високи честоти на милиметрови вълни (3 GHz - 300 GHz) за изграждане на масивни MIMO базови станции, тъй като вълните не проникват в твърди материали и се абсорбират от дървета или дъждовни облаци.

Честотен спектър (с любезност на изображението: UT Austin)

Но технологичните гиганти и телекомуникационните оператори работят ръка за ръка, за да увеличат печалбата на сигнала, като правят множество антени (MIMO) концентрират радиосигналите в тесен лъч, без да увеличават мощността на предаването. Samsung R&D и Huawei са опитали успех в експериментите, но тези тесни лъчи са изключително чувствителни към промените в подравняването.

Текущи изследвания и внедряване на масивни MIMO мрежи

Гореспоменатата мрежова система не е прототип, а вече е реализирана в по-малък мащаб в съществуващия 4G сценарий. Huawei работи с местни телекомуникационни оператори като China Mobile и японската SoftBank в продължение на няколко години, за да експериментира с търговските си масиви от MIMO.

След строгите експерименти, SoftBank вече е обявен за много телекомуникационен оператор, който дебютира с търговската си мрежа Massive MIMO към края на 2016 г. Други оператори като China Mobile, Vodafone и T-Mobile също започнаха да внедряват тази технология в ограничен брой потребители в съответните страни.

Ако най-големият въпрос, който се натъквате в задната част на ума ви, е, че настоящите ни смартфони ще бъдат съвместими с тези масивни MIMO мрежи? Тогава най- често отговорът е да . Голям брой съществуващи устройства могат да се възползват от 4G MIMO мрежите, осигурявайки гигабитни скорости без никакви отклонения.

Първи по рода си 5G възможности в Индия

Докато много глобални телекомуникационни играчи, заедно с хардуерните гиганти, вече експериментираха с Massive MIMO в своите мрежи, наскоро Индия се присъедини към 5G футуристичния драйв с внедряването на първата си такава мрежа.

Водещият телекомуникационен гигант в страната, Airtel, направи заглавия, когато обяви, че е станал този, който ще постигне този подвиг. Осъществяването на първата в Индия M-MIMO (технология за множество изходи с множество входове е стартирана с Бангалор и Колката. Очаква се процесът да се разшири в други части на страната през следващите месеци.

Airtel внедри новата 5G технология като част от текущата си мрежа за трансформация, наречена Project Leap . Той очаква технологията Massive MIMO да подобри съществуващия мрежов капацитет седем пъти, като използва същия спектър, който вече притежава. Той вярва, че същото дори ще осигури два пъти по-добри скорости на тяхното 4G разполагане.

В допълнение, китайският мрежов гигант ZTE обяви, че участва в експериментите преди 5G Massive MIMO в сътрудничество с широко известни оператори като Vodafone и Reliance Jio. Huawei е лицето зад разполагането на Airtel в страната, както се казва в официално изявление.

Ако се гледа от гледна точка на сегашното състояние на телекомуникационната индустрия в Индия, това е опит на частите на тези телекомуникационни гиганти да поддържат крепост в страната. Наскоро те се събудиха с изненадващ удар от най-големия си нов конкурент, т.е. Reliance Jio, който сега е успял да ги стъпче с внедряването на 4G LTE мрежа в рамките на една година.

Очаквано широко разпространение

Повечето доклади, публикувани от мрежови гиганти като Ericsson или Nokia, показват, че 5G мрежовата технология ще бъде свидетел на пробив и достигане до масите до 2020-те години . Това не е твърда времева линия, но е в съответствие с оперативната схема на индустрията, която вижда модернизирана технология, която се дебютира в рамките на едно десетилетие.

Снимка: Сам Чърчил / Flickr

Технологията на 3G мрежата бе дебютирана за първи път през октомври 2001 г., докато 4G LTE бе широко разпространена след десетилетие около 2011 г. Така че може да се предположи, че продължаващите усилия на MIMO ще се реализират до края на това десетилетие. Може да се видят преди 5G внедряването на технологията, както за потребителя, така и за оператора в следващите няколко години. Тълпата на Зимните олимпийски игри 2018 може да бъде първата, която ще бъде свидетел на споменатата иновация, последвана от Световната купа на ФИФА 2018 . Дори и производителят на чипове Qualcomm заяви, че планира да пусне 5G-съвместими (Gigabit) устройства по подобен график.

Може би сме свидетели на продължително внедряване на 4G LTE услуги в Индия, нещо, което все още е в процес на разработване. Но телекомуникационните гиганти на страната вече не искат да изостават в надпреварата за приемане на най-новите технологии заради надигащата се конкуренция и консолидация в самата държава.

Масивна MIMO: Технологична надпревара за 5G осиновяване

Погледът от птичи поглед към масивните MIMO разработки показва също, че Индия доразвива трансформиращия си образ на технологична сила. Сега правителството предприема необходимите стъпки за начало на развитието на клетъчните технологии.

Правителството вече е създало форум на високо равнище, за да оцени текущия сценарий и да одобри планове за действие за своевременно внедряване на 5G услуги. Тя е отделила масивен корпус от 500 крори за целите на изследванията и развитието на 5G, което ни поставя на глобалната карта, наред с държавите, водещи на приемането на такива технологични постижения. В момента няма определена „5G“ мрежа и ние ще трябва да бъдем нащрек за същото през следващите години.

Top