Ieteicams, 2020

Redaktora Izvēle

Kas ir masveida MIMO un kā tas paver ceļu 5G pieņemšanai?

Nepārvarams ierīču skaits, neatkarīgi no tā, vai tas ir viedtālrunis, VR austiņas vai drošības kameras ārpus jūsu mājas, ir vienreiz savienoti ar telekomunikāciju tīkliem. Tas palielina datu plūsmas straujo pieaugumu laika gaitā, uzlabojot joslas platumu, kļūstot par stundas nepieciešamību. Tas, ko mums visiem vajag, ir liels datu ātrums, vai ne? Ķīniešu telekomunikāciju gigants Huawei prognozē, ka 2021. gadā, salīdzinot ar 2016. gadu, būs vērojams septiņas pasaules mobilo datu plūsmas pieaugums. Turklāt tas liecina, ka datu pieprasījums pēc indivīda nākamajos piecos gados sasniegs vidēji 15GB mēnesī. Mēs joprojām esam pieredzējuši 4G LTE tīklu izveidi tādās valstīs kā Indija, bet telekomunikāciju operatori visā pasaulē ir sākuši eksperimentēt ar vēl sarežģītākām un stabilākām tehnoloģijām, lai palielinātu signāla stiprumu, lietotāja jaudu un datu ātrumu. Viņi izmanto viedās antenas tehnoloģiju, ko sauc par Massive MIMO (vairāku ievades, vairāku izeju), kas būs pamats mūsu piektās paaudzes (5G) šūnu tehnoloģijai. Tas joprojām ir topošos attīstības posmos, bet drīzumā tas sagaidāms. Tātad, ja jums ir jautājums, kas ir milzīgs MIMO, šeit ir viss, kas jums jāzina par masveida MIMO:

Kas ir Massive MIMO un tā saistība ar 5G?

Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), kas pazīstams arī kā lielapjoma antenas sistēmas, ir bezvadu sakaru attīstības pamats. Paredzams, ka MIMO tehnoloģija būs ļoti izdevīga, lai atbalstītu vairāk mobilo sakaru lietotāju, nodrošinot ilgāku ātrumu un uzticamākus tīkla pakalpojumus ilgtermiņā.

Pašlaik lielākā daļa 4G LTE tīkla infrastruktūru ļauj izvietot 8 antenas (raidītājs + uztvērējs) bāzes stacijā, kas nepietiek, lai apmierinātu mobilo lietotāju pieaugošās vajadzības. Tas nodrošina ierobežotu joslas platumu, kas ietekmē datu ātrumu un to lietotāju skaitu, kuri var izveidot savienojumu ar šo staciju.

Šeit MIMO rīkojas un ļauj vienlaikus izmantot divus vai vairākus raidītājus un uztvērējus, lai apmainītos ar datiem vienā un tajā pašā radio kanālā. Šī tehnoloģija jau ir ieviesta dažās modernās 4G tīkla stacijās 4 x 4 MIMO formā, un patlaban Indijas operatori to izskata.

Masveida MIMO antenas sistēmas prototips (Image courtesy: National Instruments)

Bet, paplašinot minēto koncepciju, lai tajā ietilptu gandrīz 100 antenas vienā blokā bāzes stacijā (šūnu tornis), tas būs pamats nākamajiem 5G tīkliem. Kopējais antenu skaita pieaugums palielina vairāk raidītāju / uztvērēju vietā, kā rezultātā palielinās iespējamie signāla ceļi un uzlabojas veiktspēja gan datu ātruma, gan saiknes uzticamības ziņā. Massive MIMO var izraisīt ātrumu palielināšanu līdz četras reizes un vairākkārt lielāku tīkla jaudas palielināšanu.

Antenu sistēmu savākšana masveida MIMO tīklā nerada precīzas balonu līdzīgas gaismas, kas redzamas vairumā iepriekšējo un pašreizējo tīkla sistēmu. Tā vietā, signālu, ko emitē antenu kolekcija, ortogonālais raksturs veido atsevišķas sijas, ēdināšana uz vienu vai vairākām mobilajām stacijām (lietotājiem) tūlīt. Tā kā Massive MIMO izmanto daudzas sarežģītas tehnoloģijas, visvienkāršākais veids, kā izskaidrot tās antenas sistēmu, ir caur zemāk esošo diagrammu.

4G tīkla attīstība 5G MAssive MIMO tīklā (Image Courtesy: Mitsubshi)

Tas nozīmē, ka tas ļauj operatoriem apkalpot plašāku mobilo ierīču kopumu apgabalā, izvietojot Massive MIMO tehnoloģiju. Tas pats ir vēl mērogojams, jo operatori var pievienot vēl vairāk antenu pašreizējai iestatīšanai, lai palielinātu iespējamos signāla ceļus un uzlabotu efektivitāti, netraucējot esošo spektru.

Massive MIMO priekšrocības salīdzinājumā ar pašreizējiem 4G tīkliem

Tā kā Massive MIMO (5G) sistēmā tiek izmantots lielāks ievades un izvades antenu skaits, tas palīdzēs telekomunikāciju operatoriem lielā mērā uzlabot pārklājumu un datu ātrumu. Tas būs iespējams, pateicoties augstai spektrālajai un energoefektivitātei, kas palielinās, pateicoties lielajam multipleksam, kā arī antenas masīva pieaugumam. Šeit ir galvenās priekšrocības, ko sniedz masveida MIMO (M-MIMO) antenu sistēmas pašreizējām 4G sistēmām:

1. Uzlabots pārklājums un augstāki ātrumi

Pateicoties Massive MIMO tehnoloģiju izmantošanai, iespējams, apvienojumā ar augstākiem frekvenču spektriem, telekomunikāciju uzņēmumi nākotnē varēs apmierināt lielāku ierīču daudzveidību. Ne tikai tas, signāla stiprums telpās būtu ārkārtīgi spēcīgs un no diagrammas.

Massive MIMO sistēmu staru kūļa veidošanas iespējas ļaus telekomunikāciju operatoriem strauji izplatīt ātrdarbīgu pārklājumu arī lauku apvidos . Tieša redzes līnija labi darbojas ar augstākām frekvencēm, tādējādi nodrošinot vēl lielāku ātrumu.

Jaunināšanas galvenais mērķis ir arī palielināt datu ātrumu, un eksperti sagaida minimālos ātrumus 1 Gbps, sasniedzot līdz pat 10 Gbit / s. Tas jau ir pierādīts dažos eksperimentos ar Gigabit LTE demo, ko šogad parādīja Ķīnas tīkla Giant ZTE CES.

2. Zemas infrastruktūras un komponentu izmaksas

Tā kā lielākā daļa globālo telekomunikāciju milzu pastāvīgi uzlabo savu infrastruktūru, lai tagad atbalstītu ātrgaitas 4G tīklus (ar ātrumu pirms 5G), pilnīga 5G modernizācija būtu vienmērīga braukšana. Esošās 4G sistēmas jau izmanto MIMO metodes, kas ir jāmaina, kad ir īstenojama ticama 5G tehnoloģija.

Jaunajām Massive MIMO antenu sistēmām būs ne tikai liels skaits antenu, bet arī būs pielāgojamas. Telekomunikāciju milžiem būs vieglāk pievienot jaunas antenas šai sistēmai, lai pievienotu esošos ātrumus un lietotāju bāzi. Arī lielais antenu skaits radīs stabilu tīklu, ko neietekmēs individuāla atteice to antenas sistēmā.

3. Atbalsts laika ierobežojumiem

Kamēr Massive MIMO 5G tīkli nodrošina uzlabotu pārklājumu un datu ātrumu, tas samazina laiku, kas nepieciešams, lai signāli varētu pārvietoties starp raidītāju un uztvērēju. Tas ir pazīstams kā latentums, un gaidāmie 5G tīkli palīdzēs samazināt to, lai vēl vairāk atvieglotu šo tīklu izmantošanu VR / AR, pašapkalpošanās un citiem AI vai ML kontrolētiem pakalpojumiem .

Problēmas masveida MIMO antenas izvietošanā

Lai gan pētnieki pēdējo gadu laikā ir eksperimentējuši ar Massive MIMO antenas testiem, sistēmām, kas to darījušas tirgū, joprojām ir mazāk antenu nekā telekomunikāciju uzņēmumi vēlas 5G tīklu izveidi. Tas ir saistīts ar ierobežojumiem, ar kuriem esam saskārušies, īstenojot tehnoloģiju. Šeit ir izaicinājumi, ar kuriem saskaras plaši izplatīta:

1. Signālu apstrādes sarežģītība

Šī ir viena no ievērojamākajām grūtībām, kas rodas, izveidojot Massive MIMO bāzes stacijas. Pieaugošais antenu skaits un frekvences vienreizējā atrašanās vietā rada lielākas iespējas iejaukties . Tomēr šo jautājumu var atrisināt, pieņemot plašāku spektra un nulles kļūdu precizitātes tehnoloģiju, kas samazinās starpsavienojumu kanālu traucējumus. Lai gan lielais antenu skaits palielinās sarežģītību, tas padara tīklu vēl izturīgāku pret kļūmēm.

2. Ierobežota spektra pieejamība

Kā jūs jau esat dzirdējuši, frekvenču spektra izplatīšanu kontrolē pārvaldes iestāde, un telekomunikāciju operatoriem ir jāiesniedz piedāvājumi, lai nodrošinātu konkrētā spektra daļu.

Tagad galvenā problēma ir tā, ka pašreizējos laikos izplatītais 3GHz spektrs jau ir pārblīvēts sakarā ar jaunu datu savienojumu pārslodzi. Un tas ir izrādījies sarežģīts izmantot augstākas frekvences milimetru viļņus (3 GHz - 300 GHz), lai izveidotu masveida MIMO bāzes stacijas, jo viļņi neietekmē cietos materiālus un absorbē kokus vai lietus mākoņus.

Frekvenču spektrs (Image Courtesy: UT Austin)

Bet tehnoloģiju giganti un telekomunikāciju operatori strādā roku rokā, lai palielinātu signāla pieaugumu, padarot vairākas antenas (MIMO) koncentrējot radio signālus šaurā virziena gaismā, nepalielinot to pārraides jaudu. Samsung R & D un Huawei ir guvuši panākumus eksperimentos, taču šie šaurie sijas ir ļoti jutīgi pret izmaiņām.

Masveida MIMO tīklu pastāvīga izpēte un ieviešana

Minētā tīkla sistēma nav prototips, bet jau ir īstenota mazākā mērogā esošajā 4G scenārijā. Huawei ir strādājis ar vietējiem telekomunikāciju operatoriem, tādiem kā China Mobile un Japānas SoftBank, jau vairāk nekā pāris gadus, lai eksperimentētu ar saviem Massive MIMO uzstādījumiem komerciāli.

Pēc stingriem eksperimentiem SoftBank tagad ir nosaukts par ļoti telekomunikāciju operatoru, lai 2016. gada beigās debitētu savu komerciālo Massive MIMO tīklu . Arī citi operatori, piemēram, China Mobile, Vodafone un T-Mobile, ir uzsākuši šīs tehnoloģijas izvēršanu ierobežotam lietotāju lokam attiecīgajās valstīs.

Ja vislielākais jautājums, kas izliekas jūsu prāta aizmugurē, ir, vai mūsu pašreizējie viedtālruņi būs saderīgi ar šiem Massive MIMO tīkliem? Tad vienkārša atbilde ir galvenokārt jā . Liels skaits esošo ierīču var izmantot 4G MIMO tīklus, nodrošinot Gigabit ātrumu bez jebkādām žagām.

Pirmie 5G spējīgie izvietojumi Indijā

Kaut arī daudzi globālie telekomunikāciju spēlētāji kopā ar aparatūras milžiem jau ir eksperimentējuši ar Massive MIMO savos tīklos, Indija nesen pievienojās 5G futūristiskajam diskam ar pirmā šāda tīkla izvietošanu.

Valsts vadošais telekomunikāciju gigants Airtel paziņoja, ka tas ir kļuvis par vienu, kas sasniedzis šo mērķi. Indijas pirmā M-MIMO (Massive Multiple-Input Multiple-Output tehnoloģija ir uzsākta ar Bengaluru un Kolkatu) izvēršana. Tomēr paredzams, ka turpmākajos mēnešos pētījums paplašināsies uz citām valsts daļām.

Airtel ir izvietojusi jauno 5G tehnoloģiju kā daļu no to pašreizējās tīkla pārveidošanas programmas, ko sauc par projektu lēcienu . Tā sagaida, ka Massive MIMO tehnoloģija uzlabos esošo tīkla jaudu septiņas reizes, vienlaikus izmantojot to pašu spektru, kas tam jau pieder. Tā uzskata, ka tas pat nodrošinās divas reizes labāku ātrumu attiecībā uz esošo 4G izvietošanu.

Turklāt Ķīnas tīklošanas gigants ZTE ir paziņojis, ka tā piedalās pirms 5G Massive MIMO eksperimentos sadarbībā ar plaši pazīstamiem operatoriem, piemēram, Vodafone un Reliance Jio. Tā kā Huawei ir seja aiz Airtel izvietošanas valstī, kā teikts oficiālā paziņojumā.

Ja tas tiek skatīts no telekomunikāciju nozares pašreizējā stāvokļa Indijā, tas ir mēģinājums šīm telekomunikāciju milzu daļām saglabāt valsts stiprumu. Viņi ir nesen pamodušies ar pārsteidzošu spožumu, ko izraisīja viņu jaunākais konkurents, proti, Reliance Jio, kurš ir spējis tos pagriezt ar savu 4G LTE tīkla izvēršanu gada laikā.

Paredzētais plašais izvietojums

Lielākā daļa ziņojumu, ko publicējuši tīklošanas milži, piemēram, Ericsson vai Nokia, pašlaik liecina, ka 5G tīkla tehnoloģija piedzīvos izrāvienu un sasniegs masu līdz 2020. gadam . Tas nav stingrs laika grafiks, bet atbilst nozares darbības modelim, kurā desmit gadu laikā tiek demonstrēta modernizēta tehnoloģija.

Image Pieklājība: Sam churchill / Flickr

3G tīkla tehnoloģija pirmo reizi tika debitēta 2001. gada oktobrī, savukārt 4G LTE bija plaši izplatīta pēc desmit gadiem aptuveni 2011. gadā. Tādējādi ir iespējams spekulēt, ka pašreizējie Massive MIMO centieni tiks īstenoti līdz šīs desmitgades beigām. Nākamajos pāris gados ir redzamas tehnoloģijas pirms 5G ieviešanas gan patērētāju, gan operatora līmenī. 2018. gada ziemas olimpisko spēļu pūlis varētu būt pirmais, kas liecināja par minēto inovāciju, kam sekoja FIFA 2018. gada Pasaules kauss . Pat chipmaker Qualcomm ir paziņojis, ka tā plāno izbūvēt 5G saderīgas (Gigabit) ierīces līdzīgā laikā.

Mēs, iespējams, esam piedzīvojuši ilgstošu 4G LTE pakalpojumu izvēršanu Indijā, kas vēl notiek. Taču valsts telekomunikāciju ierocis vairs nevēlas aizbraukt sacensībās, lai pieņemtu jaunākās tehnoloģijas, jo draudošā konkurence un konsolidācija valstī.

Masīvs MIMO: tehnoloģiskā sacensība 5G pieņemšanai

Putnu acu skatījums uz Massive MIMO notikumiem arī parāda, ka Indija turpina veidot savu transformatīvo tēlu, kas ir tehnoloģisks spēks. Tagad valdība veic nepieciešamos pasākumus, lai uzsāktu šūnu tehnoloģijas attīstību.

Valdība jau ir izveidojusi augsta līmeņa forumu, lai novērtētu pašreizējo scenāriju un apstiprinātu rīcības plānus 5G pakalpojumu savlaicīgai ieviešanai. Tā ir piešķīrusi masveida ₹ 500 crore korpusu 5G pētniecības un attīstības nolūkiem, kas liek mums globālajā kartē līdzās valstīm, kurās tiek pieņemti šādi tehnoloģiskie sasniegumi. Pašlaik nav definēts īsts “5G” tīkls, un tuvākajos gados mums būs jāmeklē tas pats.

Top