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Demistificazione della Tecnologia MIMO nel Wi-Fi 6

Updated on set 15, 2022
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Alcune terminologie intimidatorie e misteriose come MIMO, flussi spaziali e multiplexing spaziale possono congelare il cervello di un manager di rete alle prime armi durante l'implementazione di reti wireless. Una migliore comprensione di queste tecniche utilizzate in Wi-Fi 6 ridurrà al minimo la confusione e porterà a decisioni più sagge nella scelta dei prodotti o nella progettazione dell'implementazione della rete.

 

Perché lo Spazio è Importante nel Campo del Wi-Fi?

La ricerca di una maggiore larghezza di banda sembra non arrestarsi mai nelle reti odierne, affollate e spesso soggette a interferenze. Come aumentare il throughput tra il trasmettitore e il ricevitore? La tecnologia MIMO sembra essere una panacea.

Un'analogia può illustrare più visivamente: la larghezza di banda della frequenza è come la larghezza di una strada, mentre il numero di flussi spaziali può essere pensato come il numero di corsie. Le opzioni per migliorare l'utilizzo dello spazio della strada sono due: ampliare la strada o aumentare il numero di corsie. Evidentemente, il primo richiede ulteriori risorse di terreno prezioso, mentre il secondo si limita a riutilizzare efficacemente le risorse di terreno esistenti.

MIMO Technology Working Principle

Tornando al campo delle reti wireless, le risorse terrestri insufficienti sono simili allo spettro radio negli scenari di implementazione delle reti. Di conseguenza, l'aggiunta di flussi spaziali può contribuire ad aumentare il throughput. 802.11ax (Wi-Fi 6) adotta la tecnologia chiave MIMO per supportare un numero crescente di dispositivi Wi-Fi che consumano quantità sempre maggiori di larghezza di banda.

 

La Tecnologia MIMO Spiegata

MIMO (multiple-input multiple-output) si riferisce a più antenne utilizzate contemporaneamente per la trasmissione e a più antenne utilizzate contemporaneamente per la ricezione su un canale radio. In particolare, per "ingresso multiplo" si intendono più antenne trasmittenti, che immettono un segnale radio nel canale; per "uscita multipla" si intendono più antenne riceventi, che prelevano il segnale in uscita dal canale e lo immettono nel ricevitore.

A seconda del numero di antenne, esistono sistemi SISO, SIMO, MISO e MIMO. La caratteristica delle antenne multiple consente ai sistemi MIMO di produrre un guadagno di multiplazione e di diversità. Quindi, è vero che "più sono meglio è"? In linea di massima, l'aggiunta di più antenne sul trasmettitore o sul ricevitore può essere utilizzata per migliorare la qualità e l'affidabilità del collegamento, il throughput tra il trasmettitore e il ricevitore o entrambi.

MIMO System Classification

Gli algoritmi MIMO multiutente sono sviluppati per migliorare i sistemi MIMO quando il numero di utenti o di connessioni è superiore a uno. MU-MIMO è l'evoluzione successiva del MIMO a utente singolo (SU-MIMO). In MU-MIMO, il router divide la larghezza di banda disponibile in flussi individuali che condividono equamente la connessione. I router MU-MIMO sono disponibili nelle varianti 2x2, 3x3 o 4x4, che si riferiscono al numero di flussi (due, tre o quattro) creati dal router. Ogni punto di accesso (AP) o router ha un numero fisso di flussi supportati.

Single-user MIMO vs Multi-user MIMO

 

Metodi per Realizzare il MIMO nelle Reti Wireless

Lo streaming spaziale o multiplexing Wi-Fi è una tecnica di trasmissione utilizzata nelle comunicazioni wireless MIMO per trasmettere segnali codificati indipendenti da ciascuna delle antenne multiple di trasmissione. I dati di origine (di solito quelli richiesti dall'utente) vengono suddivisi in due o più flussi di dati indipendenti che vengono trasmessi su più antenne (i cosiddetti flussi spaziali). Teoricamente, la multiplazione spaziale può aumentare la capacità del sistema man mano che si aggiungono coppie di antenne trasmittenti e riceventi al sistema.

Il termine 2×2 MIMO indica una configurazione con due antenne trasmittenti e due antenne riceventi. Questo sistema può essere generalizzato come "sistema NxM". (N è il numero di antenne trasmittenti, M è il numero di antenne riceventi. Si noti che N non è necessariamente uguale a M). Nella configurazione NxM, il numero massimo di flussi spaziali è limitato dal minore tra N e M. Se ci sono tre antenne trasmittenti ma solo due antenne riceventi, il numero massimo sarà di due flussi spaziali supportati dal sistema. 2×2, 3×2 e 2×3 sono le configurazioni che supportano tutte due flussi, con una capacità equivalente, ma le configurazioni 2×3 e 3×2 offrono diversità.

MIMO 3x2:2 Configuration

Inoltre, la codifica a blocchi spazio-temporale (STBC) può essere utilizzata per ottenere robustezza e affidabilità. Le catene radio multiple saranno utilizzate per inviare gli stessi dati più volte o i bit degli stessi dati su antenne diverse, il che garantisce che gli stessi dati siano inviati attraverso percorsi diversi e che siano anche ricevuti in tempi diversi su antenne diverse.

 

Wi-Fi 6 Applicazione delle Tecnologie MU-MIMO con Diversità

In base a quanto abbiamo discusso in precedenza, un maggior numero di flussi spaziali porterà a un throughput più elevato, ma anche a costi hardware più alti. Una singola radio di un AP Wi-Fi 6 di classe enterprise supporta fino a otto flussi spaziali, offrendo un throughput fino a 9,6 Gbit/s. Il Wi-Fi 6, che possiede un enorme potenziale di capacità, fornirà la diversità spaziale per le applicazioni MU-MIMO. Le aziende devono scegliere gli AP in base ai loro effettivi requisiti di servizio per ottenere la soluzione più conveniente. Inoltre, i modelli di servizio in continua evoluzione spingono le aziende a scegliere gli AP con un maggior numero di flussi spaziali per l'implementazione della rete Wi-Fi 6.

Tipo di servizio Larghezza di Banda del Servizio (Mbps)
Eccellente Buono
Web 8 4
Streaming Video (1080p) 12 8
Streaming Video (4K/VR) 50 22
VoIP (Voice) 2 1
Whiteboard Elettronica 32 16
Email 10 4
Trasferimento di File 32 16
Condivisione del Desktop 4 2

Per la maggior parte delle aziende che si occupano di reti, sono necessarie almeno 30-40 stazioni contemporanee (STA) collegate a ciascun AP per soddisfare le esigenze di produzione o funzionamento quotidiano. Se i servizi vengono avviati su 20 STA contemporaneamente, la larghezza di banda fornita da un AP Wi-Fi 6 2x2 MU-MIMO di classe enterprise soddisfa solo i requisiti di servizio dello streaming video a 1080p. Per questo tipo di situazione, gli AP Wi-Fi 6 che lavorano in modalità 4x4 MU-MIMO o superiore sono più adatti. La diversificazione dei tipi di STA spinge le aziende a selezionare AP con più flussi spaziali sulle reti Wi-Fi 6. Gli AP Wi-Fi 6 con configurazione 2x2 MIMO e gli AP Wi-Fi 6 con configurazione 4x4 MIMO sono i due tipi più comuni sul mercato.

 

Pensieri Finali

Essendo una delle tecnologie chiave, la tecnologia MIMO è stata ampiamente applicata nel campo delle comunicazioni wireless con uno sviluppo continuo negli ultimi anni. Come versione migliorata della tecnologia MIMO, la tecnologia MU-MIMO sta diventando l'impulso della tendenza del Wi-Fi 6. Con il continuo aumento del numero di STA compatibili con il Wi-Fi 6, le reti wireless che utilizzano AP Wi-Fi 6 di classe enterprise stanno diventando più popolari che mai. Quando si tratta di aggiornare reti Wi-Fi preesistenti o di implementare nuove reti Wi-Fi, il Wi-Fi 6 è la scelta più ovvia per le aziende. E con lo sviluppo di reti interamente wireless, la trasformazione digitale delle imprese sarà accelerata di conseguenza.

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