MIMO in MU-MIMO: definicija, delovanje in uporaba v omrežjih

MIMO (Multiple Input, Multiple Output) je tehnologija brezžičnega prenosa, ki uporablja več anten na oddajni in sprejemni strani za vzpostavitev več neodvisnih kanalov prenosa podatkov hkrati. Z uporabo več anten se zmanjša občutljivost na motnje in odboje (multipath), poveča zanesljivost povezave in doseže višja skupna prepustnost. Najpogostejše konfiguracije so označene s številom oddajnih in sprejemnih anten, npr. 2x2, 3x3 ali 4x4, kar pomeni število vhodov (transmit) in izhodov (receive).

MU‑MIMO pomeni Multi‑User Multiple Input Multiple Output in je različica MIMO, ki omogoča, da usmerjevalnik obenem pošilja informacije večim uporabnikom ali napravam hkrati. V praksi to poveča skupno zmogljivost omrežja v okoljih z veliko napravami in zmanjša čakalne dobe za posamezne naprave.

Kako deluje MIMO in MU‑MIMO (poenostavljeno)

Laično: predstavljajte si učilnico. Tradicionalni način je, da eden učitelj govori z enim učencem hkrati; to je podobno SU‑MIMO (Single User MIMO), kjer usmerjevalnik komunicira z eno napravo z več antenami. MU‑MIMO pa je, kot če bi bilo v učilnici več učiteljev, ki lahko hkrati pomagajo različnim učencem — več naprav dobi podatke istočasno, zato so odzivi hitrejši in manj zastojev.

Tehnične osnovne točke

Prostorski tokovi (spatial streams): MIMO vzpostavi več neodvisnih podatkovnih tokov preko iste frekvenčne pasovne širine. Število prostorskih tokov določa maksimalno hkratno prenosno zmogljivost.
Beamforming: usmerjanje radijskega signala proti določeni napravi za boljšo jakost in manj motenj — pogosto deluje skupaj z MU‑MIMO za optimizacijo prenosa.
Standardi: osnovne MIMO zmožnosti so prisotne že v 802.11n (Wi‑Fi 4). MU‑MIMO za downlink (od usmerjevalnika do naprav) je bil uveden z 802.11ac (Wi‑Fi 5), medtem ko 802.11ax (Wi‑Fi 6) izboljšuje MU‑MIMO z večjem številom uporabnikov in uvaja tudi uplink MU‑MIMO.
Downlink vs uplink: zgodnje implementacije MU‑MIMO so bile osredotočene na downlink. S 802.11ax so podprte tudi bolj zmogljive oblike uplink MU‑MIMO, kar pomeni, da lahko več naprav hkrati pošilja podatke usmerjevalniku.

Prednosti in omejitve

Prednosti: povečana skupna kapaciteta omrežja, boljša izraba spektra v prostorih z več napravami, nižje zakasnitve pri obremenjenih omrežjih, izboljšana odpornost na motnje zaradi uporabe več anten.
Omejitve: koristi MU‑MIMO občutno opazijo le, če imajo tudi končne naprave podporo za MU‑MIMO; posamezni uporabnik običajno ne dobi višje maksimalne hitrosti od tiste, ki jo podpira njegova konfiguracija anten in kanal. Zmogljivost je odvisna tudi od okolja (stene, odboji, motnje) in korelacije anten — če so signali preveč podobni, se efekt prostorskih tokov zmanjša.

Praktična uporaba in nasveti

Če imate v gospodinjstvu ali pisarni veliko naprav (pam. telefoni, prenosniki, TV), izberite usmerjevalnik z MU‑MIMO in najmanj 2x2 ali 3x3 konfiguracijo za boljšo skupno zmogljivost.
Pazite, da tudi končne naprave podpirajo MU‑MIMO — stara oprema morda ne bo izkoristila prednosti.
Za najboljše rezultate uporabljajte 5 GHz pas, kjer je manj motenj in širše kanalske širine, čeprav ima krajši doseg kot 2,4 GHz.
Redno posodabljajte firmware usmerjevalnika — proizvajalci pogosto izboljšajo razporejanje kanalov in stabilnost MU‑MIMO.
Če imate zelo velike potrebe po enem uporabniku (npr. prenos velike datoteke z ene naprave), se lahko ta uporabnik še vedno omeji z lastno antenno konfiguracijo; MU‑MIMO ne poveča magično posameznikovega teoretičnega maksimuma nad to, kar omogoča njegova strojna oprema in standard.

Kje se uporablja

Tehnologije MIMO in MU‑MIMO so običajno vgrajene v sodobne usmerjevalnike, pametne telefone, prenosnike, pametne televizije in druge brezžične naprave. So ključne za domače in poslovne Wi‑Fi mreže, območja z gostoto uporabnikov (kafiči, letališča) in za aplikacije, ki zahtevajo večkanalni prenos (streaming, videokonference, igre).

Na kratko: MIMO izboljša zanesljivost in prepustnost z uporabo več anten, MU‑MIMO pa nadgrajuje koncept tako, da omogoča hkratno komunikacijo z več napravami, kar vodi do boljše izrabe omrežnih virov v okoljih z več uporabniki.

Tehnologije MIMO in MU‑MIMO se najpogosteje uporabljajo v usmerjevalnikih, pametnih telefonih, prenosnih računalnikih, televizorjih itd.