Neprekosljivo število naprav, naj bo to vaš pametni telefon, VR slušalke ali varnostne kamere zunaj vaše hiše, se enkrat povezujejo s telekomunikacijskimi omrežji. To povečuje hitro naraščanje podatkovnega prometa v daljšem časovnem obdobju, izboljšanje pasovne širine pa postaja potreba po uri. Kar potrebujemo, so visoke hitrosti podatkov, kajne? Kot napoveduje kitajski telekomunikacijski gigant Huawei, bo leto 2021 v primerjavi z letom 2016 doživelo sedemkratno povečanje globalnega mobilnega podatkovnega prometa. Dodal je še, da bodo podatki za posameznika v naslednjih petih letih dosegli povprečno 15 GB na mesec. Še vedno smo priča prihodu 4G LTE omrežij v državah, kot je Indija, vendar so telekomunikacijski operaterji po vsem svetu začeli eksperimentirati s še bolj zapletenimi in robustnimi tehnologijami, da bi povečali moč signala, zmogljivost uporabnikov in hitrost podatkov. Uporabljajo tehnologijo pametne antene, imenovano Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), ki bo osnova za našo peto generacijo (5G) celične tehnologije. Še vedno je v nastajajočih stopnjah razvoja, vendar se kmalu pričakuje, da bo pridobil vidnost. Torej, če ste se spraševali, kaj je ogromen MIMO, tukaj je vse, kar morate vedeti o množičnem MIMO:
Kaj je Massive MIMO in njegova povezava s 5G?
Masivni MIMO (Multiple Input, Multiple Output), znan tudi pod imenom Large-Scale Antenna Systems, je hrbtenica za razvoj brezžične komunikacije. Pričakuje se, da se bo tehnologija MIMO izkazala za izjemno koristno pri podpori več mobilnih uporabnikov, kar bo dolgoročno omogočilo hitrejše in zanesljivejše omrežne storitve.
Trenutno večina 4G LTE omrežnih infrastruktur omogoča le postavitev 8 anten (oddajnik + sprejemnik) na osnovno enoto, kar se ne pokaže dovolj za zadovoljevanje naraščajočih potreb mobilnih uporabnikov. To zagotavlja omejeno pasovno širino, ki vpliva na hitrost podatkov in število uporabnikov, ki se lahko povežejo s to postajo.
Tu se vklopi MIMO in vam omogoča hkratno uporabo dveh ali več oddajnikov in sprejemnikov za izmenjavo podatkov po istem radijskem kanalu. Tehnologija je bila že uvedena v nekaterih naprednih 4G omrežnih postajah v obliki 4 x 4 MIMO in jo trenutno raziskuje tudi nekaj operaterjev v Indiji.
Razširitev omenjenega koncepta na skoraj 100 anten v eni enoti na bazni postaji (celični stolp) pa bo osnova za prihajajoče 5G mreže. Povečanje skupnega števila anten prispeva k več oddajnikom / sprejemnikom na kraju samem, kar vodi do povečanja možnih poti signala in boljše zmogljivosti v smislu podatkovnih hitrosti in zanesljivosti povezave. Masivni MIMO lahko povzroči do štirikratno izboljšanje hitrosti in večkratno povečanje zmogljivosti omrežja.
Zbiranje antenskih sistemov v množičnem MIMO omrežju ne oblikuje natančnih žarkastih nosilcev, ki jih vidimo v večini prejšnjih in trenutnih omrežnih sistemov. Namesto tega ortogonalna narava signalov, ki jih oddaja zbirka anten, tvorijo posamezne žarke, ki se hranijo v eni ali več mobilnih postajah (uporabniki) v trenutku. Ker Massive MIMO uporablja številne kompleksne tehnologije, je najpreprostejši način za pojasnitev delovanja njegovega antenskega sistema skozi diagram, ki je priložen spodaj.
To pomeni, da lahko operaterji uporabijo večji nabor mobilnih naprav na območju z uporabo tehnologije Massive MIMO. Enako je še bolj prilagodljivo, saj lahko operaterji trenutnim nastavitvam dodajo še več anten, da bi povečali možne signalne poti in izboljšali učinkovitost, ne da bi ovirali obstoječi spekter.
Prednosti množičnega MIMO v primerjavi s trenutnimi 4G omrežji
Ker se v sistemu Massive MIMO (5G) uporablja večje število vhodnih in izhodnih anten, bo telekomunikacijskim operaterjem v veliki meri pomagalo izboljšati pokritost in hitrost prenosa podatkov. To bo omogočeno zaradi visoke spektralne in energetske učinkovitosti, ki se poveča zaradi velikega multipleksiranja in kombiniranega povečanja antene. Tu so glavne prednosti antenskih sistemov Massive MIMO (M-MIMO) v primerjavi s sedanjimi 4G sistemi:
1. Izboljšana pokritost in višje hitrosti
Zahvaljujoč uporabi tehnologije Massive MIMO, ki bo morda združena z večjimi frekvenčnimi spektri, bodo telekomunikacijska podjetja lahko v prihodnosti zadovoljila potrebe večjega števila naprav. Ne samo to, moč signala v zaprtih prostorih bi bila izjemno močna in izven grafikonov.
Zmogljivosti, ki jih oblikujejo sistemi Massive MIMO, bodo telekomunikacijskim operaterjem omogočile hitro širjenje pokritosti visoke hitrosti tudi na podeželska območja . Neposredna vidna linija dobro deluje pri višjih frekvencah, kar zagotavlja še večje hitrosti.
Glavni cilj nadgradnje je tudi povečati hitrost podatkov, strokovnjaki pa pričakujejo minimalno hitrost 1 Gb / s, ki doseže do 10 Gb / s. To je bilo že dokazano v nekaterih poskusih z Gigabit LTE demonstracijami, ki jih je kitajski omrežni velikan ZTE predstavil na CES-u v začetku tega leta.
2. Nizki stroški infrastrukture in komponent
Ker večina svetovnih telekomunikacijskih velikanov stalno nadgrajuje svojo infrastrukturo, da bi sedaj podpirala hitra 4G omrežja (s hitrostmi pre-5G), bi bila popolna nadgradnja na 5G gladka vožnja. Obstoječi 4G sistemi že uporabljajo tehnike MIMO, ki jih je treba prilagoditi, ko se uresniči uresničljiva tehnologija 5G.
Novi Massive MIMO antenski sistemi ne bodo imeli samo velikega števila anten, ampak bodo tudi prilagodljivi. Telekomunikacijskim velikanom bo lažje dodati nove antene v ta sistem, da bodo dodale obstoječe hitrosti in bazo uporabnikov. Veliko število anten bo imelo za posledico oblikovanje robustnega omrežja, ki ne bo prizadeto zaradi posamezne napake v njihovem antenskem sistemu.
3. Podpora za časovno omejene povezave
Medtem, ko množična omrežja MIMO omogočajo večjo pokritost in hitrost prenosa podatkov, zmanjša čas, potreben za potovanje signalov med oddajnikom in sprejemnikom. To je znano kot latenca, prihajajoča 5G omrežja pa bodo pripomogla k zmanjšanju enakega števila za dodatno olajšanje uporabe teh omrežij za VR / AR, samo-vožnjo in druge storitve z nadzorom AI ali ML .
Izzivi pri množični uporabi MIMO antene
Medtem ko so raziskovalci eksperimentirali z Massive MIMO testi antene v zadnjih nekaj letih, so sistemi, ki so dosegli trg, še vedno imeli manjše antene, kot jih želijo telekomunikacijske družbe za prihod 5G omrežij. To je posledica omejitev, ki smo jih naleteli pri uvajanju tehnologije. Tu so izzivi, s katerimi se soočajo pri široki uporabi:
1. Kompleksnost obdelave signalov
To je ena najpomembnejših težav pri postavljanju baznih postaj Massive MIMO. Povečano število anten in frekvenc na posamezni lokaciji vodi do povečanih možnosti motenj . To vprašanje pa je mogoče rešiti s sprejetjem širšega spektra in natančne tehnologije brez napak, ki bo zmanjšala motnje med kanali. Medtem ko bo veliko število anten povečalo kompleksnost, je omrežje še bolj odporno na napake.
2. Razpoložljivost omejenega spektra
Kot ste morda že slišali, distribucijo frekvenčnega spektra nadzoruje upravni organ, telekomunikacijski operaterji pa morajo oddati ponudbe, da bi zagotovili del tega posebnega spektra.
Sedaj je osnovni problem v tem, da je frekvenca 3GHz, ki prevladuje v trenutnih časih, že prenatrpana zaradi preobremenjenosti novih podatkovnih povezav. Izkazalo se je, da je zahtevno uporabiti višje frekvenčne milimetrske valove (3 GHz - 300 GHz) za izgradnjo velikih baznih postaj MIMO, saj valovi ne prodrejo v trdne materiale in jih absorbirajo drevesa ali deževni oblaki.
Toda tehnološki velikani in telekomunikacijski operaterji delajo z roko v roki, da bi povečali pridobivanje signala, tako da več anten (MIMO) koncentrirajo radijske signale v ozkem usmerjenem žarku, ne da bi povečali njihovo oddajno moč. Samsung R & D in Huawei sta poskusila uspeh pri poskusih, vendar so ti ozki tramovi zelo občutljivi na spremembe poravnave.
Stalne raziskave in uvajanje množičnih omrežij MIMO
Omenjeni omrežni sistem ni prototip, ampak je že bil implementiran v manjšem obsegu v obstoječem 4G scenariju. Huawei že nekaj let sodeluje z lokalnimi telekomunikacijskimi operaterji, kot je China Mobile in SoftBank na Japonskem, da bi komercialno eksperimentirali z velikimi MIMO nastavitvami.
Po strogem eksperimentiranju je bil SoftBank imenovan za zelo telekomunikacijskega operaterja, ki bo konec leta 2016 predstavil svojo komercialno mrežo Massive MIMO . Drugi operaterji, kot so China Mobile, Vodafone in T-Mobile, so prav tako začeli uvajati to tehnologijo v omejeno število svojih uporabnikov v svojih državah.
Če je največje vprašanje, ki se mučite na koncu misli, bo, ali bodo naši trenutni pametni telefoni združljivi s temi množičnimi MIMO omrežji? Potem je jasen odgovor večinoma da . Veliko število obstoječih naprav lahko izkoristi prednosti 4G MIMO omrežij, ki zagotavljajo Gigabitne hitrosti brez kakršnih koli ovir.
Prva uvrstitev 5G v Indiji
Medtem ko so številni globalni telekomunikacijski akterji v povezavi z velikani strojne opreme že eksperimentirali z Massive MIMO na svojih omrežjih, se je Indija pred kratkim pridružila tudi futurističnemu pogonu 5G z uvedbo prvega takega omrežja.
Vodilni telekomunikacijski velikan v državi, Airtel, je objavil, da je postal tisti, ki je dosegel ta podvig. Začetek prvega indijskega M-MIMO-a (tehnologija množičnega množičnega vnosa z več vhodi je bila sprožena z Bengalurujem in Kalkuto). Pričakuje se, da se bo poskus v prihodnjih mesecih razširil na druge dele države.
Airtel je uvedel novo tehnologijo 5G kot del svojega potekajočega programa za preoblikovanje omrežja, imenovanega projektni preskok . Pričakuje, da bo tehnologija Massive MIMO sedemkrat izboljšala obstoječo zmogljivost omrežja, pri tem pa uporabila enak spekter, ki ga že ima. Prepričan je, da bo enako celo zagotovilo dvakrat boljše hitrosti pri obstoječi 4G uvajanju.
Poleg tega je kitajski omrežni velikan ZTE napovedal, da sodeluje v eksperimentih pre-5G Massive MIMO v sodelovanju z znanimi operaterji, kot sta Vodafone in Reliance Jio. Huawei je obraz, ki stoji za Airtelovo namestitvijo v državi, kot je navedeno v uradni izjavi.
Če gledamo z vidika sedanjega stanja telekomunikacijske industrije v Indiji, je to poskus teh delov telekomunikacijskega velikana za ohranitev trdnjave v državi. Nedavno jih je zbudil presenetljiv sunek njihovega najhujšega novega konkurenta, tj. Reliance Jio, ki jim je zdaj uspelo, da jih je v enem letu potisnil s svojo 4G LTE mrežo.
Pričakovana širitev
Večina poročil, ki jih objavijo mrežni velikani, kot sta Ericsson ali Nokia, trenutno kažejo, da bo tehnologija omrežja 5G doživela preboj in dosegla množice do leta 2020 . To ni natančen časovni okvir, temveč je skladen z vzorcem delovanja industrije, ki vidi nadgrajeno tehnologijo, ki je debitirana v desetih letih.
Tehnologija 3G omrežja je bila prvič predstavljena oktobra 2001, 4G LTE pa je bila široko sprejeta po desetletju okoli leta 2011. Tako je mogoče špekulirati, da se bodo množična prizadevanja MIMO uresničila do konca tega desetletja. Vidimo lahko pred-5G implementacijo tehnologije, tako na strani potrošnika kot operaterja v naslednjih nekaj letih. Množica na zimskih olimpijskih igrah leta 2018 bi lahko bila prva, ki bi bila priča omenjeni inovaciji, sledila pa ji je svetovna prvenstva FIFA 2018 . Tudi proizvajalec čipov Qualcomm je izjavil, da namerava uvajati 5G-združljive (Gigabitne) naprave ob podobnem časovnem razporedu.
Morda smo bili priča dolgotrajnemu uvajanju 4G LTE storitev v Indiji, kar je še vedno v postopku. Toda državni telekomi ne želijo več zavlačevati v tekmi, da bi sprejeli najnovejše tehnologije zaradi grozeče konkurence in konsolidacije znotraj same države.
Masivni MIMO: Tehnološka dirka za posvojitev 5G
Ptičja perspektiva množičnega razvoja MIMO kaže tudi, da Indija še naprej gradi na svoji transformativni podobi, da je tehnološka sila. Vlada zdaj izvaja potrebne korake za zagon razvoja celične tehnologije.
Vlada je že ustanovila forum na visoki ravni, da bi ocenila trenutni scenarij in odobrila akcijske načrte za pravočasno uvedbo 5G storitev. Dodelila je ogromen korpus cro 500 crore za raziskave in razvoj 5G, kar nas uvršča na globalni zemljevid skupaj z državami, ki vodijo sprejetje takšnega tehnološkega napredka. Trenutno ni definirane resnične »5G« mreže in v prihodnjih letih bomo morali biti na istem mestu.
