Поделиться
Как и когда системы MU-MIMO изменят Wi-Fi
Многие пользователи Wi-Fi не могут подключиться к интернету в общественных местах, даже когда устройства доступа показывают отличное качество приема сигнала. При этом другие гаджеты в тот же самый момент времени могут получить интернет-доступ через ту же самую сеть и осуществлять обмен данными без существенных задержек соединения. По оценке компании QTECH, российского разработчика решений для организации сетей Wi-Fi, изменить ситуацию и обеспечить качественным доступом в интернет на высокой скорости множество пользователей одновременно способна технология многопользовательской передачи данных MU-MIMO.MIMO – аббревиатура, произошедшая от английского названия multiple-input, multiple-output, которое переводится как «множественный вход, множественный выход». В зависимости от количества пользователей, в адрес которых осуществляется одновременная передача данных, выделяются однопользовательские системы MIMO (Single User MIMO или SU-MIMO) и многопользовательские системы MIMO (Multi User MIMO или MU-MIMO).
Сегодня в сетях Wi-Fi используется технология SU-MIMO, при которой обслуживание подключаемых клиентов осуществляется последовательно и все потоки данных адресованы одному пользователю. В результате такого подхода пропускная способность сети используется не в полной мере, а скорость обмена данными при подключении дополнительных устройств резко снижается. Даже в зоне уверенного приема пользователи Wi-Fi могут не получить доступ к сети. Разумеется, данный недостаток технологии создает множество неудобств и ограничивает перспективы использования Wi-Fi. Для того чтобы обеспечить качественный доступ в интернет в общественных местах при использовании существующих систем SU-MIMO, приходится использовать несколько роутеров и организовывать несколько сетей. Все это приводит к росту организационных и амортизационных затрат.
Обеспечение потребностей множества пользователей
Для решения существующих проблем с подключениями через Wi-Fi вендоры начали включать в новые устройства поддержку технологии MU-MIMO. Данная технология обеспечивает передачу независимых потоков данных разным пользователям одновременно. В отличие от SU-MIMO, в MU-MIMO подключения обрабатываются не последовательно от пользователя к пользователю, а по несколько одновременно.
Использование MU-MIMO повышает эффективность использования частотного спектра, увеличивает скорость передачи данных и численность одновременных подключений, дает возможность обращаться к множеству приложений одновременно и т.д. При поддержке многопользовательской MIMO не образуется очередей из устройств, ожидающих доступа к ресурсам WLAN-роутера. Все гаджеты обеспечиваются данными в один и тот же момент времени.
Отличия в работе SU-MIMO и MU-MIMO
Если принцип работы SU-MIMO похож на хаб, то технология MU-MIMO сравнима с коммутатором. При пропускной способности хаба в 100 Мбит/сек десять пользователей получают максимальную скорость в 10 мегабит/сек. В случае коммутатора эта скорость составляет полные 100 мегабит/сек.
Максимальной скорости передачи данных можно добиться при наличии поддержки MU-MIMO во всех устройствах, включая роутеры и клиентские устройства. Тем не менее поддержка MU-MIMO в роутерах IEEE 802.11ac позволит повысить скорость обмена данными между всеми гаджетами, включая планшеты и смартфоны, даже в том случае, если в них установлены только модули Wi-Fi 802.11n и 802.11g. Например, если в системах SU-MIMO скорость передачи данных на каждое из трех подключенных пользовательских устройств составляет 117 Мбит/сек, то в MU-MIMO она возрастает до 303 Мбит/сек. Это объясняется тем, что за счет одновременной отправки пакетов различным клиентам эффективность использования спектра частот Wi-Fi в MU-MIMO вырастает примерно в 2,5 раза.
Для одновременной отправки пакетов WLAN различным клиентам, маршрутизатору необходима информация об их расположении. С этой целью по всем направлениям рассылаются тестовые пакеты. Клиенты отвечают на эти пакеты, и таким образом базовая станция получает данные об уровне сигнала. Технология формирования лучей имеет большое значение для работы систем MU-MIMO. Предназначение технологии заключается в определении оптимального направления для отправки радиосигнала клиентам. Базовая станция задает оптимальную направленность передающей антенны для каждого радиосигнала.
В MU-MIMO передача сигнала оптимальным путем имеет важное значение, поскольку перемена места даже одного клиента может привести к изменению всех путей передачи и нарушить пропускную способность всей сети WLAN. Чтобы этого не произошло, анализ канала осуществляется каждые 10 мс. При этом SU-MIMO делает такой анализ намного реже – каждые 100 мс. Многопользовательская система MIMO способна одновременно обслуживать четыре клиента, каждый из которых может параллельно принимать до четырех потоков данных, а в сумме это составляет 16 потоков.
На практике это помогает исключить ситуации, при которых Wi-Fi вроде бы есть и работает, но подключиться к нему невозможно, а следовательно, дает возможность обеспечить доступ к сети множеству устройств в один и тот же промежуток времени. Это имеет большое значение как для пользователей общественных точек доступа, так и для домашних беспроводных сетей.
Многопользовательские MIMO необходимы интернету вещей
В настоящее время возможностей SU-MIMO вполне достаточно для обычной домашней сети. Однако вендоры уверены, что ситуация изменится уже в обозримом будущем. «Сейчас у жителей мегаполисов дома имеется по 3-4 и более устройств со встроенным модулем Wi-Fi. Большинству из этих гаджетов для корректной работы не требуется высокая пропускная способность сети и минимальная сетевая задержка. Но при использовании SU-MIMO они препятствуют подключению устройств, для которых данные критерии являются ключевыми. И чем больше гаджетов подключено к сети через SU MIMO, тем больше проблем возникает у пользователя», – считает заместитель генерального директора компании QTECH Станислав Конторер.
Ситуация осложняется тем, что доступ в интернет требуется все большему числу домашних устройств. Все это приведет к тому, что с приходом интернета вещей традиционно небольшие домашние сети станут многопользовательскими системами. Согласно прогнозам, к 2020 г. обычная семья из четырех человек будет использовать до 20 подключенных гаджетов.
Крупнейшие игроки телекоммуникационного рынка понимают, что сегмент ждут большие перемены, и уделяют большое внимание дальнейшей разработке и поддержке MU-MIMO. Технология была разработана в 2014 г., а в 2015-м ее реализации появились у всех крупнейших мировых вендоров, специализирующихся на производстве сетевого оборудования. MU-MIMO – технология, без которой крайне сложно представить себе будущее. По оценкам производителей, пик рыночной активности ее внедрения может прийтись приблизительно на второе полугодие 2016 г.
MU-MIMO будет иметь важное значение и для сетей связи пятого поколения (5G). Системы 5G будут включать в себя комплекс существующих технологий, в том числе LTE и Wi-Fi. Сейчас производители телекоммуникационного оборудования ведут активную разработку необходимых стандартов. Коммерческий запуск этих сетей ожидается в 2020 г.
Денис Дышлевич, руководитель технического отдела QTECH
Короткая ссылка
