Ylivoimainen määrä laitteita, olipa kyse älypuhelimestasi, VR-kuulokemikrofonista tai kodin ulkopuolella olevista turvakamerista, muodostaa yhteyden tietoliikenneverkkoon ollenkaan. Tämä lisää dataliikenteen nopeaa kasvua ajan myötä, ja kaistanleveyden paraneminen muuttuu tunnin tarpeeksi. Mitä me kaikki tarvitsemme, ovat korkeat datanopeudet, eikö olekin? Kiinalaisen teleoperaattorin Huawei ennustaa, että vuosi 2021 todistaa maailmanlaajuisen mobiilidataliikenteen kasvavan seitsemän kertaa vuoteen 2016 verrattuna. Se on lisäksi lisännyt, että yksilön tietovaatimukset saavuttavat keskimäärin 15 Gt kuukaudessa seuraavien viiden vuoden aikana. Olemme edelleen todistamassa 4G LTE -verkkojen kehittymistä Intian kaltaisissa maissa, mutta teleoperaattorit ympäri maailmaa ovat alkaneet kokeilla entistä monimutkaisempia ja tehokkaampia tekniikoita signaalin voimakkuuden, käyttäjäkapasiteetin ja datanopeuksien maksimoimiseksi. He käyttävät älykäs antennitekniikkaa nimeltä Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), joka muodostaa perustan viidennen sukupolven (5G) solukkotekniikalle. Se on edelleen kehittyvissä kehitysvaiheissa, mutta pian sen odotetaan saavan näkyvyyttä. Joten, jos olet miettinyt, mikä on massiivinen MIMO, tässä on kaikki mitä sinun tarvitsee tietää massiivisesta MIMO: sta:
Mikä on Massive MIMO ja sen suhde 5G: hen?
Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), joka tunnetaan myös nimellä Large Scale Antenna Systems, on langattoman viestinnän kehityksen perusta. MIMO-teknologian odotetaan osoittautuvan erittäin hyödylliseksi mobiilikäyttäjien tukemiseen, nopeampiin nopeuksiin ja luotettavampiin verkkopalveluihin pitkällä aikavälillä.
Tällä hetkellä useimmat 4G LTE -verkkoinfrastruktuurit mahdollistavat vain 8 antennin (lähetin + vastaanotin) sijoittamisen tukiasemaan, mikä ei ole tarpeeksi osoittautumassa mobiilikäyttäjien kasvaviin tarpeisiin. Tämä tarjoaa rajoitetun kaistanleveyden, joka vaikuttaa datanopeuteen ja käyttäjien lukumäärään, jotka voivat muodostaa yhteyden tähän asemaan.
Täällä MIMO astuu sisään ja mahdollistaa kahden tai useamman lähettimen ja vastaanottimen samanaikaisen vaihtamisen tietojen vaihtamiseksi saman radiokanavan kautta. Teknologia on jo toteutettu joissakin kehittyneissä 4G-verkkoasemissa 4 x 4 MIMO-muodossa, ja muutamia Intian operaattoreita tutkitaan parhaillaan.
Mainitun konseptin laajentaminen, jotta se mahtuu lähes 100 antenniin yhteen tukiasemaan (solukkotorniin), on se, mikä muodostaa perustan tuleville 5G-verkoille. Antennien kokonaismäärän kasvu lisää enemmän lähettimiä / vastaanottimia paikassa, joka johtaa mahdollisten signaalireittien lisääntymiseen ja parempaan suorituskykyyn sekä datanopeuksien että linkkien luotettavuuden kannalta. Massive MIMO voi aiheuttaa jopa nelinkertaisen nopeuden ja useita kertoja enemmän verkkokapasiteettia.
Antennijärjestelmien kokoaminen Massive MIMO -verkossa ei muodosta tarkkoja pallomaisia palkkeja useimmissa aiemmissa ja nykyisissä verkkojärjestelmissä. Sen sijaan antennien kokoelman lähettämien signaalien ortogonaalinen luonne muodostavat yksittäisiä palkkeja, jotka tarjoavat yhden tai useamman matkaviestimen (käyttäjät) hetkessä. Koska Massive MIMO käyttää lukuisia monimutkaisia tekniikoita, yksinkertaisin tapa selittää antennijärjestelmän toiminta on alla olevan kaavion kautta.
Tämä tarkoittaa sitä, että operaattorit voivat palvella suurempaa joukkoa mobiililaitteita alueella käyttämällä Massive MIMO -tekniikkaa. Sama on edelleen skaalattavissa, koska operaattorit voivat lisätä vielä enemmän antenneja nykyiseen asetukseen mahdollisten signaalireittien lisäämiseksi ja tehokkuuden parantamiseksi estämättä olemassa olevaa spektriä.
Massive MIMO: n edut nykyisiin 4G-verkkoihin
Koska Massive MIMO (5G) -järjestelmässä käytetään suurempaa määrää tulo- ja lähtöantenneja, se auttaa teleoperaattoreita parantamaan suuresti kattavuutta ja datanopeuksia. Tämä on mahdollista suuren spektrin ja energiatehokkuuden ansiosta, joka lisääntyy suuren multipleksoinnin sekä antenniryhmän vahvistuksen ansiosta. Tässä ovat Massive MIMO (M-MIMO) -antennijärjestelmien ensisijaiset edut 4G-järjestelmien yli:
1. Parempi kattavuus ja suuremmat nopeudet
Massive MIMO -teknologian ansiosta, mahdollisesti yhdistettynä korkeampiin taajuusalueisiin, teleyritykset pystyvät vastaamaan entistä suurempien laitteiden tarpeisiin tulevaisuudessa. Paitsi että, signaalin voimakkuus sisätiloissa olisi äärimmäisen vahva ja kaaviosta poissa.
Massive MIMO -järjestelmien säteenmuodostusominaisuudet mahdollistavat teleoperaattoreiden nopean leviämisen kattavan maaseutualueen . Suora näköyhteys toimii hyvin korkeammilla taajuuksilla, mikä takaa vielä suuremmat nopeudet.
Päivityksen ensisijaisena tavoitteena on myös nopeuttaa datanopeutta ja asiantuntijat odottavat vähintään 1 Gbps: n nopeuksia, jotka ovat jopa 10 Gbps. Tämä on jo todistettu joissakin kokeissa, joissa kiinalaiset verkko-jättiläiset ZTE esittivät CES: ssä aiemmin tänä vuonna Gigabit LTE-demoja.
2. Matala infrastruktuuri ja komponenttikustannukset
Koska suurin osa globaaleista teleoperaattoreista päivittää jatkuvasti infrastruktuuriaan tukeakseen nopeita 4G-verkkoja (5G-nopeudella), täydellinen päivitys 5G: hen olisi sujuva kulku. Olemassa olevat 4G-järjestelmät käyttävät jo nyt MIMO-tekniikoita, jotka on skaalattava, kun uskottava 5G-tekniikka tulee toteutumaan.
Uusissa Massive MIMO -antennijärjestelmissä ei ole vain paljon antenneja, mutta se on myös skaalautuva. Teleliikenteen jättiläisille on helpompi lisätä uusia antenneja tähän järjestelmään liittääkseen olemassa olevat nopeudet ja käyttäjäpohja. Antennien suuri määrä johtaa myös vankan verkon muodostumiseen, jota ei vaikuta antennijärjestelmän yksittäinen vika.
3. Tuki ahtaissa yhteyksissä
Vaikka Massive MIMO -yhteensopivat 5G-verkot tarjoavat paremman peitto- ja datanopeuden, se vähentää aikaa, jonka signaalit kulkevat lähettimen ja vastaanottimen välillä. Tätä kutsutaan latenssiksi ja tulevat 5G-verkot auttavat vähentämään samaa, mikä helpottaa näiden verkkojen käyttöä VR / AR-, itseohjautumis- ja muiden AI- tai ML-ohjattavien palvelujen käyttöön .
Massiivisen MIMO-antennin käyttöönoton haasteet
Vaikka tutkijat ovat kokeillut Massive MIMO -antennitestejä viime vuosina, markkinoilla, jotka ovat tehneet sen markkinoille, on yhä vähemmän antenneja kuin teleyritykset haluavat 5G-verkkojen syntymistä. Tämä johtuu rajoituksista, joita olemme kohdanneet teknologian toteuttamisessa. Tässä ovat haasteet, joita heidän laajalle levinneessä käytössä on:
1. Signaalinkäsittelyn monimutkaisuus
Tämä on yksi merkittävimmistä vaikeuksista, joita esiintyy Massive MIMO-tukiasemien muodostamisessa. Antennien ja taajuuksien lisääntyminen yksittäisessä paikassa johtaa lisääntyneisiin häiriömahdollisuuksiin . Tämä ongelma voidaan kuitenkin ratkaista ottamalla käyttöön laajempi spektri- ja nolla-virhe-tarkkuustekniikka, joka leikkaa kanavien välistä häiriötä. Vaikka suuri määrä antenneja lisää monimutkaisuutta kaikkialla, se tekee verkosta entistäkin kestävämmän.
2. Rajoitettu spektrin saatavuus
Kuten olet jo kuullut, taajuusspektrin jakelua ohjaa hallintoelin ja teleoperaattoreiden on asetettava tarjoukset, jotta voidaan suojata osa kyseisestä spektristä.
Nyt perusongelma on siinä, että nykyisissä ajoissa vallitseva 3GHz-spektri on jo täynnä uusien datayhteyksien ylikuormituksen vuoksi. Ja se on osoittautunut haastavaksi käyttää korkeamman taajuuden millimetrin aaltoja (3 GHz - 300 GHz) Massive MIMO-tukiasemien rakentamiseen, koska aallot eivät tunkeudu kiinteisiin materiaaleihin ja ne imeytyvät puissa tai sadepilvissä.
Mutta teknologian jättiläiset ja teleoperaattorit työskentelevät käsi kädessä lisäämään signaalin vahvistusta tekemällä useita antenneja (MIMO), jotka keskittävät radiosignaalit kapeaan suuntaiseen säteen lisäämättä niiden lähetystehoa. Samsungin tuotekehitys ja Huawei ovat maistaneet menestystä kokeissa, mutta nämä kapeat palkit ovat erittäin herkkiä kohdistusmuutoksille.
Massive MIMO -verkkojen jatkuva tutkimus ja käyttöönotto
Edellä mainittu verkkojärjestelmä ei ole prototyyppi, vaan sitä on jo toteutettu pienemmässä mittakaavassa nykyisessä 4G-skenaariossa. Huawei on työskennellyt paikallisten teleoperaattoreiden, kuten China Mobilen ja Japanin SoftBankin, kanssa jo yli parin vuoden ajan kokeilemaan Massive MIMO -asennuksiaan kaupallisesti.
Tiukan kokeilun jälkeen SoftBank on nyt nimetty erittäin teleoperaattoriksi, joka debytoi kaupallisen Massive MIMO -verkonsa vuoden 2016 lopulla . Muut operaattorit, kuten China Mobile, Vodafone ja T-Mobile, ovat myös aloittaneet tämän teknologian levittämisen rajoitetulle joukolle käyttäjiä eri maissa.
Jos mielesi takana oleva suurin kysymys on, ovatko nykyiset älypuhelimet yhteensopivia näiden Massive MIMO -verkkojen kanssa? Sitten suora vastaus on enimmäkseen kyllä . Suuri määrä olemassa olevia laitteita voi hyödyntää 4G-MIMO-verkkoja, jotka tarjoavat Gigabit-nopeuksia ilman hikkauksia.
Ensimmäiset 5G: n käyttöönotot Intiassa
Vaikka useat globaalit teleoperaattorit ovat yhdessä laitteiston jättiläisten kanssa jo kokeillut Massive MIMO -verkostojaan, Intia on äskettäin myös liittynyt 5G-futuristiseen asemaan ensimmäisen tällaisen verkon käyttöönotolla.
Maan johtava teleyritys Airtel teki otsikoita, kun se ilmoitti, että siitä on tullut tämä saavutus. Intian ensimmäisen M-MIMO: n (Massive Multiple-Input Multiple Output -tekniikka on käynnistetty Bengalurun ja Kolkatan kanssa) käyttöönottoa. Tutkimuksen odotetaan kuitenkin laajentuvan muualle maahan tulevina kuukausina.
Airtel on ottanut käyttöön uuden 5G-teknologian osana meneillään olevaa projektimuunnosohjelmaa . Se odottaa, että Massive MIMO -teknologia parantaa nykyistä verkkokapasiteettia seitsemän kertaa samalla, kun se käyttää samaa taajuutta kuin se jo omistaa. Se uskoo, että sama on jopa kaksi kertaa parempi nopeus nykyisessä 4G-käyttöönotossaan.
Lisäksi kiinalainen verkko-jättiläinen ZTE on ilmoittanut osallistuvansa 5G Massive MIMO -kokeisiin yhteistyössä laajalti tunnettujen operaattorien, kuten Vodafonen ja Reliance Jion kanssa. Huawei on kasvot Airtelin käyttöönotossa maassa, kuten virallisessa lausunnossa todetaan.
Jos tarkastellaan Intian telealan nykytilanteen näkökulmasta, tämä on yritys näihin telealan osiin ylläpitää linnoitusta maassa. He ovat viime aikoina heränneet hämmästyttävän joltinsa ansiosta heidän kovimmasta uudesta kilpailijastaan, Reliance Jiosta, joka on nyt onnistunut viemään heidät 4G LTE -verkkoonsa vuoden kuluessa.
Odotettu laaja levitys
Suurin osa verkostoitumisen jättiläisten, kuten Ericssonin tai Nokian julkaisemista raporteista viittaa siihen, että 5G-verkkotekniikka todistaa läpimurton ja saavuttaa massat 2020-luvulla . Tämä ei ole jäykkä aikajana, vaan se vastaa toimialan toimintamallia, joka näkee päivitetyn teknologian debytoinnin vuosikymmenen kuluessa.
3G-verkkoteknologia debytoi ensimmäisen kerran lokakuussa 2001, kun taas 4G LTE: n hyväksyntä oli laajaa vuosikymmenen kuluttua vuoden 2011 jälkeen. Näin ollen on mahdollista spekuloida, että meneillään olevat massiiviset MIMO-toimet tulevat toteutumaan tämän vuosikymmenen loppuun mennessä. Teknologiaa voidaan käyttää ennen 5G: n toteutumista sekä kuluttaja- että operaattoripäässä seuraavien parin vuoden aikana. Vuoden 2018 talviolympialaisten joukko voisi olla ensimmäinen, joka todisti mainittua innovaatiota, jota seuraa FIFA 2018 MM . Jopa chipmaker Qualcomm on todennut, että se aikoo viedä 5G-yhteensopivia (Gigabit) -laitteita samaan aikaan.
Olemme saattaneet todeta, että 4G LTE -palvelut ovat levinneet pitkään Intiassa, mikä on vielä kesken. Mutta maan teleoperaattorit eivät enää halua vetäytyä taistelussa ottamaan käyttöön uusinta teknologiaa, koska maan sisäinen kilpailu ja konsolidointi ovat vaarassa.
Massive MIMO: Teknologinen kilpailu 5G-käyttöönottoon
Massive MIMO: n kehityksestä löytyy myös lintuperspektiivi, jonka mukaan Intia kehittää edelleen sen transformatiivista kuvaa, joka on tekninen voima. Hallitus on nyt ryhtynyt tarvittaviin toimiin soluteknologian kehityksen käynnistämiseksi.
Hallitus on jo perustanut korkean tason foorumin nykyisen skenaarion arvioimiseksi ja hyväksyy toimintasuunnitelmat 5G-palvelujen oikea-aikaiseksi käyttöönottamiseksi. Se on myöntänyt valtavan ₹ 500 crore corpusin 5G: n tutkimus- ja kehitystarkoituksiin, joka tuo meidät globaaliin karttaan niiden maiden ohella, jotka johtavat tällaisten tekniikan edistämiseen. Tällä hetkellä ei ole määritelty todellista "5G" -verkkoa, ja meidän on oltava tulevina vuosina samanarvoisia.
