Neprekonateľný počet zariadení, či už váš smartphone, slúchadlá VR alebo bezpečnostné kamery mimo vášho domu, sa pripájajú k telekomunikačným sieťam. To prispieva k rýchlemu nárastu dátovej prevádzky v priebehu času, pričom sa zlepšenie šírky pásma stáva potrebou hodiny. To, čo všetci potrebujeme, sú vysoké dátové rýchlosti, nie? Ako predpovedá čínsky telekomunikačný gigant Huawei, rok 2021 bude v porovnaní s rokom 2016 zaznamenaný sedemnásobný nárast globálnej mobilnej dátovej prevádzky. Ďalej dodal, že požiadavky na údaje pre jednotlivca dosiahnu priemerne 15 GB mesačne v nasledujúcich piatich rokoch. Sme stále svedkami príchodu 4G LTE sietí v krajinách ako India, ale telekomunikační operátori na celom svete začali experimentovať s ešte zložitejšími a robustnejšími technológiami na maximalizáciu sily signálu, kapacity používateľov a dátových rýchlostí. Používajú inteligentnú technológiu antény s názvom Masívny MIMO (viacnásobný vstup, viacnásobný výstup), ktorý bude tvoriť základ pre celulárnu technológiu piatej generácie (5G). Je to stále na začiatku vývoja, ale čoskoro sa očakáva, že získa význam. Takže, ak ste sa zaujímali o to, čo je masívne MIMO, tu je všetko, čo potrebujete vedieť o masívnom MIMO:
Čo je Massive MIMO a jeho vzťah k 5G?
Masívny MIMO (viacnásobný vstup, viacnásobný výstup), tiež známy ako veľkorozmerové antény, je chrbticou vývoja bezdrôtovej komunikácie. Očakáva sa, že technológia MIMO bude mimoriadne prospešná pre podporu väčšieho počtu mobilných používateľov, čo prinesie rýchlejšie a spoľahlivejšie sieťové služby z dlhodobého hľadiska.
V súčasnosti väčšina sieťových infraštruktúr 4G LTE umožňuje len umiestnenie 8 anténov (vysielač + prijímač) na základňovej stanici, čo sa nedá dokázať dostatočne na uspokojenie rastúcich potrieb používateľov mobilných zariadení. Toto poskytuje obmedzené pásmo, ktoré ovplyvňuje rýchlosť dát a počet používateľov, ktorí sa môžu pripojiť k tejto stanici.
Toto je miesto, kde MIMO vstúpil a umožňuje používať dva alebo viac vysielačov a prijímačov súčasne na výmenu údajov cez ten istý rozhlasový kanál. Táto technológia bola už implementovaná v niektorých pokrokových 4G sieťových staniciach vo forme 4 x 4 MIMO a v súčasnosti ju skúma aj niekoľko operátorov v Indii.
Rozšírenie uvedeného konceptu tak, aby bolo možné umiestniť takmer 100 anténov v jednom poli na základňovej stanici (bunkovej veže), je základom pre nadchádzajúce siete 5G. Zvýšenie celkového počtu antén sa priblíži k viacerým vysielačom / prijímačom na jednom mieste, čo vedie k zvýšeniu možných signálových ciest a lepšiemu výkonu, pokiaľ ide o rýchlosť dát, ako aj spoľahlivosť spojenia. Masívna MIMO môže vyvolať až štvornásobné zlepšenie rýchlostí a niekoľkonásobne väčšie rozšírenie kapacity siete.
Zbierka anténnych systémov v masívnej sieti MIMO netvorí presné balónikové lúče viditeľné vo väčšine predchádzajúcich a súčasných sieťových systémov. Namiesto toho ortogonálna povaha signálov vysielaných kolekciou antén tvoria jednotlivé lúče, ktoré sa okamžite zásobujú jednou alebo viacerými mobilnými stanicami (používateľmi). Vzhľadom k tomu, že Massive MIMO využíva množstvo komplexných technológií, najjednoduchší spôsob, ako vysvetliť fungovanie jeho antény, je diagrama pripojená pod ním.
To znamená, že umožňuje prevádzkovateľom poskytovať väčšiu sadu mobilných zariadení v oblasti nasadením technológie Massive MIMO. A to isté je ďalej škálovateľné, pretože operátori môžu do aktuálneho nastavenia pridať ešte viac antény na zvýšenie možných dráh signálu a zlepšenie účinnosti bez narušenia existujúceho spektra.
Výhody masívneho MIMO v súčasných sieťach 4G
Pretože v systéme Massive MIMO (5G) sa používa väčší počet vstupných a výstupných antén, pomôže telekomunikačným operátorom výrazne zlepšiť pokrytie a rýchlosti dát. To bude možné vzhľadom na vysokú spektrálnu a energetickú účinnosť, ktorá sa zvyšuje vďaka veľkému multiplexovaniu a zosilneniu zosilnenia anténneho poľa. Tu sú hlavné výhody masívnych anténových systémov MIMO (M-MIMO) nad súčasnými systémami 4G:
1. Vylepšené pokrytie a vyššie rýchlosti
Vďaka použitiu masívnej technológie MIMO, prípadne v kombinácii s vyšším frekvenčným spektrom, telekomunikačné spoločnosti budú schopné v budúcnosti uspokojiť potreby väčšieho množstva zariadení. Nielen to, že intenzita signálu v interiéri by bola extrémne silná a mimo grafy.
Funkcie vytvárania lúčov masívnych systémov MIMO umožnia telekomunikačným operátorom rýchlo šíriť vysokorýchlostné pokrytie aj do vidieckych oblastí . Priama viditeľnosť dobre funguje pri vyšších frekvenciách, čím poskytuje ešte väčšiu rýchlosť.
Prvotným cieľom aktualizácie je tiež zvýšiť rýchlosť prenosu dát a experti očakávajú minimálnu rýchlosť 1 Gbps, dosahujúcu až 10 Gb / s. Toto už bolo dokázané v niektorých experimentoch s demonštráciami Gigabit LTE, ktoré ukázal čínsky sieťový gigant ZTE na CES začiatkom tohto roka.
2. Nízke náklady na infraštruktúru a komponenty
Keďže väčšina globálnych telekomunikačných gigantov neustále zdokonaľuje svoju infraštruktúru, aby teraz podporovala vysokorýchlostné 4G siete (s pred-5G rýchlosťami), úplná modernizácia na 5G by bola plynulá jazda. Existujúce systémy 4G už využívajú techniky MIMO, ktoré majú byť zmenšené, keď sa dosiahne prijateľná technológia 5G.
Nové masové anténne systémy MIMO budú mať nielen veľké množstvo antén, ale budú tiež škálovateľné. Pre telekomunikačných gigantov bude jednoduchšie pridávať do tohto systému nové antény, aby sa pridali existujúce rýchlosti a užívateľská základňa. Taktiež veľký počet antén bude mať za následok vytvorenie robustnej siete, ktorá nebude ovplyvnená individuálnou poruchou antény.
3. Podpora pre časovo obmedzené pripojenia
Zatiaľ čo masívne siete 5G s podporou MIMO poskytujú lepšie pokrytie a rýchlosť prenosu údajov, znižuje čas potrebný na prenos signálov medzi vysielačom a prijímačom. Toto je známe ako latencia a nadchádzajúce siete typu 5G pomôžu znížiť ich, aby sa ďalej uľahčilo používanie týchto sietí v prípade VR / AR, self-driving a iných služieb riadených AI alebo ML .
Výzvy v masívnom nasadení antény MIMO
Zatiaľ čo výskumníci experimentovali s masívnymi antivírusovými testami MIMO za posledné roky, systémy, ktoré ich dosiahli na trhu, stále majú menšie antény než telekomunikačné spoločnosti túžia po príchode sietí 5G. Je to spôsobené obmedzeniami, s ktorými sme sa stretli pri zavádzaní technológie. Tu sú výzvy, ktorým čelíme pri ich rozsiahlom rozmiestnení:
1. Zložitosť spracovania signálu
Toto je jeden z najvýznamnejších ťažkostí, s ktorými sa stretávame pri nastavovaní masívnych základňových staníc MIMO. Zvýšený počet antény a frekvencie na jedinečnom mieste vedú k väčšej šancu na rušenie . Táto otázka však môže byť vyriešená prijatím širšieho spektra a technológie presnosti nulovej chyby, ktorá znižuje interferenciu medzi kanálmi. Zatiaľ čo veľké množstvo antén pridá k zložitosti naprieč celou sieťou, robí sieť ešte odolnejšia voči zlyhaniu.
2. Obmedzená dostupnosť spektra
Ako ste už počuli, rozdelenie frekvenčného spektra je riadené riadiacim orgánom a telekomunikační operátori musia predložiť ponuky s cieľom zabezpečiť časť tohto spektra.
Teraz je základným problémom skutočnosť, že spektrum 3GHz prevládajúce v súčasnej dobe je už preplnené kvôli preťaženiu nových dátových spojení. A je ťažké využiť vysoké frekvenčné milimetrové vlny (3 GHz - 300 GHz) na vybudovanie masívnych základňových staníc MIMO, pretože vlny nepreniknú do pevných materiálov a nie sú absorbované stromami alebo oblaky dažďa.
Technologickí giganti a telekomunikační operátori však pracujú ruka v ruke s cieľom zvýšiť nárast signálu tým, že viacnásobné antény (MIMO) sústreďujú rádiové signály do úzkeho smerového lúča bez toho, aby zvýšili svoj prenosový výkon. Spoločnosť Samsung R & D a Huawei majú v experimentoch úspech, ale tieto úzke lúče sú mimoriadne citlivé na zmeny zarovnania.
Prebiehajúci výskum a nasadzovanie masívnych sietí MIMO
Uvedený sieťový systém nie je prototypom, ale už bol implementovaný v menšom meradle v existujúcom 4G scenári. Spoločnosť Huawei spolupracuje s miestnymi telekomunikačnými operátormi, ako sú China Mobile a Japan SoftBank, už niekoľko rokov, aby mohli komerčne experimentovať so svojimi masívnymi nastaveniami MIMO.
Po dôkladnom experimentovaní sa spoločnosť SoftBank dnes označuje ako veľmi telekomunikačný operátor, aby do konca roka 2016 debutovala svoju komerčnú masívnu sieť MIMO . Ďalších operátorov, ako sú napríklad China Mobile, Vodafone a T-Mobile, začali túto technológiu spustiť aj pre obmedzený počet používateľov vo svojich krajinách.
Ak je najväčšia otázka naštvaná na zadnej strane vašej mysle, Budú naše súčasné smartphony kompatibilné s týmito masívnymi sieťami MIMO? Potom jednoduchá odpoveď je väčšinou áno . Veľké množstvo existujúcich zariadení môže využívať siete MIMO 4G, ktoré poskytujú Gigabitové rýchlosti bez akéhokoľvek čkania.
Prvé nasadenie s kapacitou 5G v Indii
Zatiaľ čo mnohí globálni telekomunikační hráči spolu s hardvérovými gigantmi už experimentovali s masívnou MIMO na svojich sieťach, India sa nedávno pridala aj k futuristickému disku 5G s nasadením svojej prvej takejto siete.
Vedúci telekomunikačný gigant v krajine, Airtel, spravil titulky, keď oznámil, že sa stalo jedným, kto dosiahne tento úspech. Zavádzanie prvej indickej technológie M-MIMO (masívna viacnásobná vstupná viacnásobná výstupná technológia bola spustená s Bengaluru a Kalkatou), očakáva sa však, že proces sa v najbližších mesiacoch rozšíri do ďalších častí krajiny.
Spoločnosť Airtel nasadila novú technológiu 5G ako súčasť prebiehajúceho programu transformácie siete s názvom Project Leap . Očakáva sa, že masívna technológia MIMO zlepší existujúcu sieťovú kapacitu sedemnásobne, pričom bude využívať to isté spektrum, ktoré už vlastní. Verí, že to isté dokonca prinesie dvakrát vyššiu rýchlosť na ich súčasnom nasadení 4G.
Okrem toho čínsky sieťový gigant ZTE oznámil, že sa zúčastňuje na masívnych experimentoch MIMO pred 5G v spolupráci so známymi operátormi ako Vodafone a Reliance Jio. Zatiaľ čo Huawei je tvárou za nasadením spoločnosti Airtel v krajine, ako sa uvádza v oficiálnom vyhlásení.
Ak sa pozrieme z pohľadu súčasného stavu telekomunikačného priemyslu v Indii, je to pokus o tieto diely telekomunikačného giganta udržať pevnosť v krajine. Nedávno sa prebudili s prekvapujúcim nárazom svojho najsilnejšieho nového súpera, teda Reliance Jio, ktorý sa mu v priebehu jedného roka podarilo potlačiť ich rozmiestnením siete 4G LTE.
Očakávané rozšírenie
Väčšina správ uverejnených sieťovými gigantmi ako Ericsson alebo Nokia v súčasnosti naznačuje, že sieťová technológia 5G bude svedkom prielomu a do roku 2020 dosiahne masy . Nie je to tuhá časová línia, ale je v súlade s prevádzkovým modelom priemyslu, ktorý vidí modernizovanú technológiu, ktorá sa deje v priebehu desiatich rokov.
Sieťová technológia 3G bola prvýkrát debutovaná v októbri 2001, zatiaľ čo 4G LTE videl široko rozšírené osvojenie po desiatich rokoch okolo roku 2011. Takže je možné špekulovať, že pokračujúce masívne úsilie MIMO sa uskutoční do konca tohto desaťročia. Dá sa vidieť pre-5G implementácie technológie, a to na strane spotrebiteľa aj operátora v nasledujúcich niekoľkých rokoch. Dav na zimných olympijských hrách v roku 2018 by mohol byť prvým, kto bude svedkom uvedenej inovácie, po ktorej nasleduje Svetový pohár FIFA 2018 . Dokonca aj chipmaker Qualcomm uviedol, že plánuje zaviesť 5 G-kompatibilné (Gigabitové) zariadenia na podobnej časovej osi.
Možno sme boli svedkami dlhodobého zavedenia 4G LTE služieb v Indii, čo je stále v procese. Ale krajiny telekomunikačné behemoths už nechce ťahať za sebou v pretekoch, aby prijali najnovšie technológie kvôli hroziacej konkurencii a konsolidácii v rámci samotnej krajiny.
Masívna MIMO: Technologická preteky pre 5G adopciu
Pohľad z vtáčej perspektívy na masívne vývojové trendy MIMO tiež dokazuje, že India ďalej stavia na svojom transformatívnom imidžu, že je technologickým centrom. Vláda v súčasnosti podniká potrebné kroky na začatie vývoja bunkovej technológie.
Vláda už vytvorila fórum na vysokej úrovni, aby zhodnotila súčasný scenár a schválila akčné plány na včasné zavedenie služieb 5G. Pridelila masívny korpus ₹ 500 korún na účely výskumu a vývoja v oblasti 5G, čo nás kladie na globálnu mapu spolu s krajinami, ktoré vedú k prijatiu takéhoto technologického pokroku. V súčasnosti nie je definovaná žiadna pravá sieť "5G" a budeme musieť byť v najbližších rokoch podobní.
