Anbefalet, 2020

Redaktørens Valg

Hvad er Massive MIMO og hvordan det baner vejen for 5G vedtagelse?

Et uoverstigeligt antal enheder, det være sig din smartphone, VR-headset eller sikkerhedskameraerne uden for dit hus, forbinder i hvert fald med telekommunikationsnetværk. Dette medfører en hurtig stigning i datatrafik over tid, med forbedringer i båndbredde, der bliver behovet for timen. Hvad vi alle har brug for er høje datahastigheder, ikke? Som den kinesiske telekommunikationsgigant Huawei forudsiger, vil året 2021 opleve en syvfoldig stigning i global mobil datatrafik i forhold til 2016. Det har yderligere tilføjet, at datakravene til en person vil nå et gennemsnit på 15 GB pr. Måned i de næste fem år. Vi er stadig vidne til fremkomsten af ​​4G LTE-netværk i lande som Indien, men teleoperatører over hele kloden er begyndt at eksperimentere med endnu mere komplekse og robuste teknologier for at maksimere signalstyrken, brugerens kapacitet og datahastigheder. De bruger en smart antenneteknologi kaldet Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), der danner basis for vores femte generationens (5G) celleteknologi. Det er stadig i udviklingstrin, men forventes snart at få fremtrædende karakter. Så hvis du har spekuleret på, hvad der er massiv MIMO, her er alt hvad du behøver at vide om massiv MIMO:

Hvad er Massive MIMO og dets relation til 5G?

Massiv MIMO (Multiple Input, Multiple Output), også kendt som Large Scale Antenna Systems, er rygraden for udviklingen af ​​trådløs kommunikation. MIMO-teknologien forventes at vise sig yderst gavnlig for at understøtte flere mobile brugere, hvilket giver hurtigere hastigheder og mere pålidelige netværkstjenester i det lange løb.

I øjeblikket muliggør de fleste 4G LTE-netværksinfrastrukturer kun placeringen af ​​8 antenner (sender + modtager) på basestationen, hvilket ikke viser sig at være tilstrækkeligt til at imødekomme de voksende behov hos mobile brugere. Dette giver en begrænset båndbredde, der påvirker datahastigheden og antallet af brugere, der kan oprette forbindelse til denne station.

Det er her, MIMO træder ind og giver dig mulighed for at bruge to eller flere sendere og modtagere samtidigt til at udveksle data via den samme radiokanal. Teknologien er allerede implementeret i nogle avancerede 4G-netværksstationer i form af 4 x 4 MIMO og undersøges for øjeblikket af nogle få operatører i Indien.

Massiv MIMO antennesystem prototype (Billedgodtbefindende: National Instruments)

Men at udvide det nævnte koncept til at rumme tæt på 100 antenner i et enkelt array på basestationen (celletårn) er, hvad der vil danne basis for kommende 5G-netværk. Øget antal antenner tilføjer flere transmittere / modtagere på et sted, hvilket fører til en stigning i mulige signalveje og bedre ydeevne både med hensyn til datahastighederne og forbindelsens pålidelighed. Massiv MIMO kan fremkalde op til fire gange forbedring i hastigheder og flere gange mere udvidelse af netværkskapacitet.

Indsamlingen af ​​antennesystemer i et Massive MIMO-netværk udgør ikke eksakte ballonlignende bjælker, der ses i de fleste tidligere og nuværende netværkssystemer. I stedet danner den ortogonale karakter af de signaler, der udledes af samlingen af ​​antenner, individuelle bjælker, der til en eller flere mobilstation (brugerne) sørger for et øjeblik. Da Massive MIMO gør brug af en lang række komplekse teknologier, er den enkleste måde at forklare funktionen af ​​dets antennesystem på gennem nedenstående diagram.

Udvikling af et 4G-netværk i 5G MAssive MIMO-netværk (Image Courtesy: Mitsubshi)

Dette betyder, at operatørerne kan betjene et større antal mobilenheder i et område ved at anvende Massive MIMO-teknologien. Og det samme er yderligere skalerbart, da operatørerne kan tilføje endnu flere antenner til den nuværende opsætning for at øge mulige signalveje og forbedre effektiviteten uden at hæmme det eksisterende spektrum.

Fordele ved massiv MIMO over nuværende 4G-netværk

Da der anvendes et større antal input- og output-antenner i Massive MIMO (5G) -systemet, vil det hjælpe teleoperatører i høj grad at forbedre dækningen og datahastigheden. Dette vil blive gjort muligt på grund af høj spektral og energieffektivitet, hvilket stiger på grund af en stor multiplexing, såvel som antenne array gevinst kombineret. Her er de primære fordele ved Massive MIMO (M-MIMO) antennesystemer over nuværende 4G-systemer:

1. Forbedret dækning og højere hastigheder

Takket være brugen af ​​Massive MIMO-teknologi, muligvis kombineret med højere frekvensspektrum, vil teleselskaberne kunne imødekomme behovene hos et større udvalg af enheder i fremtiden. Ikke alene dette ville signalstyrken indendørs være ekstremt stærk og uden for diagrammerne.

De strålende formningsfunktioner i Massive MIMO-systemer vil gøre det muligt for teleselskaberne hurtigt at sprede højhastighedst dækning til landdistrikterne også. En direkte synsfelt fungerer godt med højere frekvenser, hvilket giver endnu større hastigheder.

Det primære formål med en opgradering er også at øge datahastigheden, og eksperter forventer minimumshastigheder på 1 Gbps og når op til 10 Gbps. Dette har allerede vist sig i nogle eksperimenter med Gigabit LTE-demoer, der blev vist af den kinesiske netværksgigant ZTE på CES tidligere i år.

2. Lav infrastruktur og komponentomkostninger

Da de fleste globale telekommunikationsgiganter løbende opgraderer deres infrastruktur til nu at støtte højhastigheds 4G-netværk (med 5G-hastigheder), vil den komplette opgradering til 5G være en glidende tur. De eksisterende 4G-systemer anvender allerede MIMO-teknikker, som skal skaleres, når en plausibel 5G-teknologi kommer til at virke.

De nye Massive MIMO antennesystemer har ikke kun et stort antal antenner, men det vil også være skalerbart. Det vil være lettere for telekommunikationskæmpere at tilføje nye antenner til dette system for at tilføje eksisterende hastigheder og brugerbase. Det store antal antenner vil også resultere i dannelsen af ​​et robust netværk, som ikke vil blive påvirket af en individuel fejl i deres antennesystem.

3. Støtte til tidsbegrænsede forbindelser

Mens massive MIMO-aktiverede 5G-netværk giver en forbedret dækning og datahastighed, reduceres den tid, der tager tid for signalerne til at rejse mellem senderen og modtageren. Dette er kendt som latens, og kommende 5G-netværk vil bidrage til at reducere det samme for yderligere at lette brugen af ​​disse netværk til VR / AR, selvkørsel og andre AI- eller ML-kontrollerede tjenester .

Udfordringer i massiv MIMO-antenne-implementering

Mens forskere har eksperimenteret med massive MIMO-antenntest i de sidste par år, har de systemer, der har gjort det til markedet, stadig mindre antenner end teleselskaberne ønsker for fremkomsten af ​​5G-netværk. Dette skyldes de begrænsninger, vi har oplevet i implementeringen af ​​teknologien. Her står udfordringerne i deres udbredte udbredelse:

1. Signalbehandlingskompleksitet

Dette er en af ​​de mest fremtrædende problemer, der opstår i forbindelse med opsætningen af ​​de massive MIMO-basestationer. Det øgede antal antenner og frekvenserne på en enkelt placering fører til øgede chancer for interferens . Dette problem kan imidlertid løses ved at vedtage et bredere spektrum og nulfejl-præcisionsteknologi, som vil skære mellem interferenskanalinterferensen. Mens det store antal antenner vil øge kompleksiteten på tværs af bordet, gør det netværket endnu mere modstandsdygtigt over for fejl.

2. Begrænset spektrum tilgængelighed

Som du måske allerede har hørt, styres fordelingen af ​​et frekvensspektrum af det styrende organ, og teleselskaberne skal placere bud for at sikre en sektion af det pågældende spektrum.

Nu ligger det grundlæggende problem i, at 3GHz-spektret, der er fremherskende i de nuværende tider, allerede er rodet på grund af overbelastningen af ​​nye dataforbindelser. Og det viser sig udfordrende at udnytte højere frekvens millimeterbølger (3 GHz - 300 GHz) til at opbygge massive MIMO basestationer, da bølgerne ikke trænger ind i solide materialer og absorberes af træer eller regnskyde.

Frekvensspektrum (Image Courtesy: UT Austin)

Men teknologi giganter og telecom operatører arbejder hånd i hånd for at øge signalgevinsten ved at gøre flere antenner (MIMO) koncentrere radiosignaler i en smal retningsstråle uden at øge deres transmissionseffekt. Samsung R & D og Huawei har smagt succes i forsøgene, men disse smalle bjælker er yderst følsomme over for justeringsændringer.

Løbende forskning og implementering af massive MIMO-netværk

Det ovennævnte netværkssystem er ikke en prototype, men er allerede implementeret i mindre skala i det eksisterende 4G-scenario. Huawei har arbejdet med lokale telekomoperatører som China Mobile og Japans SoftBank i over et par år for at eksperimentere sine massive MIMO-opsætninger kommercielt.

Efter strenge eksperimenter er SoftBank nu blevet udnævnt til den meget teleoperatør til at debutere sit kommercielle Massive MIMO-netværk i slutningen af ​​2016 . Andre operatører som China Mobile, Vodafone og T-Mobile har også begyndt at udbrede denne teknologi til et begrænset antal brugere i deres respektive lande.

Hvis det største spørgsmål, der griner bag dig, er, vil vores nuværende smartphones være kompatible med disse massive MIMO-netværk? Så er det lige svar jævnligt ja . Et stort antal eksisterende enheder kan udnytte 4G MIMO-netværk, hvilket giver Gigabit-hastigheder uden hikke.

Først og fremmest 5G-kompatible implementeringer i Indien

Mens mange globale telecom-afspillere i samarbejde med hardware-giganter allerede har eksperimenteret med Massive MIMO på deres netværk, har Indien lige for nylig også tilmeldt 5G's futuristiske drev med udbredelsen af ​​sit første netværk.

Landets førende telecom gigant, Airtel, lavede overskrifter, da den meddelte, at det er blevet den, der opnår denne præstation. Udrulningen af Indiens første M-MIMO (Massive Multiple-Input Multiple Output-teknologi er blevet sparket af med Bengaluru og Kolkata. Forsøget forventes dog at ekspandere til andre dele af landet i de kommende måneder.

Airtel har implementeret den nye 5G-teknologi som en del af deres igangværende netværkstransformationsprogram kaldet Project Leap . Det forventer, at den massive MIMO-teknologi forbedrer eksisterende netværkskapacitet syv gange, mens den bruger det samme spektrum, som det allerede ejer. Det mener, at det samme endda vil give to gange bedre hastigheder på deres eksisterende 4G-implementering.

Derudover har den kinesiske netværksgigant ZTE meddelt, at den deltager i pre-5G Massive MIMO-eksperimenterne i samarbejde med kendte operatører som Vodafone og Reliance Jio. Mens Huawei står over for Airtels udstationering i landet, som sagt i en officiel erklæring.

Hvis det ses fra perspektivet af den nuværende tilstand af telekomindustrien i Indien, er dette et forsøg på disse telekomkæmpers dele for at opretholde et højborg i landet. De er for nylig vågnet med en overraskende rystelse af deres hårdeste nye konkurrent, nemlig Reliance Jio, som nu har formået at trampe dem med sin 4G LTE-netværkets rollout inden for et år.

Forventet udbredt overdragelse

De fleste rapporter udgivet af netværksgiganter som Ericsson eller Nokia foreslår for øjeblikket, at 5G-netværksteknologi vil opleve et gennembrud og nå masserne inden 2020'erne . Dette er ikke en stiv tidslinje, men falder i tråd med industriens driftsmønster, som ser en opgraderet teknologi, der debuteres inden for et årti.

Image Courtesy: Sam Churchill / Flickr

3G-netværksteknologien blev først debuteret tilbage i oktober 2001, mens 4G LTE så udbredt adoptering efter et årti omkring 2011. Det er således muligt at spekulere på, at de igangværende massive MIMO-indsatser vil blive gennemført inden udgangen af ​​dette årti. Man kan se før-5G implementeringer af teknologien, både på forbruger- og operatørsiden i de næste par år. Publikum ved 2018 Vinter-OL kunne være den første til at være vidne til den nævnte innovation, efterfulgt af FIFA 2018 World Cup . Selv chipmaker Qualcomm har udtalt, at den har planer om at udrulle 5G-kompatible (Gigabit) enheder langs en lignende tidslinje.

Vi har måske været vidne til en langvarig udrulning af 4G LTE-tjenester i Indien, noget der stadig er under behandling. Men landets telekommandører ønsker ikke længere at trække sig bag i løbet for at vedtage nyeste teknologier på grund af den truende konkurrence og konsolidering inden for landet selv.

Massiv MIMO: Et teknologisk Race for 5G Adoption

Et fugleperspektiv på massive MIMO-udviklinger viser også, at Indien bygger videre på sit transformative billede af at være et teknologisk kraftværk. Regeringen foretager nu de nødvendige skridt til at kickstart udviklingen af ​​cellulær teknologi.

Regeringen har allerede oprettet et forum på højt plan for at evaluere det nuværende scenario og godkende handlingsplaner for rettidig udrulning af 5G-tjenester. Det har tildelt en massiv kr. 500 crore corpus til 5G forskning og udvikling formål, som sætter os på det globale kort, sammen med de lande, der fører vedtagelsen af ​​sådanne teknologiske fremskridt. Der er ikke defineret noget ægte "5G" -netværk i øjeblikket, og vi skal være på udkig efter det samme i de kommende år.

Top