Огромное количество устройств, будь то ваш смартфон, виртуальная гарнитура или камеры видеонаблюдения за пределами вашего дома, подключаются к телекоммуникационным сетям одновременно. Это приводит к быстрому увеличению трафика данных с течением времени, а повышение пропускной способности становится необходимостью часа. Нам всем нужны высокие скорости передачи данных, не так ли? Как прогнозирует китайский телекоммуникационный гигант Huawei, в 2021 году глобальный трафик мобильной передачи данных увеличится в семь раз по сравнению с 2016 годом. Он также добавил, что в ближайшие пять лет потребность в данных для отдельного человека в среднем достигнет 15 ГБ в месяц. Мы по-прежнему являемся свидетелями появления сетей 4G LTE в таких странах, как Индия, но операторы связи по всему миру начали экспериментировать с еще более сложными и надежными технологиями, чтобы максимизировать мощность сигнала, емкость пользователей и скорость передачи данных. Они используют технологию интеллектуальной антенны под названием Massive MIMO (множественный вход, множественный выход), которая послужит основой для нашей сотовой технологии пятого поколения (5G). Он все еще находится на зарождающейся стадии развития, но вскоре ожидается, что он станет заметным. Итак, если вам интересно, что такое массовый MIMO, вот все, что вам нужно знать о массовом MIMO:
Что такое Massive MIMO и его отношение к 5G?
Massive MIMO (множественный вход, множественный выход), также известный как крупномасштабные антенные системы, является основой для развития беспроводной связи. Ожидается, что технология MIMO окажется чрезвычайно полезной для поддержки большего количества мобильных пользователей, обеспечивая более высокие скорости и более надежные сетевые услуги в долгосрочной перспективе.
В настоящее время большинство сетевых инфраструктур 4G LTE позволяют размещать только 8 антенн (передатчик + приемник) на базовой станции, что недостаточно для удовлетворения растущих потребностей мобильных пользователей. Это обеспечивает ограниченную пропускную способность, влияющую на скорость передачи данных и количество пользователей, которые могут подключиться к этой станции.
Это где MIMO вступает и позволяет использовать два или более передатчиков и приемников одновременно для обмена данными по одному и тому же радиоканалу. Эта технология уже была реализована на некоторых передовых сетевых станциях 4G в форме 4 x 4 MIMO и в настоящее время изучается несколькими операторами в Индии.
Но расширение упомянутой концепции для размещения около 100 антенн в одном массиве на базовой станции (сотовой вышке) является тем, что станет основой для будущих сетей 5G. Увеличение общего количества антенн приводит к увеличению количества передатчиков / приемников на месте, что приводит к увеличению возможных путей прохождения сигнала и повышению производительности с точки зрения как скорости передачи данных, так и надежности линии связи. Массовое MIMO может привести к четырехкратному повышению скорости и увеличению пропускной способности сети в несколько раз.
Совокупность антенных систем в сети Massive MIMO не образует точных баллоноподобных лучей, наблюдаемых в большинстве предыдущих и существующих сетевых систем. Вместо этого ортогональный характер сигналов, излучаемых набором антенн, образует отдельные лучи, обслуживая одну или несколько мобильных станций (пользователей) в одно мгновение. Поскольку Massive MIMO использует множество сложных технологий, самый простой способ объяснить функционирование его антенной системы - это схема, прикрепленная внизу.
Это означает, что операторы могут обслуживать больший набор мобильных устройств в регионе, применяя технологию Massive MIMO. И то же самое можно масштабировать, поскольку операторы могут добавить еще больше антенн к текущей настройке, чтобы увеличить возможные пути прохождения сигнала и повысить эффективность без ущерба для существующего спектра.
Преимущества Massive MIMO перед существующими сетями 4G
Поскольку в системе Massive MIMO (5G) используется большее количество входных и выходных антенн, это поможет операторам связи значительно улучшить покрытие и скорость передачи данных. Это станет возможным благодаря высокой спектральной и энергетической эффективности, которая увеличивается из-за большого мультиплексирования, а также комбинированного усиления антенной решетки. Вот основные преимущества антенных систем Massive MIMO (M-MIMO) перед существующими системами 4G:
1. Улучшенное покрытие и более высокие скорости
Благодаря использованию технологии Massive MIMO, возможно, в сочетании с высокочастотными спектрами, телекоммуникационные компании смогут в будущем удовлетворить потребности более широкого спектра устройств. Мало того, сила сигнала в помещении будет очень сильной и вне графика.
Возможности формирования луча в системах Massive MIMO позволят операторам связи быстро распространять высокоскоростное покрытие и на сельские районы . Прямая видимость хорошо работает с более высокими частотами, таким образом, обеспечивая еще большие скорости.
Основной целью обновления также является увеличение скорости передачи данных, и эксперты ожидают минимальную скорость 1 Гбит / с, достигающую до 10 Гбит / с. Это уже было доказано в некоторых экспериментах с демонстрацией Gigabit LTE, продемонстрированной китайским сетевым гигантом ZTE на выставке CES в начале этого года.
2. Низкая стоимость инфраструктуры и компонентов
Поскольку большинство мировых телекоммуникационных гигантов постоянно обновляют свою инфраструктуру, чтобы теперь поддерживать высокоскоростные сети 4G (со скоростями до 5G), полное обновление до 5G было бы гладким. В существующих системах 4G уже используются методы MIMO, которые должны быть масштабированы, когда появится реальная технология 5G.
Новые антенные системы Massive MIMO будут иметь не только большое количество антенн, но и масштабируемость. Для телекоммуникационных гигантов будет проще добавить новые антенны в эту систему, чтобы добавить существующие скорости и базу пользователей. Кроме того, большое количество антенн приведет к формированию надежной сети, которая не будет зависеть от отдельного отказа в их антенной системе.
3. Поддержка ограниченных по времени соединений
Несмотря на то что 5G-сети Massive с поддержкой MIMO обеспечивают расширенное покрытие и скорость передачи данных, это сокращает время, необходимое для прохождения сигналов между передатчиком и приемником. Это известно как время ожидания, и будущие сети 5G помогут уменьшить их, чтобы еще больше упростить использование этих сетей для VR / AR, самостоятельного вождения и других служб, управляемых AI или ML .
Проблемы в массовом развертывании антенн MIMO
В то время как исследователи экспериментировали с тестами антенн Massive MIMO в течение последних нескольких лет, системы, которые вышли на рынок, все еще имеют меньше антенн, чем телекоммуникационные компании желают для появления сетей 5G. Это связано с ограничениями, с которыми мы столкнулись при внедрении технологии. Вот проблемы, с которыми сталкиваются при их широком развертывании:
1. Сложность обработки сигналов
Это одна из наиболее заметных трудностей, возникающих при настройке базовых станций Massive MIMO. Увеличенное количество антенн и частот в единственном месте приводит к увеличению вероятности помех . Эта проблема, однако, может быть решена путем принятия более широкого спектра и технологии безошибочной точности, которая снизит межканальные помехи канала. Хотя большое количество антенн увеличит сложность по всем направлениям, это делает сеть еще более устойчивой к сбоям.
2. Ограниченная доступность спектра
Как вы, возможно, уже слышали, распределение частотного спектра контролируется руководящим органом, и операторам связи необходимо подавать заявки, чтобы обеспечить часть этого конкретного спектра.
Теперь основная проблема заключается в том, что спектр 3GHz, преобладающий в настоящее время, уже загроможден из-за перегрузки новых соединений для передачи данных. И для создания базовых станций Massive MIMO сложно использовать высокочастотные миллиметровые волны (3 ГГц - 300 ГГц), поскольку волны не проникают сквозь твердые материалы и не поглощаются деревьями или дождевыми облаками.
Но технологические гиганты и операторы связи работают рука об руку, чтобы увеличить усиление сигнала, заставляя множественные антенны (MIMO) концентрировать радиосигналы в узком направленном луче, не увеличивая их мощность передачи. Samsung R & D и Huawei испытали успех в экспериментах, но эти узкие лучи чрезвычайно чувствительны к изменениям выравнивания.
Постоянные исследования и развертывание массовых сетей MIMO
Вышеупомянутая сетевая система не является прототипом, но уже была реализована в меньшем масштабе в существующем сценарии 4G. Компания Huawei более двух лет сотрудничает с местными операторами связи, такими как China Mobile и SoftBank Японии, чтобы коммерчески экспериментировать с настройками Massive MIMO.
После тщательных экспериментов SoftBank был назван самым телекоммуникационным оператором, который представит свою коммерческую сеть Massive MIMO ближе к концу 2016 года . Другие операторы, такие как China Mobile, Vodafone и T-Mobile, также начали внедрять эту технологию для ограниченного круга своих пользователей в своих странах.
Если самый большой вопрос, который волнует вас в глубине души, это то, будут ли наши нынешние смартфоны совместимы с этими массовыми сетями MIMO? Тогда простой ответ в основном да . Большое количество существующих устройств может использовать преимущества сетей 4G MIMO, обеспечивая гигабитную скорость без каких-либо сбоев.
Первое в мире развертывание с поддержкой 5G в Индии
В то время как многочисленные глобальные телекоммуникационные игроки совместно с аппаратными гигантами уже экспериментировали с Massive MIMO в своих сетях, Индия совсем недавно также присоединилась к футуристическому диску 5G с развертыванием своей первой такой сети.
Airtel, ведущий телекоммуникационный гигант страны, попал в заголовки газет, объявив, что он стал тем, кто достиг этого подвига. Внедрение первой в Индии технологии M-MIMO (Massive Multiple-Multiple-Output Multi-Output) было начато с Bengaluru и Калькуттой. Однако в ближайшие месяцы ожидается, что испытание будет распространено на другие части страны.
Airtel внедрила новую технологию 5G в рамках своей программы трансформации сети под названием Project Leap . Ожидается, что технология Massive MIMO улучшит емкость существующей сети в семь раз, используя тот же спектр, которым она уже владеет. Он полагает, что то же самое обеспечит в два раза лучшую скорость в существующем развертывании 4G.
Кроме того, китайский сетевой гигант ZTE объявил, что участвует в экспериментах Massive MIMO до 5G в сотрудничестве с широко известными операторами, такими как Vodafone и Reliance Jio. Принимая во внимание, что Huawei является лицом, стоящим за развертыванием Airtel в стране, как говорится в официальном заявлении.
Если смотреть с точки зрения текущего состояния телекоммуникационной отрасли в Индии, это попытка со стороны этих телекоммуникационных гигантов сохранить оплот в стране. Недавно их разбудил удивительный толчок их самый сильный новый конкурент, то есть Reliance Jio, которому теперь удалось растоптать их с развертыванием сети 4G LTE в течение года.
Ожидаемое широкое распространение
Большинство отчетов, выпущенных такими гигантами, как Ericsson или Nokia, в настоящее время предполагают, что сетевые технологии 5G станут свидетелями прорыва и достигнут массы к 2020-м годам . Это не жесткие временные рамки, но они соответствуют образцу работы отрасли, в которой модернизированная технология дебютирует в течение десятилетия.
Впервые технология сети 3G была впервые представлена в октябре 2001 года, тогда как 4G LTE получила широкое распространение после десятилетия, примерно в 2011 году. Таким образом, можно предположить, что продолжающиеся усилия Massive MIMO будут реализованы к концу этого десятилетия. В ближайшие пару лет можно увидеть внедрение технологии до 5G как на стороне потребителя, так и на стороне оператора. Толпа на зимних Олимпийских играх 2018 года может стать первой, кто станет свидетелем этого нововведения, а затем чемпионат мира по футболу 2018 года . Даже производитель чипов Qualcomm заявил, что планирует выпустить 5G-совместимые (гигабитные) устройства в течение аналогичного периода времени.
Возможно, мы стали свидетелями длительного развертывания услуг 4G LTE в Индии, что еще продолжается. Но телекоммуникационные гиганты страны больше не хотят отставать в гонке за внедрением новейших технологий из-за надвигающейся конкуренции и консолидации внутри самой страны.
Massive MIMO: технологическая гонка для принятия 5G
С высоты птичьего полета разработки Massive MIMO также видно, что Индия продолжает наращивать свой преобразующий образ технологической силы. В настоящее время правительство предпринимает необходимые шаги, чтобы дать толчок развитию сотовой технологии.
Правительство уже создало форум высокого уровня для оценки текущего сценария и утверждения планов действий для своевременного развертывания услуг 5G. Он выделил огромный ₹ 500 крор корпус для исследований и разработок 5G, что ставит нас на глобальную карту, наряду со странами, возглавляющими принятие таких технологических достижений. В настоящее время не определена истинная сеть «5G», и мы должны быть в поиске того же самого в ближайшие годы.
