다중 사용자 MIMO는 802.11 ac 표준의 필수적인 부분입니다. 그러나 지금까지 새로운 종류의 다중 안테나 기술을 지원하는 장치는 아직 없습니다. 이전 세대의 802.11 ac WLAN 라우터는 Wave 1 장비라고 했으며, Wave 2에서만 MU-MIMO(Multi-User MIMO)가 도입되었으며, 이번 2차 장비 물결을 주도하고 있습니다.

WLAN 표준	802.11b	802.11g/a	802.11n	802.11ac	802.11ax*
스트림당 데이터 전송 속도, Mbps	11	54	150	866	최소 3500
주파수 범위, GHz	2,4	2,4/5	2.4 및 5	5	1과 6 사이
채널 폭, MHz	20	20/20	20과 40	20,40,80 또는 160	아직 정의되지 않음
안테나 기술		단일 입력 단일 출력(하나의 입력 - 하나의 출력)	MIMO: 다중 입력 다중 출력		MIMO/MU-MIMO(다중 사용자 MIMO 시스템)
최대 수 공간	1	1	4	8	아직 정의되지 않음
빔포밍 기술 지원	□	□	■	■	■

■ 예 □ 아니오

다중 사용자 MIMO는 여러 장치에 동시에 신호를 전송하기 때문에 데이터 블록 헤더의 형성 측면에서 전송 프로토콜이 확장됩니다. 인코딩뿐만 아니라 . 대역폭 할당 및 코딩은 동일하게 유지됩니다.

단일 사용자 4개의 장치가 동일한 WLAN을 공유하는 경우 4×4:4 MIMO 라우터는 4개의 공간 데이터 스트림을 전송하지만 항상 동일한 장치에만 전송합니다. 장치와 가젯은 교대로 서비스됩니다. 다중 사용자 다중 사용자 MIMO(Multi User MIMO)가 지원되면 WLAN 라우터의 리소스에 액세스하기 위해 대기하는 장치 대기열이 없습니다. 노트북, 태블릿, 전화기, TV에 데이터가 동시에 제공됩니다.

WLAN 네트워크는 바쁜 고속도로와 같습니다. 시간대에 따라 PC와 노트북 외에도 태블릿, 스마트폰, TV, 게임 콘솔이 이러한 움직임에 연결됩니다. 평균적인 가정에는 WLAN을 통해 인터넷에 연결된 5개 이상의 장치가 있으며 이 수는 지속적으로 증가하고 있습니다. 주요 IEEE 802.11b 표준에 따라 제공되는 11Mbps의 속도로 웹 서핑과 데이터 다운로드는 한 번에 하나의 장치에만 연결할 수 있기 때문에 많은 인내가 필요합니다. 무선 통신이 한 번에 3개의 장치에서 사용되는 경우 각 클라이언트는 통신 세션 기간의 3분의 1만 수신하고 시간의 2/3는 대기하는 데 사용됩니다. 최신 IEEE 802.11ac WLAN은 최대 1Gbps의 데이터 전송률을 제공하지만 Queueing으로 인한 속도 저하 문제도 있습니다. 그러나 이미 차세대 장치(802.11ac Wave 2)는 여러 활성 장치가 있는 무선 네트워크에 더 높은 성능을 약속합니다.

혁신의 본질을 더 잘 이해하려면 먼저 최근에 WLAN 네트워크에 어떤 변화가 있었는지 기억해야 합니다. IEEE 802.1In 표준을 시작으로 데이터 전송률을 높이는 가장 효과적인 방법 중 하나는 MIMO 기술(다중 입력 다중 출력: 다중 채널 입력 - 다중 채널 출력)입니다. 여기에는 데이터 스트림의 병렬 전송을 위해 여러 무선 안테나를 사용하는 것이 포함됩니다. 예를 들어 하나의 비디오 파일이 WLAN을 통해 전송되고 3개의 안테나가 있는 MIMO 라우터가 사용되는 경우 각 송신기는 이상적으로(수신기에 3개의 안테나가 있는 경우) 파일의 1/3을 보냅니다.

안테나마다 비용 상승

IEEE 802.11n 표준에서 각 개별 스트림의 최대 데이터 속도는 오버헤드와 함께 150Mbps에 이릅니다. 따라서 4개의 안테나가 있는 장치는 최대 600Mbps로 데이터를 전송할 수 있습니다. 현재 IEEE 802.11ac 표준은 이론적으로 약 6900Mbps로 나옵니다. 넓은 무선 채널과 개선된 변조 외에도 새로운 표준은 최대 8개의 MIMO 스트림 사용을 제공합니다.

그러나 안테나 수를 늘리는 것만으로는 데이터 전송의 다중 가속을 보장할 수 없습니다. 반대로 안테나가 4개인 경우 오버헤드가 크게 증가하고 무선 충돌을 감지하는 프로세스도 비용이 많이 듭니다. 더 많은 안테나 사용을 정당화하기 위해 MIMO 기술은 계속해서 개선되고 있습니다. 구별을 위해 구 MIMO 단일 사용자 MIMO(Single User MIMO)라고 부르는 것이 더 정확하다. 앞서 언급했듯이 여러 공간 스트림의 동시 전송을 제공하지만 항상 하나의 주소에서만 가능합니다. 이러한 단점은 이제 다중 사용자 MIMO의 도움으로 제거됩니다. 이 기술을 통해 WLAN 라우터는 4개의 클라이언트에 동시에 신호를 전송할 수 있습니다. 예를 들어 8개의 안테나가 있는 장치는 4개를 사용하여 랩톱을 제공하고 태블릿과 스마트폰이라는 다른 두 개의 도움과 병렬로 사용할 수 있습니다.

MIMO - 정확한 방향 신호

라우터가 WLAN 패킷을 다른 클라이언트에 동시에 전달하려면 클라이언트가 어디에 있는지 알아야 합니다. 이를 위해 먼저 테스트 패킷이 모든 방향으로 전송됩니다. 클라이언트는 이러한 패킷에 응답하고 기지국은 신호 강도 데이터를 저장합니다. 빔포밍 기술은 MU MIMO의 가장 중요한 도우미 중 하나입니다. IEEE 802.11n 표준에서 이미 지원하고 있지만 IEEE 802.11ac에서 개선되었습니다. 그 본질은 클라이언트에게 무선 신호를 보내기 위한 최적의 방향을 설정하는 것으로 요약됩니다. 기지국은 각 무선 신호에 대해 송신 안테나의 최적 지향성을 구체적으로 설정합니다. 다중 사용자 모드의 경우 최적의 신호 경로를 찾는 것이 특히 중요합니다. 한 클라이언트의 위치만 변경하면 모든 전송 경로가 변경되고 전체 WLAN 네트워크의 처리량이 중단될 수 있기 때문입니다. 따라서 10ms마다 채널 분석이 수행됩니다.

이에 비해 단일 사용자 MIMO는 100ms마다만 분석합니다. 다중 사용자 MIMO는 4개의 클라이언트에 동시에 서비스를 제공할 수 있으며 각 클라이언트는 총 16개의 스트림에 대해 병렬로 최대 4개의 데이터 스트림을 수신합니다. 이 다중 사용자 MIMO는 처리 능력에 대한 요구가 증가함에 따라 새로운 WLAN 라우터가 필요합니다.

다중 사용자 MIMO의 가장 큰 문제 중 하나는 클라이언트 간 간섭입니다. 채널 혼잡이 종종 측정되지만 이것만으로는 충분하지 않습니다. 필요한 경우 일부 프레임에 우선 순위가 부여되고 다른 프레임은 반대로 적용됩니다. 이를 위해 802.11ac는 데이터 패킷 유형에 따라 다른 속도로 처리하는 다른 대기열을 사용하여 예를 들어 비디오 패킷에 우선권을 부여합니다.

친애하는 익명의 여러분, 우리는 디지털 혁명의 시대에 살고 있습니다. 우리는 새로운 기술에 익숙해지기 전에 이미 모든 면에서 더 새롭고 더 발전된 것을 제공받고 있습니다. 그리고 우리는 이 기술이 우리가 더 빠른 인터넷을 얻는 데 정말로 도움이 될 것인지 아니면 다시 돈을 위해 사기를 당할 것인지에 대해 고민하고 있는 동안, 현재 디자이너들은 현재 기술 대신에 우리에게 제공될 훨씬 더 새로운 기술을 개발하고 있습니다. 단 2년 만에. 이것은 MIMO 안테나 기술에도 적용됩니다.

이 기술은 무엇입니까 - MIMO? 다중 입력 다중 출력 - 다중 입력 다중 출력. 우선 MIMO 기술은 복잡한 솔루션이며 안테나에 국한되지 않습니다. 이 사실을 더 잘 이해하기 위해서는 이동통신 발전의 역사를 잠시 살펴볼 필요가 있습니다. 개발자는 단위 시간당 더 많은 양의 정보를 전송해야 하는 작업에 직면해 있습니다. 속도를 높입니다. 물 공급 시스템과 유사하게 - 단위 시간당 더 많은 양의 물을 사용자에게 전달합니다. "파이프 직경"을 늘리거나 유추하여 통신 대역폭을 확장하여 이를 수행할 수 있습니다. 처음에 GSM 표준은 음성 트래픽에 맞게 조정되었으며 채널 너비는 0.2MHz였습니다. 그것으로 충분했습니다. 또한, 다중 사용자 접근을 제공하는 문제가 있다. 가입자를 주파수(FDMA) 또는 시간(TDMA)으로 나누어 해결할 수 있습니다. GSM에서는 두 가지 방법이 동시에 사용됩니다. 결과적으로 우리는 네트워크에서 가능한 최대 가입자 수와 음성 트래픽에 대해 가능한 최소 대역폭 사이의 균형을 유지합니다. 모바일 인터넷의 발달로 이 최소한의 차선은 속도를 높이는 장애물이 되었습니다. GSM 플랫폼을 기반으로 하는 두 가지 기술인 GPRS와 EDGE는 384kbps의 속도 제한에 도달했습니다. 속도를 더 높이려면 GSM 인프라를 사용하여 가능하면 동시에 인터넷 트래픽에 대한 대역폭을 확장해야 했습니다. 그 결과 UMTS 표준이 개발되었습니다. 여기서 주요 차이점은 한 번에 최대 5MHz까지 대역폭을 확장하고 여러 가입자가 동일한 주파수 채널에서 동시에 작업하는 CDMA 코드 액세스 기술을 사용하여 다중 사용자 액세스를 제공한다는 것입니다. 이 기술은 광대역에서 작동한다는 점을 강조하여 W-CDMA라고 했습니다. 이 시스템은 3세대 시스템인 3G라고 불렸지만 동시에 GSM에 대한 상부 구조입니다. 그래서 우리는 5MHz의 넓은 "파이프"를 얻었고 초기에 속도를 2Mbps로 높일 수 있었습니다.

"파이프 지름"을 더 늘릴 방법이 없다면 어떻게 속도를 높일 수 있습니까? 흐름을 여러 부분으로 병렬화하고 각 부분을 별도의 작은 파이프를 통해 실행한 다음 수신 측의 이러한 개별 흐름을 하나의 넓은 흐름으로 결합할 수 있습니다. 또한 속도는 채널의 오류 확률에 따라 다릅니다. 오버 코딩, 순방향 오류 수정 및 더 나은 무선 변조 기술을 통해 이 확률을 줄임으로써 속도를 높일 수도 있습니다. 이러한 모든 개발(채널당 캐리어 수를 늘려 "파이프" 확장과 함께)은 UMTS 표준의 추가 개선에 일관되게 사용되었으며 HSPA라는 이름을 받았습니다. 이것은 W-CDMA를 대체하는 것이 아니라 이 핵심 플랫폼의 소프트+하드 업그레이드입니다.

국제 컨소시엄 3GPP는 3G에 대한 표준을 개발하고 있습니다. 이 표에는 이 표준의 다른 릴리스의 일부 기능이 요약되어 있습니다.

3G HSPA 속도 및 주요 기술 기능
3GPP 출시	기술	다운링크 속도(MBPS)	업링크 속도(MBPS)
관계 6	HSPA	14.4	5.7
관계 7	HSPA+ 5MHz, 2x2 MIMO 다운링크	28	11
릴 8	DC-HSPA+ 2x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크	42	11
관계 9	DC-HSPA+ 2x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크, 2x5MHz 업링크	84	23
릴 10	MC-HSPA+ 4x5MHz, 2x2 MIMO 다운링크, 2x5MHz 업링크	168	23
11화	MC-HSPA+ 8x5MHz 2x2/4x4 MIMO 다운링크, 2x5MHz 2x2 MIMO 업링크	336 - 672	70

4G LTE 기술은 WiMAX를 능가하는 3G 네트워크와의 하위 호환성 외에도 최대 1Gbps 이상의 더 빠른 속도를 개발할 수 있습니다. 여기에서는 MIMO 기술과 매우 잘 통합되는 OFDM 변조와 같이 디지털 스트림을 무선 인터페이스로 전송하기 위한 훨씬 더 고급 기술이 사용됩니다.

그렇다면 MIMO는 무엇입니까? 흐름을 여러 채널로 병렬화하여 "공중" 여러 안테나를 통해 다른 방식으로 전송하고 수신 측에서 동일한 독립 안테나로 수신할 수 있습니다. 따라서 우리는 무선 인터페이스를 통해 여러 개의 독립적인 "파이프"를 얻습니다. 밴드 확장 없이. 이것이 주요 아이디어입니다 MIMO. 무선 채널에서 전파가 전파되면 선택적 페이딩이 관찰됩니다. 이것은 가입자가 이동 중이거나 셀 서비스 지역의 가장자리에 있는 경우 밀집된 도시 지역에서 특히 두드러집니다. 각 공간 "파이프"의 페이딩은 동시에 발생하지 않습니다. 따라서 두 개의 MIMO 채널을 통해 동일한 정보를 약간의 지연으로 전송하고 이전에 특수 코드를 중첩하여 전송하면(Alamuoti 방법, 마방진 형태의 코드 중첩) 손실된 기호를 복구할 수 있습니다. 신호/노이즈를 최대 10-12dB까지 개선하는 것과 동일한 수신 측입니다. 결과적으로 이 기술은 다시 속도를 증가시킵니다. 사실 이것은 MIMO 기술에 유기적으로 내장된 잘 알려진 다이버시티 수신(Rx Diversity)입니다.

궁극적으로 우리는 MIMO가 베이스와 모뎀 모두에서 지원되어야 한다는 것을 이해해야 합니다. 일반적으로 4G에서 MIMO 채널의 수는 2, 4, 8(Wi-Fi 시스템에서 3채널 3x3 시스템이 널리 보급됨)의 배수이며 베이스와 네트워크 모두에서 채널 수가 일치하는 것이 좋습니다. 모뎀. 따라서 이 사실을 수정하기 위해 MIMO는 수신*전송 채널(2x2 MIMO, 4x4 MIMO 등)로 정의됩니다. 지금까지 우리는 주로 2x2 MIMO를 다루고 있습니다.

MIMO 기술에는 어떤 안테나가 사용됩니까? 이들은 일반 안테나이며 2개만 있으면 됩니다(2x2 MIMO의 경우). 채널을 분리하기 위해 직교, 소위 X-편광이 사용됩니다. 이 경우 수직에 대한 각 안테나의 편파는 45°만큼 이동하고 서로에 대해서는 90°만큼 이동합니다. 안테나의 수평/수직 방향으로 인해 채널 중 하나는 필연적으로 지표면의 영향으로 인해 더 많은 감쇠를 수신하기 때문에 이러한 편파 각도는 두 채널을 동일한 기반에 놓습니다. 동시에 안테나 사이의 90 ° 편파 이동을 통해 채널을 서로 최소 18-20dB 분리할 수 있습니다.

MIMO를 위해서는 지붕에 안테나 입력 2개와 안테나 2개가 있는 모뎀이 필요합니다. 그러나 이 기술이 기지국에서 지원되는지 여부는 여전히 의문이다. 4G LTE 및 WiMAX 표준에서 이러한 지원은 가입자 장치 측과 기지 모두에서 사용할 수 있습니다. 3G 네트워크에서 모든 것이 그렇게 간단하지는 않습니다. 수천 개의 비 MIMO 장치가 이미 네트워크에서 작동하며 이 기술의 도입은 네트워크 대역폭이 감소하는 반대 효과가 있습니다. 따라서 사업자는 아직 3G 네트워크의 모든 곳에서 MIMO를 구현하는 데 서두르지 않습니다. 기지가 가입자에게 고속으로 제공할 수 있으려면 자체적으로 좋은 전송 수단이 있어야 합니다. "두꺼운 파이프"가 연결되어야 하며, 항상 그런 것은 아닙니다. 광섬유가 바람직합니다. 따라서 3G 네트워크에서 MIMO 기술은 현재 초기 및 개발 단계에 있으며 운영자와 사용자 모두가 테스트하고 있으며 후자가 항상 성공적인 것은 아닙니다. 따라서 4G 네트워크에서만 MIMO 안테나에 희망을 걸 가치가 있습니다. 셀 커버리지 영역의 가장자리에서는 MIMO 피드가 이미 상용화되어 있는 반사경과 같이 이득이 높은 안테나를 사용할 수 있습니다.

Wi-Fi 네트워크에서 MIMO 기술은 IEEE 802.11n 및 IEEE 802.11ac 표준에 고정되어 있으며 이미 많은 장치에서 지원됩니다. 3G-4G 네트워크에 2x2 MIMO 기술이 도입되는 것을 목격하고 있지만 개발자는 가만히 있지 않습니다. 이미 64x64 MIMO 기술은 적응형 방사 패턴을 가진 스마트 안테나로 개발되고 있습니다. 저것들. 소파에서 안락의자로 이동하거나 주방으로 이동하면 태블릿이 이를 감지하고 내장 안테나 패턴을 올바른 방향으로 돌립니다. 그 때 이 사이트가 필요한 사람이 있습니까?

802.11 WiFi 및 802.16 WiMAX의 데이터 속도를 높이는 한 가지 방법은 송신기와 수신기 모두에 다중 안테나가 있는 무선 시스템을 사용하는 것입니다. 이 접근 방식을 MIMO(문자 번역 - "다중 입력 다중 출력") 또는 "스마트 안테나 시스템"(스마트 안테나 시스템)이라고 합니다. MIMO 기술은 802.11n WiFi 표준을 구현하는 데 중요한 역할을 합니다.

MIMO 기술은 동일한 채널에 맞춰진 여러 종류의 안테나를 사용합니다. 각 안테나는 서로 다른 공간적 특성을 가진 신호를 전송합니다. 따라서 MIMO 기술은 작동 안정성을 희생하지 않으면서 무선 스펙트럼을 보다 효율적으로 사용합니다. 각 Wi-Fi 수신기는 각 Wi-Fi 송신기의 모든 신호를 "수신"하므로 데이터 전송 경로를 더 다양하게 만들 수 있습니다. 이러한 방식으로 여러 경로를 재결합하여 무선 네트워크에서 원하는 신호를 증폭할 수 있습니다.

MIMO 기술의 또 다른 장점은 이 기술이 SDM(Spatial Division Multiplexing)을 제공한다는 것입니다. SDM은 단일 채널 스펙트럼 대역폭 내에서 여러 독립 데이터 스트림을 동시에(대부분 가상 채널) 공간적으로 다중화합니다. 본질적으로 다중 안테나는 개별적으로 코딩된 서로 다른 데이터 스트림(공간 스트림)을 전송합니다. 공기를 통해 병렬로 이동하는 이러한 스트림은 주어진 채널을 통해 더 많은 데이터를 "푸시"합니다. 수신기에서 각 안테나는 신호 스트림의 서로 다른 조합을 보고 수신기는 이러한 스트림을 사용하기 위해 "역다중화"합니다. MIMO SDM은 공간 데이터 스트림의 수가 증가하면 데이터 전송을 위한 처리량을 크게 증가시킬 수 있습니다. 각 공간 스트림은 전송의 각 끝에서 자체 송신/수신(TX/RX) 안테나 쌍을 필요로 합니다. 시스템의 작동은 그림 1에 나와 있습니다.

또한 MIMO 기술은 각 안테나에 대해 별도의 RF 회로와 ADC(아날로그-디지털 변환기)가 필요하다는 점을 이해해야 합니다. 회로에 2개 이상의 안테나가 필요한 구현은 적절한 수준의 효율성을 유지하면서 비용을 낮게 유지하도록 신중하게 설계해야 합니다.

무선 네트워크에서 데이터 전송의 물리적 속도를 높이는 중요한 도구는 스펙트럼 채널의 대역폭을 확장하는 것입니다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 채널의 더 넓은 대역폭을 활용하여 최대 성능으로 데이터를 전송합니다. OFDM은 WiMAX/WiFi 네트워크에서 양방향 고속 무선 데이터 전송을 구현하기 위한 도구로 입증된 디지털 변조입니다. 채널 용량 확장 방법은 비용 효율적이며 적당한 DSP(디지털 신호 처리) 성장으로 구현하기가 상당히 쉽습니다. 제대로 적용하면 802.11 Wi-Fi 표준의 대역폭을 20MHz 채널에서 40MHz 채널로 두 배, 현재 사용 중인 채널 대역폭의 두 배 이상을 사용할 수 있습니다. MIMO 아키텍처를 더 높은 채널 대역폭과 결합함으로써 물리적 전송 속도를 높이는 매우 강력하고 비용 효율적인 접근 방식을 얻을 수 있습니다.

20MHz 채널에서 MIMO 기술을 사용하면 IEEE 802.11n WiFi 표준(MAC SAP에서 100Mbps 처리량)을 충족하는 데 비용이 많이 듭니다. 또한 20MHz 채널을 사용할 때 이러한 요구 사항을 충족하려면 송신기와 수신기 모두에 최소 3개의 안테나가 필요합니다. 그러나 동시에 20MHz에서의 작동은 실제 사용자 환경에서 고대역폭이 필요한 애플리케이션에 안정적인 성능을 제공합니다.

MIMO 기술과 채널 확장의 결합 사용은 사용자의 모든 요구 사항을 충족하며 상당히 안정적인 탠덤입니다. 리소스를 많이 사용하는 여러 네트워크 응용 프로그램을 동시에 사용할 때도 마찬가지입니다. MIMO와 40MHz 채널 확장의 조합은 무어의 법칙(Moore's Law) 및 DSP 기술을 개선하기 위한 CMOS 기술 구현과 같은 보다 복잡한 요구 사항도 충족할 것입니다.

2.4GHz 대역에서 40MHz의 확장 채널을 사용할 때 처음에는 WiFi 표준 802.11a/b/g를 기반으로 하는 장비와 데이터 전송을 위해 Bluetooth 기술을 사용하는 장비와의 호환성에 어려움이 있었습니다.

이 문제를 해결하기 위해 802.11n Wi-Fi 표준은 다양한 솔루션을 제공합니다. 네트워크를 보호하기 위해 특별히 설계된 이러한 메커니즘 중 하나는 소위 비고처리량(non-HT) 이중 모드입니다. 802.11n WiFi 데이터 프로토콜을 사용하기 전에 이 메커니즘은 40MHz 채널의 절반 각각에 하나의 패킷을 전송하여 NAV(분배 벡터) 네트워크를 알립니다. non-HT 복제 모드 NAV 메시지를 따르면 네트워크의 레거시(무결성)를 위반하지 않고 메시지에 지정된 시간 동안 802.11n 데이터 전송 프로토콜을 사용할 수 있습니다.

또 다른 메커니즘은 일종의 신호이며 무선 네트워크가 채널을 40MHz 이상으로 확산하는 것을 방지합니다. 예를 들어 랩톱에 802.11n 및 Bluetooth 모듈이 설치되어 있는 경우 이 메커니즘은 이 두 모듈이 동시에 작동할 때 잠재적인 간섭 가능성을 인식하고 모듈 중 하나의 40MHz 채널을 통한 전송을 비활성화합니다.

이러한 메커니즘은 전체 네트워크를 802.11n 장비로 마이그레이션할 필요 없이 802.11n WiFi가 이전 802.11 표준의 네트워크에서 작동하도록 합니다.

그림 2에서 MIMO 시스템을 사용하는 예를 볼 수 있습니다.

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미모엠 LTE의 다중 안테나 기술

MIMO 기능(M 다중 입력 – 다중 출력)

MIMO 기술(다중 입력 - 다중 출력)을 사용하면 두 가지 문제가 해결됩니다.

공간적 시간/주파수 코딩 및(또는) 빔포밍(beamforming)으로 인한 통신 품질 향상,

공간 다중화를 사용할 때 전송 속도를 높입니다.

MIMO 구조

MIMO의 다양한 구현은 하나의 물리적 채널에서 여러 개의 독립적인 메시지를 동시에 전송하는 것을 의미합니다. MIMO 동작을 구현하기 위해 다중 안테나 시스템이 사용됩니다. N t송신 안테나 및 수신 측 N r응접실. 이 구조는 그림 1에 나와 있습니다. 하나.

쌀. 1. MIMO 구조

MIMO란 무엇입니까?

MIMO(영어) 다중 입력 다중 출력) -데이터가 다음을 사용하여 전송되는 채널 대역폭을 증가시킬 수 있는 공간 신호 코딩 방법 N안테나 및 수신 중안테나. 송신 안테나와 수신 안테나는 인접 안테나 간의 약한 상관 관계를 달성할 수 있을 만큼 충분히 분리되어 있습니다.

MIMO의 역사

무선 통신의 대상인 MIMO 시스템의 역사는 아직 그리 길지 않습니다. 무선 통신에서 MIMO 원리를 사용하기 위한 첫 번째 특허는 Bell Laboratories의 직원인 Jack Winters를 대신하여 1984년에 출원되었습니다. 같은 회사의 Jack Salz는 자신의 연구를 바탕으로 1985년 MIMO 솔루션에 대한 첫 번째 논문을 발표했습니다. 이 방향의 발전은 1995년까지 Bell Laboratories와 다른 연구원들에 의해 계속되었습니다. 1996년 Greg Raleigh와 Gerald J. Foschini는 MIMO 시스템의 새로운 구현을 제안하여 효율성을 높였습니다. 이어서 OFDM( 직교 주파수 분할 다중화– 직교 캐리어를 통한 멀티플렉싱) MIMO를 위해 True MIMO라는 최초의 MIMO 칩셋을 개발한 Airgo Networks를 설립했습니다.

그러나 MIMO 방향은 도입된 지 얼마 되지 않았음에도 불구하고 매우 다면적으로 발전해 왔으며 수신기의 신호 분리 원리에 따라 분류할 수 있는 이기종 방법군을 포함하고 있습니다. 동시에 MIMO 시스템은 이미 실행된 신호 분리와 새로운 접근 방식을 모두 사용합니다. 여기에는 예를 들어 시공간, 공간 주파수, 공간 편파 코딩 및 수신기에 신호가 도달하는 방향의 초해상도가 포함됩니다. 풍부한 신호 분리 접근 방식 덕분에 통신에서 MIMO 시스템을 사용하기 위한 표준의 오랜 개발을 보장할 수 있었습니다. 그러나 모든 종류의 MIMO는 잡음 내성을 개선하여 통신 네트워크의 최대 데이터 속도를 높이는 동일한 목표를 달성하는 것을 목표로 합니다.

가장 단순한 MIMO 안테나는 수직 축에 대해 ±45°의 각도로 배향된 두 개의 비대칭 진동기(모노폴) 시스템입니다(그림 2).

쌀. 2 가장 단순한 MIMO 안테나

이러한 편광 각도는 채널이 동일한 조건에 있도록 허용합니다. 이미터의 수평-수직 방향으로 편광 구성 요소 중 하나가 지구 표면을 따라 전파될 때 필연적으로 더 큰 감쇠를 받기 때문입니다. 각 모노폴에 의해 독립적으로 방출된 신호는 교차 편파 성분(20dB 이상)에서 충분히 높은 상호 디커플링으로 상호 직교 편파됩니다. 수신 측에서도 유사한 안테나가 사용됩니다. 이 접근 방식을 통해 서로 다른 방식으로 변조된 동일한 반송파를 사용하여 신호를 동시에 전송할 수 있습니다. 편파 분리의 원리는 단일 모노폴의 경우에 비해 무선 링크의 대역폭을 두 배로 제공합니다(수신 안테나와 전송 안테나의 방향이 동일한 이상적인 가시선 조건에서). 따라서 본질적으로 이중 편파가 있는 모든 시스템은 MIMO 시스템으로 간주될 수 있습니다.

MIMO의 추가 진화

Release 7에서 MIMO 기술이 구체화될 무렵에는 표준이 전 세계적으로 활발히 확산되고 있었습니다. 3세대 네트워크를 MIMO 기술과 결합하려는 시도가 있었지만 널리 보급되지 않았습니다. 글로벌 모바일 장비 공급업체 협회(Global Association of Mobile Equipment Suppliers)에 따르면 글로벌 모바일 공급자 협회, 2010년 4월 11일자 GSA) HSPA를 지원하는 2776가지 유형의 장치 중 28개 모델만이 MIMO를 지원합니다. 또한, MIMO 단말의 보급률이 낮은 MIMO 네트워크의 도입은 네트워크 처리량의 감소로 이어진다. Nokia는 대역폭 손실을 최소화하는 기술을 개발했지만 MIMO 단말기 보급률이 가입자 장치의 40% 이상인 경우에만 효과적입니다. 여기에 덧붙여 2009년 12월 14일 세계 최초로 LTE 기술을 기반으로 한 모바일 네트워크가 출시되어 훨씬 더 빠른 속도를 구현할 수 있었다는 사실을 기억할 필요가 있습니다. 이를 바탕으로 사업자들은 3세대 네트워크의 현대화보다는 LTE 네트워크의 신속한 구축을 목표로 하고 있음을 알 수 있다.

오늘날 우리는 4세대 모바일 네트워크에서 트래픽 양이 급격히 증가하고 있음을 알 수 있으며, 모든 가입자에게 필요한 속도를 제공하기 위해 사업자들은 데이터 전송 속도를 높이거나 효율성을 높일 수 있는 다양한 방법을 모색해야 합니다. 주파수 자원을 사용하는 것. 반면에 MIMO는 2x2 옵션을 사용하여 동일한 기간 동안 사용 가능한 주파수 대역에서 거의 2배 더 많은 데이터를 전송할 수 있습니다. 4x4 안테나 구현을 사용하는 경우 이론적 계산에서 알 수 있듯이 최대 다운로드 속도는 400Mbps가 아니라 326Mbps가 됩니다. 이것은 4개의 안테나를 통한 전송의 특성 때문입니다. 각 안테나에는 참조 심볼을 전송하기 위한 특정 자원 요소(RE)가 할당됩니다. 이들은 일관된 복조 및 채널 추정을 구성하는 데 필요합니다. 이러한 RE의 위치는 그림 1에 나와 있습니다. 3. 송신 안테나에는 논리적 안테나 포트 번호가 할당됩니다. R0으로 표시된 문자는 포트 0에 있고 R1은 포트 1에 있는 식입니다. 결과적으로 전체 RE의 14.3%가 참조심볼의 전송을 위해 할당되는데, 이것이 이론적인 속도와 실제 속도의 차이가 나는 이유이다.

특히 UniFi AC HD(UAP-AC-HD)의 출시와 함께 MU-MIMO 기술을 지원하는 새로운 무선 장치의 출시에 비추어, 그것이 무엇인지 그리고 왜 오래된 하드웨어가 지원하지 않는지 명확히 할 필요가 있습니다 이 기술.

802.11ac 란 무엇입니까?

802.11ac 표준은 802.11n 표준의 형태로 이전 세대를 대체하는 무선 기술 변환입니다.

이전에 생각했던 것처럼 802.11n의 출현은 기업이 LAN(Local Area Network) 내에서 작업하기 위해 기존 유선 연결의 대안으로 이 기술을 모든 곳에서 사용할 수 있도록 하는 것이었습니다.

802.11ac는 무선 기술 발전의 다음 단계입니다. 이론적으로 새로운 표준은 5GHz 대역에서 최대 6.9Gbps의 데이터 전송 속도를 제공할 수 있습니다. 이는 802.11n 데이터 전송 범위의 11.5배입니다.

새 표준은 Wave 1 및 Wave 2의 두 가지 릴리스로 제공됩니다. 아래에서 현재 표준에 대한 비교 표를 찾을 수 있습니다.

웨이브 1과 웨이브 2의 차이점은 무엇입니까?

802.11ac Wave 1 제품은 2013년 중반부터 시장에 출시되었습니다. 표준의 새 개정판은 표준의 이전 버전을 기반으로 하지만 다음과 같이 몇 가지 매우 중요한 변경 사항이 있습니다.

1.3Gbps에서 2.34Gbps로 성능 향상
다중 사용자 MIMO(MU-MIMO)에 대한 지원이 추가되었습니다.
160MHz의 넓은 채널을 사용할 수 있습니다.
더 나은 성능과 안정성을 위한 네 번째 공간 스트림(Spatial Stream)
5GHz 대역에서 더 많은 채널;

실제 사용자를 위한 Wave 2 개선 사항은 정확히 무엇입니까?

대역폭 증가는 네트워크 내에서 대역폭과 지연에 민감한 애플리케이션에 긍정적인 영향을 미칩니다. 이것은 주로 스트리밍 음성 및 비디오 콘텐츠의 전송뿐만 아니라 네트워크 밀도의 증가 및 클라이언트 수의 증가입니다.

MU-MIMO는 한 사용자가 동시에 여러 장치를 연결할 수 있는 "사물 인터넷"(사물 인터넷, IoT)의 발전을 위한 좋은 기회를 제공합니다.

MU-MIMO 기술은 여러 동시 다운스트림을 허용하여 한 번에 여러 장치에 동시 서비스를 제공하여 전체적으로 네트워크 성능을 향상시킵니다. 또한 MU-MIMO는 대기 시간에 긍정적인 영향을 주어 더 빠른 연결과 전반적인 클라이언트 경험을 제공합니다. 또한이 기술의 기능을 통해 이전 버전의 표준보다 훨씬 많은 수의 동시 클라이언트를 네트워크에 연결할 수 있습니다.

160MHz 채널 폭을 사용하려면 많은 양의 데이터를 전송할 때 엄청난 성능 향상을 제공할 수 있는 특정 조건(저전력, 낮은 잡음 지수 등)이 필요합니다. 이에 비해 802.11n은 최대 450Mbps의 채널 속도를 제공할 수 있으며 최신 802.11ac Wave 1은 최대 1.3Gbps, 160MHz 채널의 802.11ac Wave 2는 최대 2.3Gbps의 채널 속도를 제공할 수 있습니다.

표준의 이전 세대에서는 3개의 트랜시버 안테나 사용이 허용되었지만 새 개정에서는 4번째 스트림을 추가합니다. 이 변경으로 연결 범위와 안정성이 향상됩니다.

전 세계적으로 사용되는 5GHz 대역에는 37개의 채널이 있습니다. 일부 국가에는 제한된 수의 채널이 있고 일부는 그렇지 않습니다. 802.11ac Wave 2는 더 많은 채널을 허용하므로 더 많은 장치가 한 위치에서 동시에 작동할 수 있습니다. 또한 160MHz의 넓은 채널에는 더 많은 채널이 필요합니다.

802.11ac Wave 2에 새로운 채널 속도가 있습니까?

새 표준은 첫 번째 릴리스 이후 도입된 표준을 상속합니다. 이전과 마찬가지로 속도는 스트림 수와 채널 너비에 따라 다릅니다. 최대 변조는 256 QAM으로 변경되지 않았습니다.

이전에 866.6Mbit 2 스트림의 채널 속도와 80MHz의 채널 너비가 필요했다면 이제 이 채널 속도는 80에서 160MHz로 2만큼 채널 속도를 증가시키면서 하나의 스트림만 사용하여 달성할 수 있습니다.

보시다시피 큰 변화는 없었습니다. 160MHz 채널 지원과 관련하여 최대 채널 속도도 최대 2600Mbps로 증가했습니다.

실제로 실제 속도는 채널(PHY Rate)의 약 65%입니다.

1 스트림, 256 QAM 변조 및 160 MHz 채널을 사용하면 약 560 Mbps의 실제 속도를 얻을 수 있습니다. 따라서 2개의 스트림은 ~1100Mbps, 3개의 스트림은 1.1-1.6Gbps의 환율을 제공합니다.

802.11ac Wave2는 어떤 대역과 채널을 사용합니까?

실제로 Waves 1과 Waves 2는 5GHz 대역에서만 작동합니다. 주파수 범위는 지역 제한이 있으며 일반적으로 5.15-5.35GHz 및 5.47-5.85GHz 대역이 사용됩니다.

미국에서는 5GHz 무선 네트워크에 580MHz 대역이 할당됩니다.

802.11ac는 이전과 마찬가지로 20 및 40MHz의 채널을 사용할 수 있으며 동시에 80MHz 또는 160MHz만 사용하여도 우수한 성능을 얻을 수 있습니다.

실제로 연속 160MHz 대역을 사용하는 것이 항상 가능한 것은 아니기 때문에 표준은 160MHz 대역을 2개의 다른 대역으로 나누는 80 + 80MHz 모드를 제공합니다. 이 모든 것이 유연성을 더해줍니다.

802.11ac의 표준 채널은 20/40/80MHz입니다.

802.11ac의 웨이브가 두 개 있는 이유는 무엇입니까?

IEEE는 기술이 발전함에 따라 단계적으로 표준을 구현합니다. 이 접근 방식을 통해 업계는 이 기능 또는 그 기능이 완료될 때까지 기다리지 않고 즉시 신제품을 출시할 수 있습니다.

802.11ac의 첫 번째 물결은 802.11n에서 상당한 진전을 제공했으며 향후 개발을 위한 토대를 마련했습니다.

802.11ac Wave 2 제품은 언제쯤 예상해야 합니까?

애널리스트의 초기 예측에 따르면 최초의 소비자 수준 제품은 빠르면 2015년 중반에 출시되어야 했습니다. 상위 수준의 엔터프라이즈 및 통신 사업자 솔루션은 표준의 첫 번째 물결과 마찬가지로 일반적으로 3-6개월의 지연으로 나옵니다.

소비자 등급과 상업용 등급은 일반적으로 WFA(Wi-Fi Alliance)가 인증을 시작하기 전에 출시됩니다(2016년 하반기).

2017년 2월 현재 802.11ac W2를 지원하는 장치의 수가 원하는 만큼 많지 않습니다. 특히 Mikrotik과 Ubiquit에서요.

Wave 2 장치는 Wave 1과 크게 다를까요?

새 표준의 경우 이전 연도의 일반적인 추세가 유지됩니다. 스마트폰과 랩톱은 1-2 스트림으로 생산되고 3 스트림은 더 까다로운 작업을 위해 설계되었습니다. 모든 장치에서 표준의 전체 기능을 구현하는 것은 실용적이지 않습니다.

Wave 1은 Wave 2와 호환되나요?

첫 번째 웨이브는 3개의 스트림과 최대 80MHz의 채널을 허용하며, 이 부분에서 클라이언트 장치와 액세스 포인트는 완전히 호환됩니다.

2세대 기능(160MHz, MU-MIMO, 4개 스트림)을 구현하려면 클라이언트 장치와 액세스 포인트 모두 새로운 표준을 지원해야 합니다.

차세대 액세스 포인트는 802.11ac Wave 1, 802.11n 및 802.11a 클라이언트 장치와 호환됩니다.

따라서 2세대 어댑터의 추가 기능을 사용하면 1세대 포인트에서 작동하지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

MU-MIMO란 무엇이며 어떤 역할을 합니까?

MU-MIMO는 "다중 사용자 다중 입력, 다중 출력"의 약자입니다. 사실 이것은 두 번째 물결의 핵심 혁신 중 하나입니다.

MU-MIMO가 작동하려면 클라이언트와 AP가 모두 MU-MIMO를 지원해야 합니다.

간단히 말해서 액세스 포인트는 동시에 여러 장치에 데이터를 보낼 수 있지만 이전 표준에서는 특정 시간에 하나의 클라이언트에만 데이터를 보낼 수 있었습니다.

실제로 기존의 MIMO는 SU-MIMO입니다. 단일 사용자, 단일 사용자 MIMO.

예를 들어 보십시오. 3개의 스트림(3개의 Spatial Streams / 3SS)이 있는 지점이 있고 4개의 클라이언트가 연결되어 있습니다: 3SS를 지원하는 1개의 클라이언트, 1SS를 지원하는 3개의 클라이언트.

액세스 포인트는 모든 클라이언트에 시간을 균등하게 분배합니다. 첫 번째 클라이언트와 작업하는 동안 클라이언트는 3SS(MIMO 3x3)도 지원하기 때문에 포인트는 기능을 100% 사용합니다.

나머지 75% 시간 동안 포인트는 3개의 클라이언트와 함께 작동하며 각 클라이언트는 사용 가능한 3개 중 1개 스트림(1SS)만 사용합니다. 동시에 액세스 포인트는 기능의 33%만 사용합니다. 이러한 클라이언트가 많을수록 효율성이 떨어집니다.

특정 예에서 평균 채널 속도는 650Mbps입니다.

(1300 + 433,3 + 433,3 + 433,3)/4 = 650

실제로는 가능한 845Mbps 중 약 420Mbps의 평균 속도를 의미합니다.

이제 MU-MIMO를 사용하는 예를 살펴보겠습니다. 3x3 MIMO를 사용하는 2세대 포인트가 있으며 채널 속도는 80MHz의 채널 너비에 대해 1300Mbps로 변경되지 않습니다. 저것들. 동시에 클라이언트는 이전과 같이 3개 이상의 채널을 사용할 수 없습니다.

총 클라이언트 수는 이제 7이고 액세스 포인트는 클라이언트를 3개의 그룹으로 나눴습니다.

하나의 3SS 클라이언트;
3명의 1SS 클라이언트;
하나의 2SS 클라이언트 + 하나의 1SS;
하나의 3SS 클라이언트;

결과적으로 우리는 AP 기능을 100% 구현합니다. 첫 번째 그룹의 클라이언트는 3개의 스트림을 모두 사용하고 다른 그룹의 클라이언트는 하나의 채널을 사용하는 식입니다. 평균 채널 속도는 1300Mbps입니다. 보시다시피, 출력에서 2배 증가했습니다.

MU-MIMO 포인트는 이전 클라이언트와 호환됩니까?

불행하게도! MU-MIMO는 프로토콜의 첫 번째 버전과 호환되지 않습니다. 이 기술이 작동하려면 클라이언트 장치가 두 번째 버전을 지원해야 합니다.

MU-MIMO와 SU-MIMO의 차이점

SU-MIMO에서 액세스 포인트는 한 번에 하나의 클라이언트에만 데이터를 전송합니다. MU-MIMO를 사용하면 액세스 포인트가 한 번에 여러 클라이언트에 데이터를 전송할 수 있습니다.

MU-MIMO에서 동시에 지원되는 클라이언트는 몇 개입니까?

이 표준은 최대 4개 장치의 동시 유지 관리를 제공합니다. 총 최대 스레드 수는 최대 8개입니다.

장비 구성에 따라 다음과 같은 다양한 옵션이 가능합니다.

1+1: 각각 하나의 스트림을 갖는 두 개의 클라이언트;
4+4: 각각 4개의 스트림을 사용하는 2개의 클라이언트;
2+2+2+2: 4개의 클라이언트, 각각에 대해 2개의 스트림;
1+1+1: 하나의 스트림에 3개의 클라이언트;
2+1, 1+1+1+1, 1+2+3, 2+3+3 및 기타 조합.

그것은 모두 하드웨어 구성에 따라 다르며 일반적으로 장치는 3개의 스트림을 사용하므로 포인트는 동시에 최대 3개의 클라이언트에 서비스를 제공할 수 있습니다.

MIMO 3x3 구성에서 4개의 안테나를 사용하는 것도 가능합니다. 이 경우 네 번째 안테나는 추가적이며 추가 스트림을 구현하지 않습니다.이 경우 1 + 1 + 1, 2 + 1 또는 3SS를 동시에 서비스할 수 있지만 4는 제공할 수 없습니다.

MU-MIMO는 다운링크에서만 지원됩니까?

예, 이 표준은 다운링크 MU-MIMO만 지원합니다. point는 동시에 여러 클라이언트에 데이터를 전송할 수 있습니다. 그러나 점은 동시에 "듣는" 수 없습니다.

업링크 MU-MIMO의 구현은 단기적으로 불가능하다고 판단되어 이 기능은 2019-2020년에 출시될 예정인 802.11ax 표준에만 추가될 예정입니다.

MU-MIMO에서 지원되는 스트림은 몇 개입니까?

위에서 언급했듯이 MU-MIMO는 스트림 수에 제한 없이 작동할 수 있지만 클라이언트당 최대 4개입니다.

다중 사용자 전송의 고품질 작동을 위해 표준은 안테나 수, 스트림 수를 권장합니다. 이상적으로는 MIMO 4x4의 경우 수신용 안테나는 4개, 송신용 안테나 수는 동일해야 합니다.

새로운 표준을 위해 특수 안테나를 사용해야 합니까?

안테나의 디자인은 동일하게 유지되었습니다. 이전과 마찬가지로 802.11a/n/ac용 5GHz 대역에서 사용하도록 설계된 호환 가능한 모든 안테나를 사용할 수 있습니다.

두 번째 릴리스에는 Beamforming도 추가되었습니다. 그게 뭐죠?

빔포밍 기술을 사용하면 특정 클라이언트에 맞게 복사 패턴을 변경할 수 있습니다. 작동 중에 포인트는 클라이언트의 신호를 분석하고 방사를 최적화합니다. 빔포밍 과정에서 추가적인 안테나가 사용될 수 있다.

802.11ac Wave 2 액세스 포인트가 1Gb의 트래픽을 처리할 수 있습니까?

잠재적으로 차세대 액세스 포인트는 이러한 트래픽 흐름을 처리할 수 있습니다. 실제 처리량은 지원되는 스트림의 수, 통신 범위, 장애물의 존재, 간섭의 존재로 끝나는 액세스 포인트 및 클라이언트 모듈의 품질에 이르기까지 다양한 요인에 따라 달라집니다.

802.11ac Wave에는 어떤 주파수 대역이 사용됩니까?

작동 주파수 선택은 전적으로 현지 법률에 따라 다릅니다. 채널 및 주파수 목록은 지속적으로 변경되며 아래는 2015년 1월 기준 미국(FCC) 및 유럽 데이터입니다.

유럽에서는 40MHz 이상의 채널 폭 사용이 허용되므로 새 표준에 대한 변경 사항은 없으며 이전 표준과 동일한 규칙이 모두 적용됩니다.

네트워크 기술에 대한 온라인 과정

Dmitry Skoromnov의 코스 ""를 추천합니다. 이 과정은 어떤 제조업체의 장비에도 연결되지 않습니다. 모든 시스템 관리자가 갖추어야 할 기본 지식을 제공합니다. 불행히도 많은 관리자는 5년의 경험을 갖고 있어도 이러한 지식의 절반도 가지지 못하는 경우가 많습니다. 이 과정은 간단한 언어로 다양한 주제를 다룹니다. 예: OSI 모델, 캡슐화, 충돌 및 브로드캐스트 도메인, 스위칭 루프, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi 및 기타 여러 주제.

별도로 IP 주소 지정에 대해 설명하겠습니다. 10진수에서 2진수로 또는 그 반대로 변환하는 방법, IP 주소 및 마스크로 계산하는 방법(네트워크 주소, 브로드캐스트 주소, 네트워크 호스트 수, 서브넷 및 IP 주소 지정과 관련된 기타 주제)을 간단한 언어로 설명합니다.

이 과정은 유료와 무료의 두 가지 버전이 있습니다.