Niespodziewana liczba urządzeń, czy to twój smartfon, zestaw słuchawkowy VR, czy kamery bezpieczeństwa na zewnątrz domu, łączy się z sieciami telekomunikacyjnymi. Powoduje to gwałtowny wzrost ruchu danych w czasie, a poprawa przepustowości staje się potrzebą godziny. Wszystko, czego potrzebujemy, to wysokie prędkości transmisji danych, prawda? Jak przewiduje chiński gigant telekomunikacyjny Huawei, rok 2021 będzie świadkiem siedmiokrotnego wzrostu globalnego ruchu danych w sieciach komórkowych w porównaniu z 2016 r. Ponadto dodał, że zapotrzebowanie na dane dla osób fizycznych osiągnie średnio 15 GB miesięcznie w ciągu najbliższych pięciu lat. Wciąż jesteśmy świadkami nadejścia sieci 4G LTE w krajach takich jak Indie, ale operatorzy telekomunikacyjni na całym świecie zaczęli eksperymentować z jeszcze bardziej złożonymi i niezawodnymi technologiami, aby zmaksymalizować siłę sygnału, pojemność użytkownika i prędkość transmisji danych. Wykorzystują technologię inteligentnych anten zwaną Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), która będzie podstawą naszej piątej generacji (5G) technologii komórkowej. Nadal znajduje się w początkowej fazie rozwoju, ale wkrótce ma zyskać rozgłos. Tak więc, jeśli zastanawiasz się, co jest masowym MIMO, oto wszystko, co musisz wiedzieć o masowym MIMO:
Czym jest Massive MIMO i jego powiązanie z 5G?
Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), znany również jako Large-Scale Antenna Systems, jest szkieletem dla ewolucji komunikacji bezprzewodowej. Oczekuje się, że technologia MIMO będzie niezmiernie korzystna dla większej liczby użytkowników mobilnych, zapewniając w dłuższej perspektywie szybsze prędkości i bardziej niezawodne usługi sieciowe.
Obecnie większość infrastruktur sieciowych 4G LTE umożliwia umieszczenie tylko 8 anten (nadajnika i odbiornika) na stacji bazowej, co nie jest wystarczającym dowodem na zaspokojenie rosnących potrzeb użytkowników mobilnych. Zapewnia to ograniczoną przepustowość, wpływając na szybkość transmisji danych i liczbę użytkowników, którzy mogą łączyć się z tą stacją.
Tutaj wkracza MIMO i umożliwia jednoczesne korzystanie z dwóch lub więcej nadajników i odbiorników w celu wymiany danych w tym samym kanale radiowym. Technologia została już wdrożona w niektórych zaawansowanych stacjach sieci 4G w formie 4 x 4 MIMO i jest obecnie analizowana przez kilku operatorów w Indiach.
Jednak rozszerzenie wspomnianej koncepcji, aby pomieścić blisko 100 anten w jednej macierzy na stacji bazowej (wieża komórkowa), będzie stanowić podstawę dla nadchodzących sieci 5G. Zwiększenie całkowitej liczby anten powoduje zwiększenie liczby nadajników / odbiorników w danym miejscu, co prowadzi do zwiększenia możliwych ścieżek sygnałowych i lepszej wydajności, zarówno pod względem szybkości transmisji danych, jak i niezawodności łącza. Massive MIMO może spowodować czterokrotną poprawę prędkości i kilkakrotnie większą rozbudowę pojemności sieci.
Kolekcja systemów antenowych w sieci Massive MIMO nie tworzy dokładnych belek podobnych do balonów widzianych w większości poprzednich i obecnych systemów sieciowych. Zamiast tego, ortogonalny charakter sygnałów emitowanych przez kolekcję anten tworzy indywidualne wiązki, dostarczające w jednej chwili do jednej lub więcej stacji ruchomych (użytkowników). Ponieważ Massive MIMO wykorzystuje wiele złożonych technologii, najprostszym sposobem wyjaśnienia funkcjonowania jego systemu antenowego jest diagram umieszczony poniżej.
Oznacza to, że operator może obsługiwać większy zestaw urządzeń mobilnych na danym obszarze, wdrażając technologię Massive MIMO. To samo jest jeszcze bardziej skalowalne, ponieważ operatorzy mogą dodać jeszcze więcej anten do aktualnej konfiguracji, aby zwiększyć możliwe ścieżki sygnału i poprawić efektywność bez utrudniania istniejącego widma.
Korzyści z Massive MIMO w porównaniu z obecnymi sieciami 4G
Ponieważ większa liczba anten wejściowych i wyjściowych jest wykorzystywana w systemie Massive MIMO (5G), pomoże to operatorom telekomunikacyjnym w znacznym stopniu poprawić zasięg i prędkość transmisji danych. Stanie się to możliwe dzięki wysokiej wydajności widmowej i energetycznej, która wzrasta dzięki dużemu multipleksowaniu, a także połączeniu macierzy antenowej. Oto główne zalety systemów antenowych Massive MIMO (M-MIMO) w obecnych systemach 4G:
1. Lepsze pokrycie i wyższe prędkości
Dzięki zastosowaniu technologii Massive MIMO, w połączeniu z wyższymi częstotliwościami, firmy telekomunikacyjne będą w stanie zaspokoić potrzeby większej różnorodności urządzeń w przyszłości. Nie tylko to, siła sygnału w pomieszczeniu będzie bardzo silna i poza listami przebojów.
Zdolność do formowania wiązki systemów Massive MIMO umożliwi operatorom telekomunikacyjnym szybkie rozprzestrzenienie się również na obszary wiejskie . Bezpośrednia linia wzroku działa dobrze przy wyższych częstotliwościach, zapewniając w ten sposób jeszcze większe prędkości.
Podstawowym celem aktualizacji jest również zwiększenie szybkości transmisji danych, a eksperci oczekują minimalnych prędkości 1 Gb / s, osiągających do 10 Gb / s. Zostało to już udowodnione w niektórych eksperymentach z demonstracjami Gigabit LTE pokazanymi przez chińskiego giganta sieciowego ZTE na CES na początku tego roku.
2. Niska infrastruktura i koszty komponentów
Ponieważ większość globalnych gigantów telekomunikacyjnych stale modernizuje swoją infrastrukturę, aby teraz obsługiwać szybkie sieci 4G (z prędkością przed 5G), całkowita aktualizacja do wersji 5G będzie płynna. Istniejące systemy 4G już wykorzystują techniki MIMO, które mają zostać skalowane, gdy dojdzie do realizacji wiarygodnej technologii 5G.
Nowe systemy antenowe Massive MIMO będą miały nie tylko dużą liczbę anten, ale także skalowalność. Łatwiej będzie gigantom telekomunikacyjnym dodać nowe anteny do tego systemu, aby dodać istniejące prędkości i bazę użytkowników. Ponadto duża liczba anten spowoduje utworzenie solidnej sieci, na którą nie wpłynie indywidualna awaria ich systemu antenowego.
3. Wsparcie dla ograniczeń czasowych
Podczas gdy masywne sieci 5G z obsługą MIMO zapewniają większy zasięg i prędkość transmisji danych, zmniejsza to czas potrzebny na dotarcie sygnałów między nadajnikiem i odbiornikiem. Jest to tak zwane opóźnienie, a nadchodzące sieci 5G przyczynią się do jego zmniejszenia w celu dalszego ułatwienia korzystania z tych sieci do VR / AR, samodzielnego prowadzenia pojazdu i innych usług kontrolowanych przez AI lub ML .
Wyzwania w Massive MIMO Deployment
Podczas gdy naukowcy eksperymentowali z testami antenowymi Massive MIMO w ciągu ostatnich kilku lat, systemy, które wprowadziły go na rynek, wciąż mają mniejsze anteny niż firmy telekomunikacyjne pragnące pojawienia się sieci 5G. Wynika to z ograniczeń, które napotkaliśmy przy wdrażaniu technologii. Oto wyzwania stojące przed ich powszechnym rozmieszczeniem:
1. Złożoność przetwarzania sygnału
Jest to jedna z najbardziej znaczących trudności napotykanych podczas konfigurowania stacji bazowych Massive MIMO. Zwiększona liczba anten i częstotliwości w pojedynczej lokalizacji prowadzi do zwiększonych możliwości interferencji . Kwestię tę można jednak rozwiązać, wprowadzając szerszą spektrum i precyzyjną technologię o zerowej niesprawności, która zmniejszy zakłócenia między lokacjami. Podczas gdy duża liczba anten zwiększy złożoność całej planszy, czyni sieć jeszcze bardziej odporną na awarie.
2. Ograniczona dostępność widma
Jak już słyszeliście, dystrybucja spektrum częstotliwości jest kontrolowana przez organ zarządzający, a operatorzy telekomunikacyjni muszą składać oferty w celu zabezpieczenia części tego konkretnego widma.
Podstawowy problem polega na tym, że widmo 3GHz, występujące w obecnych czasach, jest już zaśmiecone z powodu przeciążenia nowych połączeń danych. Okazało się również, że trudno jest wykorzystać fale o częstotliwościach milimetra (3 GHz - 300 GHz) do budowy masywnych stacji bazowych MIMO, ponieważ fale nie przenikają przez materiały stałe i nie są pochłaniane przez drzewa lub chmury deszczowe.
Ale giganci technologiczni i operatorzy telekomunikacyjni pracują ręka w rękę, aby zwiększyć wzmocnienie sygnału, wytwarzając wiele anten (MIMO) koncentrując sygnały radiowe w wąskiej wiązce kierunkowej bez zwiększania ich mocy transmisji. Samsung R & D i Huawei odniosły sukces w eksperymentach, ale te wąskie wiązki są niezwykle wrażliwe na zmiany w dopasowaniu.
Bieżące badania i wdrażanie masowych sieci MIMO
Wspomniany system sieciowy nie jest prototypem, ale został już wdrożony na mniejszą skalę w istniejącym scenariuszu 4G. Huawei współpracuje z lokalnymi operatorami telekomunikacyjnymi, takimi jak China Mobile i Japan SoftBank, przez kilka lat, aby eksperymentować z komercyjnymi konfiguracjami Massive MIMO.
Po rygorystycznych eksperymentach, SoftBank został nazwany bardzo operatorem telekomunikacyjnym, aby zadebiutować w swojej komercyjnej sieci Massive MIMO pod koniec 2016 roku . Inni operatorzy, tacy jak China Mobile, Vodafone i T-Mobile, zaczęli także wprowadzać tę technologię do ograniczonego zestawu użytkowników w swoich krajach.
Jeśli największym problemem jest twój umysł, czy nasze obecne smartfony będą kompatybilne z tymi sieciami Massive MIMO? Prosta odpowiedź brzmi: tak . Duża liczba istniejących urządzeń może korzystać z sieci 4G MIMO, zapewniając prędkości gigabitowe bez żadnych przeszkód.
Pierwsze w historii wdrożenia 5G w Indiach
Podczas gdy wielu globalnych graczy telekomunikacyjnych, w połączeniu ze sprzętowymi gigantami, już eksperymentowało z Massive MIMO w ich sieciach, Indie niedawno dołączyły do futurystycznego napędu 5G wraz z wdrożeniem pierwszej takiej sieci.
Wiodący w kraju gigant telekomunikacyjny, Airtel, trafił na pierwsze strony gazet, gdy ogłosił, że to właśnie on dokonał tego wyczynu. W Bengaluru i Kolkacie rozpoczęto wdrażanie pierwszej w Indiach technologii M-MIMO (Massive Multiple-Input Multiple-Output ), jednak w nadchodzących miesiącach proces ten zostanie rozszerzony na inne części kraju.
Firma Airtel wdrożyła nową technologię 5G w ramach trwającego programu transformacji sieci zwanego Project Leap . Oczekuje, że technologia Massive MIMO zwiększy istniejącą przepustowość sieci siedmiokrotnie, wykorzystując to samo spektrum, które już posiada. Uważa, że to samo zapewni nawet dwa razy lepsze prędkości w ich dotychczasowym wdrożeniu 4G.
Ponadto chiński gigant sieciowy ZTE ogłosił, że bierze udział w eksperymentach MIMO przed wprowadzeniem 5G Massive, we współpracy z powszechnie znanymi operatorami, takimi jak Vodafone i Reliance Jio. Natomiast Huawei jest twarzą za rozmieszczeniem Airtela w tym kraju, jak stwierdzono w oficjalnym oświadczeniu.
Jeśli spojrzeć na to z perspektywy obecnego stanu branży telekomunikacyjnej w Indiach, jest to próba dla tych gigantów telekomunikacyjnych, aby utrzymali twierdzę w tym kraju. Niedawno obudził ich zaskakujący wstrząs wywołany przez ich najgroźniejszego nowego konkurenta, czyli Reliance Jio, który zdążył ich zdeptać dzięki wdrożeniu sieci 4G LTE w ciągu roku.
Oczekiwane szerokie wdrożenie
Większość raportów opublikowanych przez gigantów sieciowych takich jak Ericsson czy Nokia sugeruje obecnie, że technologia sieci 5G będzie świadkiem przełomu i dotarcia do mas do lat 2020 . Nie jest to sztywna oś czasu, ale jest zgodna z wzorcem działania branży, która widzi ulepszoną technologię debiutującą w ciągu dekady.
Technologia sieci 3G została po raz pierwszy zadebiutowana w październiku 2001 r., Podczas gdy sieć 4G LTE była szeroko rozpowszechniona po dziesięciu latach około 2011 r. Można więc spekulować, że trwające działania Massive MIMO zostaną zrealizowane do końca obecnej dekady. W ciągu następnych kilku lat można zobaczyć wdrożenia technologii przed wdrożeniem 5G, zarówno pod kątem konsumenta, jak i operatora. Tłum na Zimowych Igrzyskach Olimpijskich w 2018 roku może być pierwszą osobą, która będzie świadkiem wspomnianej innowacji, a następnie Mistrzostw Świata FIFA 2018 . Nawet firma produkująca układy scalone, Qualcomm, oświadczyła, że planuje wprowadzić na rynek urządzenia kompatybilne z 5G (Gigabit) na podobnej osi czasowej.
Być może byliśmy świadkami przedłużającego się wdrożenia usług 4G LTE w Indiach, co wciąż jest w toku. Jednak krajowe gigantyczne firmy telekomunikacyjne nie chcą już dłużej ścigać się w celu przyjęcia najnowszych technologii ze względu na zbliżającą się konkurencję i konsolidację w samym kraju.
Massive MIMO: wyścig technologiczny na rzecz Adaptacji 5G
Widok Massive MIMO z lotu ptaka pokazuje również, że Indie dalej budują swój transformacyjny wizerunek, będący technologiczną potęgą. Rząd podejmuje teraz niezbędne kroki, aby przyspieszyć ewolucję technologii komórkowej.
Rząd ustanowił już forum wysokiego szczebla, aby ocenić obecny scenariusz i zatwierdzić plany działań dotyczące terminowego wdrożenia usług 5G. Przydzielił on ogromny cro 500 crore corpus do celów badawczo-rozwojowych 5G, co stawia nas na mapie globalnej wraz z krajami przodującymi w zakresie wprowadzania takich postępów technologicznych. W tej chwili nie zdefiniowano prawdziwej sieci "5G", a my będziemy musieli szukać jej w nadchodzących latach.
