В данном обзоре мы рассмотрим беспроводное оборудование компании ASUS, имеющее поддержку режима MIMO (Multiple Input Multiple Output). По заверениям компании (точнее, судя по надписям на коробках), данное беспроводное оборудование позволяет достигнуть скорости связи до 100 Мбит/с. Соответствуют ли это действительности, узнаем в данном обзоре.

Беспроводной Cardbus-адаптер ASUS WL-106gM

Комплект поставки:

• Беспроводной адаптер
• Диск с инструкцией и ПО под ОС Windows
• Краткая инструкция по установке и эксплуатации на 5-ти языках включая русский

На беспроводном адаптере расположено 2 индикатора: индикатор состояния беспроводного соединения и индикатор активности.

Внешний блок, в котором располагаются антенны беспроводной связи, имеет бо льшую толщину, что нужно учитывать при использовании нескольких Cardbus-слотов, расположенных друг над другом.

Спецификация:

• Интерфейс: Cardbus
• Поддерживаемые скорости:
  IEEE 802.11b: 1, 2, 5,5, 11 Мбит/с
  IEEE 802.11g: 6, 9, 12 ,18, 24, 36, 48, 54 Мбит/с
  MIMO: 240 Мбит/с
• Выходная мощность:
  14-16 dBm в режиме IEEE 802.11g
  19-20 dBm в режиме IEEE 802.11b
• Антенны: 3 встроенных
• Чувствительность приемника:
  11 Мбит/с: -88 dBm
  54 Мбит/с: -76 - -79 dBm
• Безопасность:
  WEP: 64/128 бит
  WPA/WPA2: EAP-PEAP, EAP-TLS, EAP-TTLS, EAP-LEAP
  WPA-PSK/WPA2-PSK: да

В документации к беспроводному адаптеру ничего не сообщается по поводу реализации технологии MIMO. На сайте компании ASUS сообщается, что трафик между MIMO устройствами передается несколькими потоками (при этом, видимо, задействуются несколько каналов), причем эти потоки передаются с использованием различных антенн.

Конфигурация беспроводного адаптера:

Рассматриваемый беспроводной адаптер можно настроить с использованием утилиты настройки или с использованием стандартной утилиты ОС Windows XP Windows Zero Config (WZC). Скриншоты утилиты настройки беспроводного адаптера приведены ниже

Настройки беспроводного адаптера не позволяют производить переключение между режимами (IEEE 802.11b/IEEE 802.11g/MIMO), а также осуществлять выбор скорости подключения. Беспроводной адаптер поддерживает как WPA, так и WPA2 шифрование с использованием алгоритмов AES или TKIP (выбор конкретного алгоритма шифрования осуществляется в настройках беспроводной связи).

Беспроводной маршрутизатор ASUS WL-566gM

Функциональные возможности: NAT-маршрутизатор, беспроводная точка доступа MIMO, имеющая обратную совместимость со стандартами IEEE 802.11g и IEEE 802.11b, 4-хпортовый коммутатор с автоопределением полярности на портах (Auto MDI/MDI-X).

Внешний вид

Спереди на маршрутизаторе расположены следующие индикаторы:

• Индикатор питания
• Индикатор активности беспроводных соединений
• По одному индикатору активности на каждый из 4-х портов LAN
• Индикатор активности WAN-порта

Сзади на маршрутизаторе расположены:

• Разъем питания
• Клавиша EZSetup
• Клавиша сброса настроек
• WAN-порт RJ-45
• 4 LAN-порта
• 3 стационарных антенны

Вид изнутри

Основная плата устройства полностью скрыта под припаянным металлическим экраном, поэтому выяснить, на базе каких микросхем построено данное устройство без необратимых последствий не представляется возможным.

Комплект поставки:

• Сам маршрутизатор
• Патчкорд RJ-45 — RJ-45 длиной около 1.5 метров
• БП 5В, 2А с длиной шнура около 1.5 метров
• Руководство по быстрой установке и настройке на 5-ти языках, включая русский
• Диск с документацией и утилитами

Спецификация:

На сайте компании ASUS сказано, что устройство разрабатывалось с использованием предварительных наработок нового стандарта беспроводной связи IEEE 802.11n (Pre IEEE 802.11n) — данный стандарт еще не принят, но он будет иметь обратную совместимость со стандартами IEEE 802.11b\g.

Конфигурация:

Для настройки маршрутизатора можно воспользоваться либо WEB-интерфейсом, либо использовать утилиту под ОС Windows, поставляемую на CD-диске в комплекте с устройством.

Скриншоты WEB-интерфейса настройки приведены .

WEB-интерфейс данного устройства по большинству параметров и внешнему виду похож на WEB-интерфейс беспроводных маршрутизаторов ASUS WL-520G и ASUS WL-550gE , которые рассматривались нами в прошлых обзорах.

Рассмотрим некоторые аспекты настройки…

Устройство позволяет вручную установить скорость беспроводного подключения. При этом скорость соединения беспроводного адаптера будет равна указанной здесь скорости.

Настройки правил файрвола позволяют производить фильтрацию только исходящего трафика по протоколам TCP, UDP или IP. При этом фильтрация осуществляется по диапазону портов назначения и IP-адресу источника пакетов, что существенно снижает гибкость настройки устройства. Есть возможность задать расписание работы файрвола, но расписание распространяется сразу на все правила фильтрации трафика — нет возможности задания расписания к каждому конкретному правилу.

Политики шейпинга трафика полностью идентичны тем, что применялись в устройстве ASUS WL-550gE , рассмотренном нами ранее.

PPTP-клиент устройства позволяет производить подключение к PPTP-серверу с использованием PAP, CHAP, MSCHAP и MSCHAPv2 аутентификации, а также позволяет использовать MPPE-шифрование. Однако при подключении к PPTP-серверу теряется связь с WAN-сегментом сети маршрутизатора — весь исходящий через WAN-порт трафик направляется на PPTP-сервер. При этом стоит учесть, что подключение к PPTP-серверу возможно только в том случае, если он находится в том же сегменте сети маршрутизатора, что и WAN-интерфейс устройства, так как его адрес (адрес PPTP-сервера) указывается в поле "основной шлюз" (Default Gateway). Сильно опечалило то, что устройство не позволяет задать статические записи в таблице маршрутизации — эта возможность отсутствует в устройстве как таковая.

Также настройки устройства не позволяют полностью отключить беспроводную связь.

Помимо WEB-интерфейса устройство можно настроить с использованием программы EZSetup — данная программа выполнена в виде пошагового мастера, позволяющего настроить параметры устройства и безопасность беспроводной связи менее чем за минуту. После запуска программы для активации данной возможности необходимо нажать кнопку EZSetup, расположенную на устройстве сзади. Более подробную информацию о работе программы можно прочитать в обзоре, посвященном устройству ASUS WL-520G .

Тестирование производительности

Тестирование беспроводного сегмента:

Для тестирования производительности беспроводного сегмента был использован беспроводной адаптер ASUS WL-106gM, рассмотренный нами в начале данного обзора. Данный беспроводной адаптер поддерживает технологию MIMO, совместимую с данным устройством.

Некоторую информацию о принципах повышения производительности в беспроводных сетях можно получить из обзоров, ранее опубликованных на нашем сайте:

• Методы увеличения производительности в беспроводных сетях Wi-Fi, часть первая: Bursting, Compression, Fast Frames, Concatenation
• Методы увеличения производительности в беспроводных сетях Wi-Fi, часть вторая: Dynamic/Static Turbo

Были проведены следующие тесты:

• Тест "точка доступа — беспроводной Cardbus-адаптер, режим MIMO"

Условные обозначения:

• Cardbus — беспроводной Cardbus-адаптер ASUS WL-106gM
• AP — точка доступа на роутере ASUS WL-566gM (когда трафик идет от точки доступа или к точке доступа, генератором трафика служит компьютер в LAN-сегменте устройства)

Тест "точка доступа — Cardbus-адаптер" — трафик гонялся между рассматриваемым Cardbus-адаптером ASUS WL-106gM и компьютером LAN-сегмента точки доступа на роутере ASUS WL-566gM. Тестирование проводилось в MIMO-режиме, так как ни рассматриваемый беспроводной адаптер, ни точка доступа не позволяют производить выбор используемых режимов беспроводной связи. Расстояние между точками не превышало 5-ти метров.

Максимальные скорости: 95,61 Мбит/с. Как видно из диаграммы, рассматриваемое беспроводное оборудование действительно показывает очень высокие скоростные характеристики, сравнимые со скоростями в проводных сетях.

Тестирование проводного сегмента — тестирование проводилось по этой методике

Максимальная скорость: 90,24 Мбит/с — данная скорость оказалась даже ниже полученной при тестировании беспроводной связи. Скорость трафика в направлении LAN->WAN почему-то значительно ниже, чем в обратном направлении — возможно, это связано с тем, что фильтрация трафика осуществляется только в этом направлении.

PPTP-подключение, MPPE-шифрование 128 бит

При использовании PPTP-соединения с включенным MPPE-шифрованием, распределение скоростей несколько изменилось. Удивило то, что хоть большинство скоростей упало (с ~90 Мбит/с до ~40-50 Мбит/с), некоторые скорости наоборот — даже возросли (скорость в направлении LAN->WAN). Максимальная скорость: 62,21 Мбит/с.

Тест NetPIPE

Максимальная скорость: 86,17 Мбит/с. Никаких аномалий в графике не наблюдается.

Шейпинг трафика:

Устройство позволяет производить шейпинг трафика по критериям, но список этих критериев слишком мал для того, чтобы можно было гибко использовать шейпинга трафика.

Так как полностью аналогичный шейпинг трафика реализован в устройстве ASUS WL-550gE , рассмотренном нами ранее, его описание возьмем из обзора, посвященного тому устройству.

Для входящего трафика список критериев ограничен IP-адресом компьютера назначения и портом назначения, диапазон портов задать нельзя. Также при задании правил входящего трафика, поле IP-адреса можно оставить пустым — тогда заданная ширина канала будет делиться между всеми клиентами, использующими соответствующий порт для передачи данных.

Для исходящего трафика список ограничен только портом назначения. В обоих видах шейпинга задается минимальная и максимальная ширина полосы пропускания (задается в кбит/с), в нашем тестировании будет в основном фигурировать именно максимальная ширина полосы пропускания, так как минимальное значение используется только при разделе полосы пропускания между несколькими правилами шейпинга при ограниченной суммарной ширине канала.

Для начала посмотрим, насколько точно соответствует реальная ширина канала заданной.

Для входящего трафика:

Как видно из таблицы, скорость трафика достаточно сильно отличается от заданной. В ряде тестов скорости различаются более чем в 2 раза.

Для исходящего трафика:

Данное устройство обладает большим набором как положительных, так и отрицательных моментов.

В первую очередь стоит обратить внимание на очень высокую производительность беспроводной связи — такими характеристиками не может похвастаться ни одно Wi-Fi устройство из тех, что ранее попадали в нашу тестовую лабораторию — использование предварительных наработок стандарта IEEE 802.11n (и технологии MIMO, которую будет использовать данный стандарт) дает ощутимый прирост производительности. Однако до принятия данного стандарта, сложно говорить что-либо о совместимости "Pre IEEE 802.11n — оборудования" различных производителей.

Однако, впрочем, как и в большинстве случаев, без дегтя тоже не обошлось. Устройство не позволяет задавать правила роутинга — данная возможность просто не реализована в данном устройстве. При подключении к PPTP-серверу, теряется связь с WAN-сегментом маршрутизатора. К тому же PPTP-сервер должен находиться в том же сегменте, что и WAN-интерфейс маршрутизатора, так как его адрес задается в графе "основной шлюз". PPTP-клиент устройства поддерживает PAP, CHAP, MSCHAP и MSCHAPv2 аутентификацию, также имеется поддержка MPPE-шифрования.

Добавлю также, что многие настройки устройства никак не расписаны в документации, что также омрачает и без того не безоблачную ситуацию.

Плюсы:

• Высокая производительность беспроводной связи (более 90 Мбит/с)
• Высокая производительность проводной связи
• Высокая безопасность устройства
• Широкий набор протоколов "парольной аутентификации" у PPTP-клиента, расположенного на устройстве (PAP, CHAP, MSCHAP, MSCHAPv2)
• Поддержка MPPE-шифрования при использовании PPTP-подключения
• Возможность шейпинга трафика

Минусы:

• При использовании PPTP-соединения, PPTP-сервер должен находиться в том же сегменте сети, что и WAN-интерфейс маршрутизатора
• После подключения к PPTP-серверу теряется связь с WAN-сегментом сети — весь WAN-трафик направляется на PPTP-сервер
• Узкий список критериев шейпинга трафика
• В ряде случаев заданные параметры шейпинга трафика сильно отличаются от реальных скоростей
• Узкий список критериев фильтрации трафика
• Отсутствие описания настроек устройства в документации

Вконтакте

Одноклассники

В свое время как то тихо и незаметно ушло ИК-соединение, потом перестали пользоваться Bluetooth для обмена данными. И теперь вот настала очередь Wi-Fi …

Разработана многопользовательская система с множеством входов и выходов, позволяющая сети обмениваться данными с более чем одним компьютером одновременно. Создатели утверждают, что при использовании того же самого диапазона радиоволн, отведённого под Wi-Fi, скорость обмена может быть утроена.

Компания Qualcomm Atheros разработала многопользовательскую систему с множеством входов и выходов (протокол MU-MIMO), позволяющая сети обмениваться данными с более чем одним компьютером одновременно. Компания планирует начать демонстрацию технологии в течение ближайших нескольких месяцев, прежде чем начать поставки клиентам в начале следующего года.

Однако, для того, чтобы получить эту высокую скорость обмена, пользователям придётся обновить и свои компьютеры и сетевые маршрутизаторы.

По протоколу Wi-Fi, клиенты обслуживаются последовательно - в течение определённого интервала времени задействуется только одно устройство передачи и приема информации - так что используется только небольшая часть пропускной способности сети.

Накопление этих последовательных событий создаёт падение скорости обмена, поскольку всё большее количество устройств подключаются к сети.

Протокол MU-MIMO (multi-user, multiple input, multiple output) обеспечивает одновременную передачу информации группе клиентов, что даёт более эффективное использование имеющейся пропускной способности сети Wi-Fi и тем самым ускоряет передачу.

Qualcomm полагает, что такие возможности будут особенно полезны конференц-центрам и интернет-кафе, когда несколько пользователей подключаются к одной и той же сети.

В компании также считают, что речь идёт не только об увеличении абсолютной скорости, но и о более эффективном использовании сети и эфирного времени для поддержки растущего числа подключённых устройств, услуг и приложений.

Чипы MU-Mimo Qualcomm собирается продавать производителям маршрутизаторов, точек доступа, смартфонов, планшетов и прочих устройств с поддержкой Wi-Fi. Первые чипы смогут работать одновременно с четырьмя потоками данных; поддержка технологии будет включена в чипы Atheros 802.11ac и мобильные процессоры Snapdragon 805 и 801. Демонстрация работы технологии состоится в нынешнем году, и первые поставки чипов запланированы на 1-й квартал будущего года.

Ну а теперь кому хочется подробнее вникнуть в эту технологию продолжаем …

MIMO (Multiple Input Multiple Output – множественный вход множественный выход) – это технология, используемая в беспроводных системах связи (WIFI,WI-MAX , сотовые сети связи), позволяющая значительно улучшить спектральную эффективность системы, максимальную скорость передачи данных и емкость сети. Главным способом достижения указанных выше преимуществ является передача данных от источника к получателю через несколько радио соединений, откуда данная технология и получила свое название. Рассмотрим предысторию данного вопроса, и определим основные причины, послужившие широкому распространению технологии MIMO.

Необходимость в высокоскоростных соединениях, предоставляющих высокие показатели качества обслуживания (QoS) с высокой отказоустойчивостью растет от года в год. Этому в значительной мере способствует появление таких сервисов как VoIP (Voice over Internet Protocol),видеоконференции , VoD (Video on Demand) и др. Однако большинство беспроводных технологий не позволяют предоставить абонентам высокое качество обслуживания на краю зоны покрытия. В сотовых и других беспроводных системах связи качество соединения, также как и доступная скорость передачи данных стремительно падает с удалением от базовой станции (BTS). Вместе с этим падает и качество услуг, что в итоге приводит к невозможности предоставления услуг реального времени с высоким качеством на всей территории радио покрытия сети. Для решения данной проблемы можно попробовать максимально плотно установить базовые станции и организовать внутреннее покрытие во всех местах с низким уровнем сигнала. Однако это потребует значительных финансовых затрат что в конечном счете приведет к росту стоимости услуги и снижению конкурентоспособности. Таким образом, для решения данной проблемы требуется оригинальное нововведение, использующее, по возможности, текущий частотный диапазон и не требующее строительства новых объектов сети.

Особенности распространения радиоволн

Для того чтобы понять принципы действия технологии MIMO необходимо рассмотреть общие принципы распространения радио волн в пространстве. Волны, излучаемые различными системами беспроводной радиосвязи в диапазоне свыше 100 МГц, во многом ведут себя как световые лучи. Когда радиоволны при распространении встречают какую-либо поверхность, то в зависимости от материала и размера препятствия часть энергии поглощается, часть проходит насквозь, а оставшаяся – отражается. На соотношение долей поглощенной, отраженной и прошедшей насквозь частей энергий влияет множество внешних факторов, в том числе и частота сигнала. Причем отраженная и прошедшая насквозь энергии сигнала могут изменить направление своего дальнейшего распространения, а сам сигнал разбивается на несколько волн.

Распространяющийся по вышеуказанным законам сигнал от источника к получателю после встречи с многочисленным препятствиями разбивается на множество волн, лишь часть из которых достигнет приемник. Каждая из дошедших до приемника волн образует так называемый путь распространения сигнала. Причем из-за того, что разные волны отражаются от разного числа препятствий и проходят разное расстояние, различные пути имеют разные временные задержки .

В условиях плотной городской постройки, из-за большого числа препятствий, таких как здания, деревья, автомобили и др., очень часто возникает ситуация когда между абонентским оборудованием (MS) и антеннами базовой станции (BTS) отсутствует прямая видимость. В этом случае, единственным вариантом достижения сигнала приемника являются отраженные волны. Однако, как отмечалось выше, многократно отраженный сигнал уже не обладает исходной энергией и может прийти с запозданием. Особую сложность также создает тот факт, что объекты не всегда остаются неподвижными и обстановка может значительно измениться с течением времени. В связи с этим возникает проблема многолучевого распространения сигнала – одна из наиболее существенных проблем в беспроводных системах связи.

Многолучевое распространение – проблема или преимущество?

Для борьбы с многолучевым распространением сигналов применяется несколько различных решений. Одной из наиболее распространенных технологий является Receive Diversity – разнесенный прием . Суть его заключается в том, что для приема сигнала используется не одна, а сразу несколько антенн (обычно две, реже четыре), расположенные на расстоянии друг от друга. Таким образом, получатель имеет не одну, а сразу две копии переданного сигнала, пришедшего различными путями. Это дает возможность собрать больше энергии исходного сигнала, т.к. волны, принятые одной антенной, могут не быть принятыми другой и наоборот. Также сигналы, приходящие в противофазе к одной антенне, могут приходить к другой синфазно. Эту схему организации радио интерфейса можно назвать Single Input Multiple Output (SIMO), в противовес стандартной схеме Single Input Single Output (SISO). Также может быть применен обратный подход: когда используется несколько антенн на передачу и одна на прием. Благодаря этому также увеличивается общая энергия исходного сигнала, полученная приемником. Эта схема называется Multiple Input Single Output (MISO). В обеих схемах (SIMO и MISO) несколько антенн устанавливаются на стороне базовой станции, т.к. реализовать разнесение антенн в мобильном устройстве на достаточно большое расстояние сложно без увеличения габаритов самого оконечного оборудования.

В результате дальнейших рассуждений мы приходим к схеме Multiple Input Multiple Output (MIMO). В этом случае устанавливаются несколько антенн на передачу и прием. Однако в отличие от указанных выше схем эта схема разнесения позволяет не только бороться с многолучевым распространением сигнала, но и получить некоторые дополнительные преимущества. За счет использования нескольких антенн на передаче и приеме каждой паре передающей/приемной антенне можно сопоставить отдельный тракт для передачи информации. При этом разнесенный прием будет выполняться оставшимися антеннами, а данная антенна также будет выполнять функции дополнительной антенны для других трактов передачи. В результате, теоретически, можно увеличить скорость передачи данных во столько раз, сколько дополнительных антенн будет использоваться. Однако существенное ограничение накладывается качеством каждого радио тракта.

Принцип работы MIMO

Как уже отмечалось выше, для организации технологии MIMO необходима установка нескольких антенн на передающей и на приемной стороне. Обычно устанавливается равное число антенн на входе и выходе системы, т.к. в этом случае достигается максимальная скорость передачи данных. Чтобы показать число антенн на приеме и передаче вместе с названием технологии «MIMO» обычно упоминается обозначение «AxB», где A – число антенн на входе системы, а B – на выходе. Под системой в данном случае понимается радио соединение.

Для работы технологии MIMO необходимы некоторые изменения в структуре передатчика по сравнению с обычными системами. Рассмотрим лишь один из возможных, наиболее простых, способов организации технологии MIMO. В первую очередь, на передающей стороне необходим делитель потоков, который будет разделять данные, предназначенные для передачи на несколько низкоскоростных подпотоков, число которых зависит от числа антенн. Например, для MIMO 4х4 и скорости поступления входных данных 200 Мбит/сек делитель будет создавать 4 потока по 50 Мбит/сек каждый. Далее каждый их данных потоков должен быть передан через свою антенну. Обычно, антенны на передаче устанавливаются с некоторым пространственным разнесением, чтобы обеспечить как можно большее число побочных сигналов, которые возникают в результате переотражений. В одном из возможных способов организации технологии MIMO сигнал передается от каждой антенны с различной поляризацией, что позволяет идентифицировать его при приеме. Однако в простейшем случае каждый из передаваемых сигналов оказывается промаркированным самой средой передачи (задержкой во времени, затуханием и другими искажениями).

На приемной стороне несколько антенн принимают сигнал из радиоэфира. Причем антенны на приемной стороне также устанавливаются с некоторым пространственным разнесением, за счет чего обеспечивается разнесенный прием, обсуждавшийся ранее. Принятые сигналы поступают на приемники, число которых соответствует числу антенн и трактов передачи. Причем на каждый из приемников поступают сигналы от всех антенн системы. Каждый из таких сумматоров выделяет из общего потока энергию сигнала только того тракта, за который он отвечает. Делает он это либо по какому-либо заранее предусмотренному признаку, которым был снабжен каждый из сигналов, либо благодаря анализу задержки, затухания, сдвига фазы, т.е. набору искажений или «отпечатку» среды распространения. В зависимости от принципа работы системы (Bell Laboratories Layered Space-Time — BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC) и т.д.), передаваемый сигнал может повторяться через определенное время, либо передаваться с небольшой задержкой через другие антенны.

В системе с технологией MIMO может возникнуть необычное явление, которое заключается в том, что скорость передачи данных в системе MIMO может снизиться в случае появления прямой видимости между источником и приемником сигнала. Это обусловлено в первую очередь уменьшением выраженности искажений окружающего пространства, который маркирует каждый из сигналов. В результате на приемной стороне становится проблематичным разделить сигналы, и они начинают оказывать влияние друг на друга. Таким образом, чем выше качество радио соединения, тем меньше преимуществ можно получить от MIMO.

Multi-user MIMO (MU-MIMO)

Рассмотренный выше принцип организации радиосвязи относится к так называемой Single user MIMO (SU-MIMO), где существует лишь один передатчик и приемник информации. В этом случае и передатчик и приемник могут четко согласовать свои действия, и в то же время нет фактора неожиданности, когда в эфире могут появиться новые пользователи. Такая схема вполне подходит для небольших систем, например для организации связи в доме офисе между двумя устройствами. В свою очередь большинство систем, такие как WI-FI, WIMAX, сотовые системы связи являются многопользовательскими, т.е. в них существует единый центр и несколько удаленных объектов, с каждым из которых необходимо организовать радиосоединение. Таким образом, возникают две проблемы: с одной стороны базовая станция должна передать сигнал ко многим абонентам через одну и ту же антенную система (MIMO broadcast), и в то же время принять сигнал через те же антенны от нескольких абонентов (MIMO MAC – Multiple Access Channels).

В направлении uplink – от MS к BTS, пользователи передает свою информацию одновременно на одной и той же частоте. В данном случае для базовой станции возникает сложность: необходимо разделить сигналы от различных абонентов. Одним из возможных способов борьбы с этой проблемой также является способ линейной обработки (linear processing), который предусматривает предварительную кодировку передаваемого сигнала. Исходный сигнал, согласно этому способу, перемножается с матрицей, которая составляется из коэффициентов отражающих интерференционное воздействие от других абонентов. Матрица составляется исходя из текущей обстановки в радиоэфире: числа абонентов, скоростей передачи и т.п. Таким образом, перед передачей сигнал подвергается искажению обратному с тем, которое он встретит во время передачи в радиоэфире.

В downlink – направление от BTS к MS, базовая станция передает сигналы одновременно на одном и том же канале сразу к нескольким абонентам. Это приводит к тому, что сигнал, передаваемый для одного абонента, оказывает влияние на прием всех других сигналов, т.е. возникает интерференция. Возможными вариантами борьбы с этой проблемой является использованиеSmart Antena , либо применение технологии кодирования dirty paper («грязная бумага»). Рассмотрим технологию dirty paper подробнее. Принцип ее действия основан на анализе текущего состояния радиоэфира и числа активных абонентов. Единственный (первый) абонент передает свои данные к базовой станции без кодирования, изменения своих данных, т.к. интерференции от других абонентов нет. Второй абонент будет кодировать, т.е. изменять энергию своего сигнала так чтобы не помешать первому и не подвергнуть свой сигнал влиянию от первого. Последующие абоненты, добавляемые в систему, также будут следовать этому принципу, и опираться на число активных абонентов и эффект, оказываемый передаваемыми ими сигналами.

Применение MIMO

Технология MIMO в последнее десятилетие является одним из самых актуальных способов увеличения пропускной способности и емкости беспроводных систем связи. Рассмотрим некоторые примеры использования MIMO в различных системах связи.

Стандарт WiFi 802.11n – один из наиболее ярких примеров использования технологии MIMO. Согласно ему он позволяет поддерживать скорость до 300 Мбит/сек. Причем предыдущий стандарт 802.11g позволял предоставлять лишь 50 Мбит/сек. Кроме увеличения скорости передачи данных, новый стандарт благодаря MIMO также позволяет обеспечить лучшие характеристики качества обслуживания в местах с низким уровнем сигнала. 802.11n используется не только в системах точка/многоточка (Point/Multipoint) – наиболее привычной нише использования технологии WiFi для организации LAN (Local Area Network), но и для организации соединений типа точка/точка которые используются для организации магистральных каналов связи со скоростью несколько сотен Мбит/сек и позволяющих передавать данные на десятки километров (до 50 км).

Стандарт WiMAX также имеет два релиза, которые раскрывают новые возможности перед пользователями с помощью технологии MIMO. Первый – 802.16e – предоставляет услуги мобильного широкополосного доступа. Он позволяет передавать информацию со скоростью до 40 Мбит/сек в направлении от базовой станции к абонентскому оборудованию. Однако MIMO в 802.16e рассматривается как опция и используется в простейшей конфигурации – 2х2. В следующем релизе 802.16m MIMO рассматривается как обязательная технология, с возможной конфигурацией 4х4. В данном случае WiMAX уже можно отнести к сотовым системам связи, а именно четвертому их поколению (за счет высокой скорости передачи данных), т.к. обладает рядом присущих сотовым сетям признаков: роуминг , хэндовер , голосовые соединения. В случае мобильного использования, теоретически, может быть достигнута скорость 100 Мбит/сек. В фиксированном исполнении скорость может достигать 1 Гбит/сек.

Наибольший интерес представляет использование технологии MIMO в системах сотовой связи. Данная технология находит свое применение, начиная с третьего поколения систем сотовой связи. Например, в стандартеUMTS , в Rel. 6 она используется совместно с технологией HSPA с поддержкой скоростей до 20 Мбит/сек, а в Rel. 7 – с HSPA+, где скорости передачи данных достигают 40 Мбит/сек. Однако в системах 3G MIMO так и не нашла широкого применения.

Системы , а именно LTE, также предусматривают использование MIMO в конфигурации до 8х8. Это в теории может дать возможность передавать данные от базовой станции к абоненту свыше 300 Мбит/сек. Также важным положительным моментом является устойчивое качество соединения даже на краю соты . При этом даже на значительном удалении от базовой станции, или при нахождении в глухом помещении будет наблюдаться лишь незначительное снижение скорости передачи данных.

Таким образом, технология MIMO находит применение практически во всех системах беспроводной передачи данных. Причем потенциал ее не исчерпан. Уже сейчас разрабатываются новые варианты конфигурации антенн, вплоть до 64х64 MIMO. Это в будущем позволит добиться еще больших скоростей передачи данных, емкости сети и спектральной эффективности.