À un moment donné, la connexion IR a disparu silencieusement et imperceptiblement, puis ils ont cessé d'utiliser Bluetooth pour l'échange de données. Et maintenant c'est au tour du Wi-Fi...
Un système multi-utilisateurs avec plusieurs entrées et sorties a été développé, permettant au réseau de communiquer avec plusieurs ordinateurs en même temps. Les créateurs affirment qu'en utilisant la même gamme d'ondes radio allouée au Wi-Fi, la vitesse d'échange peut être triplée.
Qualcomm Atheros a développé un système multi-utilisateurs à entrées/sorties multiples (MU-MIMO) qui permet au réseau de communiquer avec plusieurs ordinateurs en même temps. La société prévoit de commencer à démontrer la technologie au cours des prochains mois avant de commencer les livraisons aux clients au début de l'année prochaine.
Cependant, pour obtenir cette vitesse de transfert élevée, les utilisateurs devront mettre à niveau leurs ordinateurs et leurs routeurs réseau.
Par Protocole Wi-Fi, les clients sont servis de manière séquentielle - pendant un certain intervalle de temps, un seul appareil est utilisé pour transmettre et recevoir des informations - de sorte que seule une petite partie est utilisée bande passante réseaux.
L'accumulation de ces événements séquentiels crée une baisse du taux de change, puisque tout grande quantité les appareils se connectent au réseau.
Le protocole MU-MIMO (multi-user, multiple input, multiple output) assure la transmission simultanée d'informations à un groupe de clients, ce qui permet une utilisation plus efficace de la bande passante du réseau Wi-Fi disponible et accélère ainsi la transmission.
Qualcomm pense que de telles capacités seront particulièrement utiles dans les centres de conférence et les cybercafés où plusieurs utilisateurs se connectent au même réseau.
L'entreprise estime également qu'il s'agit non seulement d'augmenter la vitesse absolue, mais aussi de davantage de vitesse. utilisation efficace réseau et temps d'antenne pour prendre en charge le nombre croissant d'appareils, de services et d'applications connectés.
Qualcomm envisage de vendre des puces MU-Mimo aux fabricants de routeurs, points d'accès, smartphones, tablettes et autres appareils dotés de Prise en charge Wi-Fi. Les premières puces seront capables de gérer quatre flux de données simultanément ; le support technologique sera inclus dans les puces Atheros 802.11ac et processeurs mobiles Snapdragon 805 et 801. Une démonstration de la technologie aura lieu cette année, et les premières livraisons de puces sont prévues pour le 1er trimestre de l'année prochaine.
Eh bien, maintenant, si quelqu’un souhaite approfondir cette technologie, continuons…
MIMO(Multiple Input Multiple Output - entrées multiples sorties multiples) est une technologie utilisée dans systèmes sans fil ah communications (WIFI, WI-MAX, réseaux de communication cellulaire), qui peuvent améliorer considérablement l'efficacité spectrale du système, le taux de transfert de données maximal et la capacité du réseau. Le principal moyen d’obtenir les avantages ci-dessus consiste à transmettre des données de la source à la destination via plusieurs connexions radio, d’où le nom de la technologie. Examinons le contexte de ce problème et déterminons les principales raisons qui ont conduit à l'utilisation généralisée de la technologie MIMO.
Le besoin de connexions à haut débit offrant une qualité de service (QoS) élevée avec une tolérance aux pannes élevée augmente d'année en année. Ceci est grandement facilité par l'émergence de services tels que la VoIP (Voice over Internet Protocol), la vidéoconférence, la VoD (Video on Demand), etc. Cependant, la plupart technologies sans fil ne permettent pas de fournir aux abonnés un service de haute qualité en limite de la zone de couverture. Dans les systèmes de communication cellulaires et autres systèmes de communication sans fil, la qualité de la connexion, ainsi que la vitesse de transfert de données disponible, diminuent rapidement avec la distance par rapport à la station de base (BTS). Dans le même temps, la qualité des services diminue, ce qui conduit finalement à l'impossibilité de fournir des services en temps réel avec haute qualité sur toute la zone de couverture du réseau radio. Pour résoudre ce problème, vous pouvez essayer d'installer les stations de base le plus étroitement possible et d'organiser une couverture interne en tous lieux avec niveau faible signal. Cependant, cela nécessitera des coûts financiers importants, qui entraîneront à terme une augmentation du coût du service et une diminution de la compétitivité. Ainsi, pour résoudre ce problème, une innovation originale est nécessaire, utilisant si possible les technologies actuelles. gamme de fréquences et ne nécessite pas la construction de nouvelles installations de réseau.
Caractéristiques de la propagation des ondes radio
Afin de comprendre les principes de fonctionnement de la technologie MIMO, il est nécessaire de considérer les principes généraux de la propagation des ondes radio dans l'espace. Les ondes émises par divers systèmes radio sans fil dans la plage supérieure à 100 MHz se comportent à bien des égards comme des rayons lumineux. Lorsque les ondes radio rencontrent une surface pendant leur propagation, selon le matériau et la taille de l'obstacle, une partie de l'énergie est absorbée, une partie passe à travers et le reste est réfléchi. Le rapport entre les parts d'énergie absorbée, réfléchie et transmise est influencé par de nombreux facteurs externes, notamment la fréquence du signal. De plus, l'énergie du signal réfléchie et transmise peut changer la direction de sa propagation ultérieure et le signal lui-même est divisé en plusieurs ondes.
Le signal se propageant selon les lois ci-dessus de la source au récepteur, après avoir rencontré de nombreux obstacles, est divisé en plusieurs ondes dont une partie seulement atteint le récepteur. Chacune des ondes atteignant le récepteur forme ce que l'on appelle le chemin de propagation du signal. De plus, étant donné que différentes ondes sont réfléchies par différents nombres d'obstacles et passent distance différente, différents chemins ont des délais différents.
Dans des conditions urbaines denses, en raison d'un grand nombre d'obstacles tels que des bâtiments, des arbres, des voitures, etc., une situation se présente très souvent entre l'équipement d'abonné (MS) et les antennes station de base(BTS) pas de ligne de vue. Dans ce cas, la seule option pour que le signal atteigne le récepteur consiste à utiliser les ondes réfléchies. Cependant, comme indiqué ci-dessus, un signal réfléchi de manière répétée n’a plus l’énergie d’origine et peut arriver tardivement. Une difficulté particulière est également créée par le fait que les objets ne restent pas toujours immobiles et que la situation peut changer considérablement avec le temps. À cet égard, se pose le problème de la propagation des signaux par trajets multiples - l'un des problèmes les plus importants des systèmes de communication sans fil.
Propagation par trajets multiples : un problème ou un avantage ?
Pour lutter contre la propagation par trajets multiples des signaux, plusieurs diverses solutions. L'une des technologies les plus courantes est la diversité de réception. Son essence réside dans le fait que pour recevoir un signal, on utilise non pas une, mais plusieurs antennes (généralement deux, moins souvent quatre), situées à distance les unes des autres. Ainsi, le destinataire ne dispose pas d'une, mais de deux copies du signal transmis, arrivées de différentes manières. Cela permet de collecter plus d'énergie du signal d'origine, car les ondes reçues par une antenne peuvent ne pas être reçues par une autre et vice versa. De plus, les signaux arrivant hors phase sur une antenne peuvent arriver en phase sur une autre. Cette conception d'interface radio peut être appelée SIMO (Single Input Multiple Output), par opposition à la conception standard Single Input Single Output (SISO). L'approche inverse peut également être utilisée : lorsque plusieurs antennes sont utilisées pour l'émission et une pour la réception. Cela augmente également l'énergie totale du signal d'origine reçu par le récepteur. Ce circuit est appelé MISO (Multiple Input Single Output). Dans les deux systèmes (SIMO et MISO), plusieurs antennes sont installées du côté de la station de base, car mettre en œuvre la diversité d'antennes dans appareil mobile pour assez longue distance difficile sans augmenter la taille de l’équipement terminal lui-même.
À la suite d’un raisonnement plus poussé, nous arrivons au schéma MIMO (Multiple Input Multiple Output). Dans ce cas, plusieurs antennes sont installées pour l'émission et la réception. Cependant, contrairement aux schémas ci-dessus, ce schéma de diversité permet non seulement de lutter contre la propagation des signaux par trajets multiples, mais également d'obtenir des avantages supplémentaires. En utilisant plusieurs antennes pour l'émission et la réception, chaque paire d'antennes d'émission/réception peut se voir attribuer un chemin distinct pour transmettre des informations. Dans ce cas, la réception en diversité sera réalisée par les antennes restantes, et cette antenne servira également d'antenne supplémentaire pour d'autres voies de transmission. En conséquence, il est théoriquement possible d'augmenter le débit de transfert de données autant de fois que nécessaire. antennes supplémentaires sera utilisé. Cependant, une limitation importante est imposée par la qualité de chaque trajet radio.
Comment fonctionne MIMO
Comme indiqué ci-dessus, pour organiser la technologie MIMO, il est nécessaire d'installer plusieurs antennes du côté émission et réception. Généralement, un nombre égal d'antennes sont installées à l'entrée et à la sortie du système, car dans ce cas, c'est réalisé vitesse maximum transmission de données. Pour indiquer le nombre d'antennes en réception et en émission, ainsi que le nom de la technologie MIMO, la désignation « AxB » est généralement mentionnée, où A est le nombre d'antennes à l'entrée du système et B est à la sortie. Dans ce cas, le système signifie une connexion radio.
La technologie MIMO nécessite quelques modifications dans la structure de l'émetteur par rapport aux systèmes conventionnels. Considérons seulement l'une des façons possibles et les plus simples d'organiser la technologie MIMO. Tout d'abord, du côté émetteur, un diviseur de flux est nécessaire, qui divisera les données destinées à la transmission en plusieurs sous-flux à faible vitesse, dont le nombre dépend du nombre d'antennes. Par exemple, pour MIMO 4x4 et un débit de données d'entrée de 200 Mbit/s, le diviseur créera 4 flux de 50 Mbit/s chacun. Ensuite, chacun de ces flux doit être transmis via sa propre antenne. Généralement, les antennes d'émission sont installées avec une certaine séparation spatiale pour fournir autant plus grand nombre signaux secondaires résultant de réflexions. Dans l'un des moyens possibles Organisation de la technologie MIMO, le signal est transmis depuis chaque antenne avec une polarisation différente, ce qui permet de l'identifier dès la réception. Cependant, dans le cas le plus simple, chacun des signaux transmis s'avère être marqué par le support de transmission lui-même (délai, atténuation et autres distorsions).
Côté réception, plusieurs antennes reçoivent le signal de l'air radio. De plus, les antennes du côté réception sont également installées avec une certaine diversité spatiale, garantissant ainsi une réception en diversité, évoquée précédemment. Les signaux reçus arrivent sur des récepteurs dont le nombre correspond au nombre d'antennes et de voies de transmission. De plus, chacun des récepteurs reçoit les signaux de toutes les antennes du système. Chacun de ces additionneurs extrait du flux total l'énergie du signal uniquement du chemin dont il est responsable. Il le fait soit en fonction d'un attribut prédéterminé qui a été fourni à chacun des signaux, soit en analysant le retard, l'atténuation, le déphasage, c'est-à-dire ensemble de distorsions ou « empreintes digitales » du milieu de propagation. Selon le principe de fonctionnement du système (Bell Laboratories Layered Space-Time - BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC), etc.), le signal transmis peut être répété via certaine heure, ou transmis avec un léger retard via d'autres antennes.
Un phénomène inhabituel pouvant se produire dans un système MIMO est que le débit de données du système MIMO peut être réduit lorsqu'il existe une ligne de vue entre la source du signal et le récepteur. Ceci est principalement dû à une diminution de la gravité des distorsions dans l'espace environnant, qui marque chacun des signaux. En conséquence, il devient difficile de séparer les signaux à la réception et ils commencent à s’influencer mutuellement. Ainsi, plus la qualité de la connexion radio est élevée, moins les avantages du MIMO peuvent être obtenus.
MIMO multi-utilisateurs (MU-MIMO)
Le principe d'organisation des communications radio évoqué ci-dessus fait référence au soi-disant MIMO à utilisateur unique (SU-MIMO), où il n'y a qu'un seul émetteur et récepteur d'informations. Dans ce cas, l'émetteur et le récepteur peuvent clairement coordonner leurs actions, et en même temps, il n'y a aucun facteur de surprise lorsque de nouveaux utilisateurs peuvent apparaître à l'antenne. Ce schéma est tout à fait adapté aux petits systèmes, par exemple pour organiser la communication dans un bureau à domicile entre deux appareils. À leur tour, la plupart des systèmes, tels que WI-FI, WIMAX, les systèmes de communication cellulaire sont multi-utilisateurs, c'est-à-dire existe en eux centre à guichet unique et plusieurs objets distants, avec chacun desquels il est nécessaire d'établir une connexion radio. Ainsi, deux problèmes se posent : d'une part, la station de base doit transmettre un signal à plusieurs abonnés via le même système d'antennes (diffusion MIMO), et en même temps recevoir un signal via les mêmes antennes de plusieurs abonnés (MIMO MAC - Canaux d'accès multiples).
Dans le sens montant - de MS vers BTS, les utilisateurs transmettent leurs informations simultanément sur la même fréquence. Dans ce cas, une difficulté se pose pour la station de base : il faut séparer les signaux des différents abonnés. L'un des moyens possibles de résoudre ce problème est également la méthode de traitement linéaire, qui implique un codage préalable du signal transmis. Le signal original, selon cette méthode, est multiplié par une matrice composée de coefficients reflétant l'effet d'interférence des autres abonnés. La matrice est établie en fonction de la situation actuelle de la radio : le nombre d'abonnés, les vitesses de transmission, etc. Ainsi, avant l'émission, le signal est soumis à une distorsion inverse de celle qu'il rencontrera lors de l'émission radio.
En liaison descendante - dans le sens BTS vers MS, la station de base transmet des signaux simultanément sur le même canal à plusieurs abonnés à la fois. Cela conduit au fait que le signal transmis pour un abonné affecte la réception de tous les autres signaux, c'est-à-dire des interférences se produisent. Options possibles Pour lutter contre ce problème, il faut utiliser Smart Antena ou utiliser la technologie de codage sur papier sale. Examinons de plus près la technologie du papier sale. Le principe de son fonctionnement repose sur une analyse de l'état actuel des ondes radio et du nombre d'abonnés actifs. Le seul (premier) abonné transmet ses données à la station de base sans coder ni modifier ses données, car il n'y a aucune interférence des autres abonnés. Le deuxième abonné encodera, c'est-à-dire changez l'énergie de votre signal afin de ne pas interférer avec le premier et de ne pas exposer votre signal à l'influence du premier. Les abonnés ultérieurs ajoutés au système suivront également ce principe et seront basés sur le nombre d'abonnés actifs et l'effet des signaux qu'ils transmettent.
Application du MIMO
La technologie MIMO est l'une des technologies les plus populaires de la dernière décennie. méthodes actuelles augmenter le débit et la capacité des systèmes de communication sans fil. Examinons quelques exemples d'utilisation de MIMO dans divers systèmes de communication.
La norme WiFi 802.11n est l'une des plus exemples frappants utilisant la technologie MIMO. Selon lui, il permet de maintenir des débits allant jusqu'à 300 Mbit/s. De plus, la précédente norme 802.11g n’autorisait que 50 Mbit/s. En plus d'augmenter la vitesse de transfert de données, nouvelle norme grâce à MIMO il permet également de fournir meilleures caractéristiques qualité de service dans les endroits où le niveau de signal est faible. Le 802.11n est utilisé non seulement dans les systèmes point/multipoint (Point/Multipoint) - le créneau le plus courant pour utiliser la technologie WiFi pour organiser un LAN (Local Area Network), mais également pour organiser les connexions point/point utilisées pour organiser la communication de base. canaux à plusieurs débits de plusieurs centaines de Mbit/s et permettant la transmission de données sur des dizaines de kilomètres (jusqu'à 50 km).
La norme WiMAX comporte également deux versions qui introduisent de nouvelles fonctionnalités aux utilisateurs utilisant la technologie MIMO. Le premier, 802.16e, fournit des services haut débit mobile. Il permet de transmettre des informations à des vitesses allant jusqu'à 40 Mbit/s dans le sens de la station de base vers l'équipement de l'abonné. Cependant, MIMO dans 802.16e est considéré comme une option et est utilisé dans la configuration la plus simple - 2x2. Dans la prochaine version, le 802.16m MIMO est considéré comme une technologie obligatoire, avec une configuration 4x4 possible. Dans ce cas, le WiMAX peut déjà être classé comme système de communication cellulaire, à savoir sa quatrième génération (en raison de la vitesse de transfert de données élevée), car a un certain nombre de caractéristiques inhérentes réseaux cellulaires signes : itinérance, handover, connexions vocales. Quand utilisation mobile, en théorie, des vitesses de 100 Mbps peuvent être atteintes. En version fixe, le débit peut atteindre 1 Gbit/s.
L'utilisation de la technologie MIMO dans les systèmes est du plus grand intérêt. communications cellulaires. Cette technologie trouve son application à partir de la troisième génération de systèmes de communication cellulaire. Par exemple, dans la norme UMTS, dans Rel. 6, il est utilisé conjointement avec la technologie HSPA prenant en charge des vitesses allant jusqu'à 20 Mbit/s, et en Rel. 7 – avec HSPA+, où les taux de transfert de données atteignent 40 Mbit/s. Cependant, MIMO n’a pas encore été largement utilisé dans les systèmes 3G.
Les systèmes, notamment LTE, permettent également l'utilisation de MIMO dans des configurations jusqu'à 8x8. En théorie, cela peut permettre de transmettre des données de la station de base à l'abonné à un débit supérieur à 300 Mbit/s. Il est également important chose positive est une qualité de connexion stable même au bord de la cellule. Dans ce cas, même à une distance considérable de la station de base, ou lorsqu'elle est située dans une pièce éloignée, seule une légère diminution du taux de transfert des données sera observée.
Ainsi, Technologie MIMO trouve une application dans presque tous les systèmes transmission sans fil données. De plus, son potentiel n’est pas épuisé. De nouvelles options de configuration d'antenne sont déjà en cours de développement, jusqu'à 64x64 MIMO. Cela nous permettra d’atteindre à l’avenir des débits de données, une capacité de réseau et une efficacité spectrale encore plus élevés.
La technologie MIMO a joué un rôle majeur dans le développement du WiFi. Il y a quelques années, il était impossible d'imaginer d'autres appareils avec un débit de 300 Mbit/s et plus. L'émergence de nouvelles normes de communication à haut débit, par exemple 802.11n, est en grande partie due au MIMO.
En général, il convient de mentionner ici que lorsque nous parlons de technologie WiFi, nous entendons en réalité l'une des normes de communication, en particulier IEEE 802.11. Le WiFi est devenu une marque après l’émergence de perspectives alléchantes pour l’utilisation de la transmission de données sans fil. Vous pouvez en savoir un peu plus sur la technologie Wi-Fi et la norme 802.11 dans.
Qu'est-ce que la technologie MIMO ?
Pour donner la définition la plus simple possible, alors MIMO est une transmission de données multi-flux. L'abréviation peut être traduite de l'anglais par « plusieurs entrées, plusieurs sorties ». Contrairement à son prédécesseur (SingleInput/SingleOutput), dans les appareils prenant en charge MIMO, le signal est diffusé sur un canal radio en utilisant non pas un, mais plusieurs récepteurs et émetteurs. Lors de la désignation caractéristiques techniques Appareils Wi-FiÀ côté de l'abréviation, leur numéro est indiqué. Par exemple, 3x2 signifie 3 émetteurs de signaux et 2 antennes de réception.
En plus, MIMO utilise le multiplexage spatial. Derrière ce nom terrifiant se cache la technologie de transmission simultanée de plusieurs paquets de données sur un seul canal. Grâce à cette « densification » du canal, son débit peut être doublé, voire plus.
MIMO et Wi-Fi
Avec la popularité croissante de la transmission de données sans fil Connexions Wi-Fi, bien sûr, les exigences en matière de vitesse ont augmenté. Et c'est la technologie MIMO et d'autres développements qui l'ont prise comme base et qui ont permis d'augmenter le débit plusieurs fois. Le développement du WiFi suit la voie du développement des normes 802.11 - a, b, g, n, etc. Ce n’est pas pour rien que nous avons évoqué l’émergence de la norme 802.11n. Multiple Input Multiple Output est son composant clé, qui permet d'augmenter la vitesse du canal d'une connexion sans fil. de 54 Mbit/s à plus de 300 Mbit/s.
La norme 802.11n vous permet d'utiliser soit une largeur de canal standard de 20 MHz, soit une ligne haut débit de 40 MHz avec un débit plus élevé. Comme mentionné ci-dessus, le signal est réfléchi plusieurs fois, utilisant ainsi plusieurs flux sur un seul canal de communication.
Grâce à cela, l'accès Internet basé sur le WiFi permet désormais non seulement de surfer, de consulter ses e-mails et de communiquer dans ICQ, mais également de jouer à des jeux en ligne, de vidéo en ligne, de communiquer sur Skype et d'autres trafics « lourds ».
La nouvelle norme utilise également la technologie MIMO.
Problèmes d'utilisation de MIMO en WIFI
A l'aube de la technologie, il était difficile de combiner les appareils, travailler avec et sans le support MIMO. Cependant, ce n'est plus aussi pertinent maintenant - presque tous les fabricants d'équipements sans fil qui se respectent l'utilisent dans leurs appareils.
En outre, l’un des problèmes liés à l’avènement de la technologie de transmission de données utilisant plusieurs récepteurs et plusieurs émetteurs était le prix de l’appareil. Cependant, ici l'entreprise a fait une véritable révolution des prix. Elle a non seulement réussi à établir la production d'équipements sans fil avec le support MIMO, mais elle l'a également fait à des prix très abordables. Regardez, par exemple, le prix d'un forfait d'entreprise typique - (station de base), (côté client). Et dans ces appareils, il ne s’agit pas seulement de MIMO, mais d’améliorations propriétaires. technologie airMax basé sur cela.
Le seul problème qui reste est l'augmentation du nombre d'antennes et d'émetteurs (actuellement un maximum de 3) pour les appareils avec PoE. Il est difficile d’alimenter une conception plus gourmande en énergie, mais là encore, Ubiquiti fait des progrès constants dans cette direction.
Technologie AirMAX
Ubiquiti Networks est un leader reconnu dans le développement et la mise en œuvre de technologies WiFi innovantes, dont MIMO. C'est sur cette base qu'Ubiquiti a développé et breveté la technologie Air Max. Son essence est que la réception et la transmission d'un signal par plusieurs antennes sur un canal sont ordonnées et structurées par le protocole TDMA avec accélération matérielle : les paquets de données sont séparés en créneaux horaires distincts, les files d'attente de transmission sont coordonnées.
Cela vous permet d'étendre la capacité du canal et d'augmenter le nombre d'abonnés connectés sans perte de qualité de communication. Cette décision efficace, facile à utiliser et, surtout, peu coûteux. Contrairement aux équipements similaires utilisés dans les réseaux WiMAX, les équipements d'Ubiquiti Networks dotés de la technologie AirMAX sont proposés à un prix agréable.
site web
Dans cette revue, nous examinerons équipement sans fil d'ASUS, qui prend en charge le mode MIMO (Multiple Input Multiple Output). Selon l'entreprise (plus précisément, à en juger par les inscriptions sur les boîtes), cet équipement sans fil permet d'atteindre des vitesses de communication allant jusqu'à 100 Mbit/s. Nous découvrirons dans cette revue si cela est vrai.
Adaptateur Cardbus sans fil ASUS WL-106gM
Contenu de la livraison :
- Adaptateur sans fil
- Disque avec instructions et logiciels pour système d'exploitation Windows
- Brèves instructions pour l'installation et le fonctionnement en 5 langues dont le russe
Il y a 2 indicateurs sur l'adaptateur sans fil : un indicateur d'état de connexion sans fil et un indicateur d'activité.
Bloc externe dans lequel se trouvent les antennes Communication sans fil, a b Ôépaisseur plus importante, dont il faut tenir compte lors de l'utilisation de plusieurs emplacements Cardbus situés les uns sur les autres.
Spécification:
- Interface : Cardbus
- Vitesses prises en charge :
IEEE 802.11b : 1, 2, 5,5, 11 Mbit/s
IEEE 802.11g : 6, 9, 12,18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s
MIMO : 240 Mbit/s - Puissance de sortie:
14-16 dBm en mode IEEE 802.11g
19-20 dBm en mode IEEE 802.11b - Antennes : 3 intégrées
- Sensibilité du récepteur :
11 Mbit/s : -88 dBm
54 Mbit/s : -76 - -79 dBm - Sécurité:
WEP : 64/128 bits
WPA/WPA2 : EAP-PEAP, EAP-TLS, EAP-TTLS, EAP-LEAP
WPA-PSK/WPA2-PSK : oui
La documentation de l'adaptateur sans fil ne dit rien sur la mise en œuvre de la technologie MIMO. Le site Web ASUS rapporte que le trafic entre les appareils MIMO est transmis en plusieurs flux (apparemment en utilisant plusieurs canaux), et ces flux sont transmis en utilisant différentes antennes.
Configuration de l'adaptateur sans fil :
Considéré adaptateur sans fil peut être configuré à l'aide de l'utilitaire de configuration ou de l'utilitaire Windows XP Windows Zero Config (WZC) standard. Des captures d'écran de l'utilitaire de configuration de l'adaptateur sans fil sont présentées ci-dessous
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Les paramètres de l'adaptateur sans fil ne vous permettent pas de basculer entre les modes (IEEE 802.11b/IEEE 802.11g/MIMO) ou de sélectionner la vitesse de connexion. L'adaptateur sans fil prend en charge le cryptage WPA et WPA2 à l'aide des algorithmes AES ou TKIP (l'algorithme de cryptage spécifique est sélectionné dans les paramètres sans fil).
Routeur sans fil ASUS WL-566gM
Fonctionnalité : routeur NAT, point sans fil Accès MIMO, rétrocompatible avec les normes IEEE 802.11g et IEEE 802.11b, switch 4 ports avec détection automatique de polarité sur les ports (Auto MDI/MDI-X).
Apparence
Les indicateurs suivants sont situés à l'avant du routeur :
- Indicateur d'alimentation
- Indicateur d'activité connexions sans fil
- Un indicateur d'activité pour chacun des 4 ports LAN
- Indicateur d'activité du port WAN
Au dos du routeur se trouvent :
- Câble d'alimentation
- Clé EZSetup
- Touche de réinitialisation
- Port WAN RJ-45
- 4 ports LAN
- 3 antennes fixes
Vue de l'intérieur
La carte principale de l'appareil est entièrement cachée sous un écran métallique soudé, il n'est donc pas possible de savoir sur quels microcircuits cet appareil est basé sans conséquences irréversibles.
Contenu de la livraison :
- Le routeur lui-même
- Cordon de brassage RJ-45 - RJ-45 d'environ 1,5 mètres de long
- PSU 5V, 2A avec une longueur de cordon d'environ 1,5 mètres
- Guide installation rapide et configuration en 5 langues, dont le russe
- Disque avec documentation et utilitaires
Spécification:
| cadre | le plastique, l'installation horizontale ou l'accrochage au mur sont autorisés | |||
| exécution | Intérieur | |||
| segment filaire | ||||
| BLÊME | taper | Ethernet rapide | ||
| nombre de ports | 1 | |||
| MDI/MDI-X automatique | Oui | |||
| types de connexions prises en charge | adresse IP fixe | Oui | ||
| IP dynamique | Oui | |||
| PPPoE | Oui | |||
| PPTP | Oui | |||
| L2TP | Non | |||
| IPSec | Non | |||
| Réseau local | nombre de ports | 4 | ||
| MDI/MDI-X automatique | Oui | |||
| blocage manuel des interfaces | Non | |||
| possibilité de définir manuellement la taille du MTU | oui, mais seulement si vous utilisez une connexion PPPoE | |||
| Segment sans fil | ||||
| antenne | quantité | 3 | ||
| taper | dipôle externe | |||
| possibilité de remplacer le type d'antenne/connecteur | Non | |||
| réglage forcé du numéro d'antenne de travail | Non | |||
| normes et vitesses prises en charge | 802.11b | CCK (11 Mbit/s, 5,5 Mbit/s), DQPSK (2 Mbit/s) DBPSK (1 Mbit/s) | ||
| 802.11g | OFDM : 54, 48, 36, 18, 12, 11, 9, 6 Mbit/s | |||
| Région/Nombre de chaînes | Europe/13 | |||
| Extensions du protocole 802.11g | oui, MIMO | |||
| possibilité de réglage manuel de la vitesse | oui, en plus des vitesses standards pour IEEE 802.11b et IEEE 802.11g, vous pouvez choisir : 72, 84, 96, 108, 126, 144, 168, 192, 216, 240 Mbit/s | |||
| puissance de sortie | (maximum?) | 20 dBm | ||
| 802.11b à 11 Mbit/s | 19-20 dBm | |||
| 802.11g à 54 Mbit/s | 14-14 dBm | |||
| sensibilité du récepteur | 802.11b à 11 Mbit/s | ?? | ||
| 802.11g à 54 Mbit/s | ?? | |||
| travailler avec un autre point d'accès | Prise en charge WDS (pont) | Non | ||
| Prise en charge WDS + AP | Non | |||
| capacité à travailler en mode client | Non | |||
| répéteur sans fil | Non | |||
| sécurité | blocage du SSID de diffusion | Oui | ||
| liaison aux adresses MAC | Oui | |||
| WEP | 64/128 bits | |||
| WPA | 802.1x, AES et/ou TKIP | |||
| WPA-PSK (clé pré-partagée) | AES et/ou TKIP | |||
| 802.1x (via rayon) | Non | |||
| fonctionnalités supplémentaires utilisant Radius | Non | |||
| caractéristiques principales | ||||
| configuration de l'appareil et configuration du client | administration | Interface Web | Oui | |
| Interface WEB via SSL | Non | |||
| propre utilitaire | Non | |||
| telnet | Non | |||
| chut | Non | |||
| Port COM | Non | |||
| SNMP | Non | |||
| possibilité de sauvegarder et de charger la configuration | Oui | |||
| serveur DHCP intégré | Oui | |||
| Prise en charge UPnP | Oui | |||
| méthode d'organisation de l'accès à Internet | Traduction d'adresses réseau (technologie NAT) | Oui | ||
| Capacités NAT | NAT un à plusieurs (standard) | Oui | ||
| NAT un à un | Non | |||
| possibilité de désactiver NAT (fonctionner en mode routeur) | Non | |||
| Serveurs VPN intégrés | IPSec | Non | ||
| PPTP | Non | |||
| L2TP | Non | |||
| Mise en forme du trafic (limitation du trafic) | Oui | |||
| DNS | serveur DNS intégré (relais DNS) | Oui | ||
| prise en charge du DNS dynamique | oui, 3 serveurs prédéfinis | |||
| horloge interne | présent, le réglage manuel de l'heure n'est pas possible | |||
| synchronisation de l'horloge | oui, NTP - l'adresse du serveur NTP peut être définie manuellement | |||
| utilitaires intégrés | Ping ICMP | Non | ||
| traceroute | Non | |||
| résoudre | Non | |||
| journalisation des événements | Oui, événements système, pare-feu | |||
| journalisation de l'exécution des règles de pare-feu | Oui | |||
| méthodes de stockage | à l'intérieur de l'appareil | Oui | ||
| sur un serveur Syslog externe | Non | |||
| envoi par email | Non | |||
| Routage | ||||
| statique (définition manuelle des enregistrements) | Non! | |||
| routage dynamique | Non | |||
| filtres intégrés et capacités de pare-feu | ||||
| Prise en charge de SPI (Stateful Packet Inspection) | oui, mais sans possibilité de l'utiliser dans le règlement | |||
| disponibilité des filtres/pare-feu | sur le segment LAN-WAN | oui, mais uniquement dans le sens LAN->WAN | ||
| sur le segment WLAN-WAN | oui, combiné avec LAN-WAN | |||
| sur le segment LAN-WLAN | Non | |||
| types de filtres | y compris SPI | Non | ||
| par adresse MAC | Non | |||
| par adresse IP source | Oui | |||
| par adresse IP de destination | Non | |||
| selon le protocole | oui, TCP/UDP/IP | |||
| par port source | Non | |||
| par port de destination | oui, y compris par gamme | |||
| référence temporelle | oui, une seule liaison pour toutes les règles à la fois | |||
| par URL | Oui | |||
| par domaine | oui (combiné avec l'URL) | |||
| travailler avec les services de liste de blocage d'URL | Non | |||
| type d'action | permettre | Non | ||
| refuser | Oui | |||
| enregistrer | Non | |||
| prise en charge d'applications spéciales (netmeeting, quicktime, etc.) | Non | |||
| Serveurs virtuels | possibilité de créer | Oui | ||
| définition de différents ports publics/privés pour le serveur virtuel | Oui | |||
| possibilité de définir DMZ | Oui | |||
| façonnage du trafic | ||||
| types de mise en forme |
limitation du général trafic sortant | Non | ||
| limitation du général trafic entrant | Non | |||
| limiter le trafic entrant par critères | Oui | |||
| limiter le trafic sortant par critères | Oui | |||
| critères pour spécifier une règle de restrictions |
interface src réseau local/wan | Non | ||
| interface dst lan/wan | Non | |||
| adresse IP/plage src | Non | |||
| adresse IP/plage d'heure d'été | oui, uniquement pour la politique de téléchargement et uniquement pour une adresse IP | |||
| protocole src | Non | |||
| protocole d'heure d'été | Non | |||
| port/plage src | oui, juste un port, uniquement pour la politique de téléchargement | |||
| port/plage d'heure d'été | oui, juste un port, uniquement pour la politique de téléchargement | |||
| référence temporelle | Non | |||
| nutrition | ||||
| Type de bloc d'alimentation | externe, 5VDC, 2A | |||
| Prise en charge 802.1af (PoE) | Non | |||
| Informations Complémentaires | ||||
| version du firmware | 1.0.1.5 | |||
| dimensions | 214 × 175 × 36 mm | |||
| poids | 500 g (sans alimentation) | |||
Le site Web d'ASUS indique que l'appareil a été développé à l'aide des développements préliminaires de la nouvelle norme sans fil IEEE 802.11n (pré-IEEE 802.11n) - cette norme n'a pas encore été adoptée, mais elle sera rétrocompatible avec les normes IEEE 802.11b\g.
Configuration:
Pour configurer le routeur, vous pouvez utiliser soit l'interface WEB, soit utiliser l'utilitaire du système d'exploitation Windows fourni sur le CD fourni avec l'appareil.
Des captures d'écran de l'interface de configuration WEB sont affichées.
Interface WEB de cet appareil pour la plupart des paramètres et apparence similaire à l'interface WEB routeurs sans fil ASUS WL-520G et ASUS WL-550gE, que nous avons examinés dans les critiques précédentes.
Examinons certains aspects de la configuration...
L'appareil vous permet de régler manuellement la vitesse connexion sans fil. Dans ce cas, la vitesse de connexion de l'adaptateur sans fil sera égale à la vitesse spécifiée ici.
Les paramètres des règles de pare-feu vous permettent de filtrer uniquement le trafic sortant par Protocoles TCP, UDP ou IP. Dans ce cas, le filtrage est effectué par la plage de ports de destination et l'adresse IP de la source du paquet, ce qui réduit considérablement la flexibilité de configuration de l'appareil. Il est possible de définir un calendrier pour le pare-feu, mais le calendrier s'applique à toutes les règles de filtrage du trafic à la fois - il n'est pas possible de définir un calendrier pour chaque règle spécifique.
Les politiques de gestion du trafic sont complètement identiques à celles utilisées dans l'appareil ASUS WL-550gE que nous avons examiné précédemment.
Le client PPTP de l'appareil vous permet de vous connecter à un serveur PPTP en utilisant l'authentification PAP, CHAP, MSCHAP et MSCHAPv2, et vous permet également d'utiliser le cryptage MPPE. Cependant, lors de la connexion à un serveur PPTP, la connexion avec le segment WAN du réseau du routeur est perdue : tout le trafic sortant via le port WAN est dirigé vers le serveur PPTP. Il convient de considérer que la connexion à un serveur PPTP n'est possible que s'il se trouve dans le même segment de réseau de routeur que l'interface WAN de l'appareil, puisque son adresse (adresse du serveur PPTP) est indiquée dans le champ « passerelle par défaut » " (Passerelle par défaut ). Ce qui m'a vraiment attristé, c'est que l'appareil ne vous permet pas de définir des entrées statiques dans la table de routage - cette fonctionnalité n'est pas présente dans l'appareil en tant que telle.
De plus, les paramètres de l'appareil ne vous permettent pas de désactiver complètement la communication sans fil.
En plus de l'interface WEB, l'appareil peut être configuré à l'aide du programme EZSetup - ce programme conçu comme un assistant étape par étape qui vous permet de configurer les paramètres de l'appareil et la sécurité sans fil en moins d'une minute. Après avoir démarré le programme, pour activer cette fonctionnalité, vous devez appuyer sur le bouton EZSetup situé à l'arrière de l'appareil. Plus des informations détaillées Vous pouvez découvrir le fonctionnement du programme dans la revue dédiée à l'appareil ASUS WL-520G.
Test de performance
Test du segment sans fil :
Pour tester les performances du segment sans fil, un système sans fil Adaptateur ASUS WL-106gM, que nous avons examiné au début cette revue. Cet adaptateur sans fil prend en charge la technologie MIMO compatible avec cet appareil.
Certaines informations sur les principes d'amélioration des performances des réseaux sans fil peuvent être obtenues à partir de critiques précédemment publiées sur notre site Web :
- Méthodes pour augmenter les performances des réseaux Wi-Fi sans fil, première partie : rafale, compression, trames rapides, concaténation
- Méthodes pour augmenter les performances des réseaux Wi-Fi sans fil, deuxième partie : Turbo dynamique/statique
Les tests suivants ont été effectués :
- Test "point d'accès - adaptateur Cardbus sans fil, mode MIMO"
Légende:
- Cardbus - adaptateur Cardbus sans fil ASUS WL-106gM
- AP - point d'accès sur le routeur ASUS WL-566gM (lorsque le trafic passe du point d'accès ou vers le point d'accès, l'ordinateur du segment LAN de l'appareil sert de générateur de trafic)
Test "point d'accès - adaptateur Cardbus"— le trafic était acheminé entre l'adaptateur Cardbus ASUS WL-106gM en question et l'ordinateur dans le segment LAN du point d'accès sur le routeur ASUS WL-566gM. Les tests ont été effectués en mode MIMO, puisque ni l'adaptateur sans fil en question ni le point d'accès ne permettent de sélectionner les modes de communication sans fil utilisés. La distance entre les points ne dépassait pas 5 mètres.
Vitesses maximales : 95,61 Mbps. Comme le montre le schéma, l'équipement sans fil en question présente en réalité des caractéristiques de vitesse très élevées, comparables aux vitesses des réseaux filaires.
Test des segments filaires— les tests ont été effectués en utilisant cette méthode
Vitesse maximale : 90,24 Mbps - vitesse donnée s'est avéré encore inférieur à celui obtenu lors des tests sans fil. Pour une raison quelconque, la vitesse du trafic dans le sens LAN->WAN est bien inférieure à celle dans le sens opposé - cela est peut-être dû au fait que le filtrage du trafic est effectué uniquement dans ce sens.
Connexion PPTP, cryptage MPPE 128 bits
Lors de l'utilisation d'une connexion PPTP avec le cryptage MPPE activé, la répartition de la vitesse a légèrement changé. Ce qui est surprenant, c'est que même si la plupart des débits ont baissé (de ~90 Mbit/s à ~40-50 Mbit/s), certains débits, au contraire, ont même augmenté (vitesse dans le sens LAN->WAN). Vitesse maximale : 62,21 Mbps.
Test NetPIPE
Vitesse maximale : 86,17 Mbps. Il n'y a aucune anomalie dans les graphiques.
Façonnage du trafic :
L'appareil permet de façonner le trafic selon des critères, mais la liste de ces critères est trop petite pour permettre une utilisation flexible de la mise en forme du trafic.
Étant donné qu'une mise en forme du trafic complètement similaire est implémentée dans l'appareil ASUS WL-550gE, que nous avons examiné plus tôt, nous tirerons sa description de la revue dédiée à cet appareil.
Pour le trafic entrant, la liste des critères est limitée à l'adresse IP de l'ordinateur de destination et au port de destination ; la plage de ports ne peut pas être spécifiée. De plus, lors de la définition des règles pour le trafic entrant, le champ d'adresse IP peut être laissé vide - la largeur de canal spécifiée sera alors divisée entre tous les clients utilisant le port correspondant pour le transfert de données.
Pour le trafic sortant, la liste est limitée au port de destination uniquement. Dans les deux types de mise en forme, la bande passante minimale et maximale est spécifiée (fixée en kbit/s), dans nos tests ce sera la bande passante maximale qui apparaîtra principalement, puisque valeur minimum utilisé uniquement lors de la division de la bande passante entre plusieurs règles de mise en forme avec une largeur de canal totale limitée.
Tout d'abord, voyons dans quelle mesure la largeur réelle du canal correspond à celle donnée.
Pour le trafic entrant :
| 500 | 475,402 |
| 1000 | 916,186 |
| 2000 | 1 543,729 |
| 5000 | 3 737,138 |
| 10000 | 5 390,948 |
| 30000 | 14 219,603 |
| 50000 | 38 854,207 |
| 75000 | 68 679.430 |
Comme le montre le tableau, la vitesse de circulation diffère assez sensiblement de celle spécifiée. Dans un certain nombre de tests, les vitesses diffèrent de plus de 2 fois.
Pour le trafic sortant :
| Largeur de canal spécifiée (kbit/s) | Largeur réelle du canal (mesurée à l'aide de Chariot NetIQ, trafic TCP), kbit/s (1 kbit/s = 1 024 bit/s) | Conclusions :
Sur vos doigts à propos de MIMO.
Imaginons que l'information soit des personnes, que le modem et la station de base de l'opérateur soient deux villes entre lesquelles il existe un seul chemin, et que l'antenne soit une gare. Nous transporterons des personnes dans un train qui, par exemple, ne peut transporter qu'une centaine de personnes. La capacité entre ces villes sera limitée, car... le train ne peut transporter qu'une centaine de personnes à la fois.
Afin que 200 personnes puissent arriver simultanément dans une autre ville, une deuxième voie est construite entre les villes et le deuxième train est lancé simultanément avec le premier, doublant ainsi le flux de personnes. La technologie MIMO fonctionne exactement de la même manière : en substance, nous doublons simplement le nombre de flux. Le nombre de flux est déterminé par la norme MIMO, deux flux - MIMO 2x2, quatre flux - MIMO 4x4, etc. Pour transmettre des données sur Internet, que ce soit 4G LTE ou WiFi, on utilise généralement aujourd'hui la norme MIMO 2x2. Pour recevoir un double flux en même temps, vous en aurez besoin de deux antennes conventionnelles ou, par analogie, deux stations, ou, pour économiser de l'argent, une antenne MIMO, comme s'il s'agissait d'une seule station avec deux plates-formes. Autrement dit, une antenne MIMO est composée de deux antennes à l’intérieur d’une seule.
Une antenne panneau MIMO peut littéralement avoir deux ensembles d'éléments rayonnants ( "patchs") dans un bâtiment ( par exemple, quatre patchs fonctionnent en polarisation verticale, les quatre autres en polarisation horizontale, soit un total de huit patchs). Chaque poste est connecté à sa propre prise.
Ou il peut avoir un ensemble de patchs mais avec une alimentation à deux ports (orthogonale), de sorte que les éléments d'antenne sont alimentés avec un déphasage de 90 degrés, puis chaque patch fonctionnera simultanément en polarisation verticale et horizontale.
Dans ce cas, un jeu de patchs sera connecté à deux prises à la fois : ce sont les antennes MIMO vendues dans notre boutique en ligne.
Plus de détails
La diffusion mobile du flux numérique LTE est directement liée aux nouveaux développements de la 4G. En analysant un réseau 3G, vous constaterez que sa vitesse de transfert de données est 11 fois inférieure à celle de la 4G. Cependant, la vitesse de réception et de transmission des données LTE est souvent Mauvaise qualité. Cela est dû à un manque de puissance ou de niveau de signal que le modem 4G LTE reçoit de la station. Pour améliorer considérablement la qualité de la diffusion de l'information, des antennes 4G MIMO sont introduites.
Les antennes modifiées, par rapport aux systèmes de distribution de données conventionnels, ont un circuit émetteur différent. Par exemple, un diviseur de flux numérique est nécessaire pour distribuer les informations en flux à faible vitesse, dont le nombre est lié au nombre d'antennes. Si la vitesse du flux entrant est d'environ 200 mégabits par seconde, deux flux seront créés, tous deux à 100 mégabits par seconde. Chaque flux doit être diffusé via une antenne distincte. La polarisation de l'onde radio émise depuis chacune des deux antennes sera différente afin de décrypter les données lors de la réception. Afin de maintenir la vitesse de transmission des données, l'appareil de réception doit également disposer de deux antennes de réception de polarisations différentes.
Avantages du MIMO
MIMO est la distribution de plusieurs flux d'informations à la fois sur un seul canal, suivi de leur passage à travers une ou plusieurs antennes avant d'atteindre des dispositifs de réception indépendants pour diffuser des ondes radio. Cela vous permet d'améliorer considérablement le débit du signal sans recourir à l'extension de la bande passante.
Lors de la diffusion d'ondes radio, le flux numérique du canal radio s'estompe de manière sélective. Cela peut être remarqué si vous êtes entouré d'immeubles urbains de grande hauteur, si vous conduisez à grande vitesse ou si vous vous éloignez d'une zone pouvant être atteinte par les ondes radio. Pour résoudre ce problème, une antenne MIMO a été créée, capable de diffuser des informations sur plusieurs canaux avec un léger retard. Les informations sont pré-codées puis restituées au destinataire. En conséquence, non seulement la vitesse de distribution des données augmente, mais la qualité du signal s'améliore également considérablement.
À sa manière caractéristique de conception Les antennes LTE sont divisées en antennes ordinaires et à deux récepteurs (MIMO). Un système de distribution de signal conventionnel permet d'atteindre une vitesse ne dépassant pas 50 mégabits par seconde. MIMO permet d'augmenter la vitesse de transmission du signal de plus de deux fois. Ceci est réalisé en installant simultanément plusieurs antennes dans le boîtier, situées à une légère distance les unes des autres.
La réception et la distribution simultanées du flux numérique par les antennes jusqu'au destinataire s'effectuent via deux câbles indépendants. Cela vous permet d'augmenter considérablement les paramètres de vitesse. MIMO a été utilisé avec succès dans les systèmes sans fil tels que le WiFi, ainsi que dans les réseaux cellulaires et WiMAX. L'utilisation de cette technologie, qui comporte généralement deux entrées et deux sorties, permet d'améliorer les qualités spectrales des systèmes WiFi, WiMAX, 4G/LTE et autres, d'augmenter la vitesse de transmission des informations et la capacité du flux de données. Les avantages énumérés sont réalisables grâce à la transmission de données depuis la 4G Antennes MIMO au destinataire via plusieurs connexions sans fil. C'est de là que vient le nom de cette technologie (Multiple Input Multiple Output - entrées multiples et sorties multiples).
. Où MIMO est-il utilisé ?
MIMO a rapidement gagné en popularité en augmentant la capacité et le débit des protocoles de transfert de données tels que le WiFi. Nous pouvons considérer la norme WiFi 802.11n comme le cas d’utilisation le plus populaire du MIMO. Grâce à la technologie de communication MIMO, ce protocole WiFi atteint des vitesses supérieures à 300 Mégabits par seconde.
En plus d'accélérer le flux d'informations, réseau sans fil grâce au MIMO, il a reçu des caractéristiques améliorées en termes de qualité de transmission des données, même dans les endroits où le niveau du signal de réception est assez faible. Merci WiMAX nouvelle technologie a eu la possibilité de diffuser des données à des vitesses allant jusqu'à 40 mégabits par seconde.
La norme 4G (LTE) peut utiliser MIMO avec une configuration allant jusqu'à 8x8. Théoriquement, cela permettra de diffuser un flux numérique de la station principale vers le destinataire à une vitesse supérieure à 300 Mégabits par seconde. Un autre point intéressant de l'utilisation nouveau système est une connexion stable et de haute qualité, observée même à la limite de la cellule.
Cela signifie que même à une distance significative de la gare, ainsi que lorsqu'elle est située dans une pièce aux murs épais, seule une légère diminution des caractéristiques de vitesse sera remarquée. MIMO peut être utilisé dans presque tous les systèmes de communication sans fil. Il convient de noter que le potentiel de ce système est inépuisable.
Ils recherchent constamment des moyens de développer de nouvelles configurations d'antennes MIMO, par exemple jusqu'à 64x64. Dans un futur proche, cela permettra d'améliorer encore l'efficacité des indicateurs spectraux, d'augmenter la capacité des réseaux et la vitesse de transmission des informations.
MIMO(Multiple Input Multiple Output - multiple input multiple output) est une technologie utilisée dans les systèmes de communication sans fil (WIFI, réseaux de communication cellulaire), qui peut améliorer considérablement l'efficacité spectrale du système, le taux de transfert de données maximal et la capacité du réseau. Le principal moyen d’obtenir les avantages ci-dessus consiste à transmettre des données de la source à la destination via plusieurs connexions radio, d’où le nom de la technologie. Examinons le contexte de ce problème et déterminons les principales raisons qui ont conduit à l'utilisation généralisée de la technologie MIMO.
Le besoin de connexions à haut débit offrant une qualité de service (QoS) élevée avec une tolérance aux pannes élevée augmente d'année en année. Ceci est grandement facilité par l'émergence de services tels que VoIP (), VoD (), etc. Cependant, la plupart des technologies sans fil ne permettent pas de fournir aux abonnés un service de haute qualité en limite de la zone de couverture. Dans les systèmes de communication cellulaires et autres systèmes de communication sans fil, la qualité de la connexion, ainsi que la vitesse de transfert de données disponible, diminuent rapidement avec la distance du (BTS). Dans le même temps, la qualité des services diminue également, ce qui conduit finalement à l'impossibilité de fournir des services en temps réel de haute qualité sur toute la zone de couverture radio du réseau. Pour résoudre ce problème, vous pouvez essayer d'installer des stations de base aussi densément que possible et organiser une couverture interne dans tous les endroits où le niveau de signal est faible. Cependant, cela nécessitera des coûts financiers importants, qui entraîneront à terme une augmentation du coût du service et une diminution de la compétitivité. Ainsi, pour résoudre ce problème, il faut une innovation originale qui, si possible, utilise la gamme de fréquences actuelle et ne nécessite pas la construction de nouvelles installations de réseau.
Caractéristiques de la propagation des ondes radio
Afin de comprendre les principes de fonctionnement de la technologie MIMO, il est nécessaire de considérer les principes généraux dans l’espace. Les ondes émises par divers systèmes radio sans fil dans la plage supérieure à 100 MHz se comportent à bien des égards comme des rayons lumineux. Lorsque les ondes radio rencontrent une surface pendant leur propagation, selon le matériau et la taille de l'obstacle, une partie de l'énergie est absorbée, une partie passe à travers et le reste est réfléchi. Le rapport entre les parts d'énergie absorbée, réfléchie et transmise est influencé par de nombreux facteurs externes, notamment la fréquence du signal. De plus, l'énergie du signal réfléchie et transmise peut changer la direction de sa propagation ultérieure et le signal lui-même est divisé en plusieurs ondes.
Le signal se propageant selon les lois ci-dessus de la source au récepteur, après avoir rencontré de nombreux obstacles, est divisé en plusieurs ondes dont une partie seulement atteint le récepteur. Chacune des ondes atteignant le récepteur forme ce que l'on appelle le chemin de propagation du signal. De plus, étant donné que différentes ondes sont réfléchies par différents nombres d'obstacles et parcourent des distances différentes, des chemins différents ont des chemins différents.
Dans des environnements urbains denses, en raison d'un grand nombre d'obstacles tels que des bâtiments, des arbres, des voitures, etc., il arrive très souvent qu'il n'y ait pas de visibilité directe entre le MS et les antennes des stations de base (BTS). Dans ce cas, la seule option pour que le signal atteigne le récepteur consiste à utiliser les ondes réfléchies. Cependant, comme indiqué ci-dessus, un signal réfléchi de manière répétée n’a plus l’énergie d’origine et peut arriver tardivement. Une difficulté particulière est également créée par le fait que les objets ne restent pas toujours immobiles et que la situation peut changer considérablement avec le temps. Cela soulève un problème – l’un des problèmes les plus importants des systèmes de communication sans fil.
Propagation par trajets multiples : un problème ou un avantage ?
Plusieurs solutions différentes sont utilisées pour lutter contre la propagation par trajets multiples des signaux. L'une des technologies les plus courantes est la diversité de réception - . Son essence réside dans le fait que pour recevoir un signal, on utilise non pas une, mais plusieurs antennes (généralement deux, moins souvent quatre), situées à distance les unes des autres. Ainsi, le destinataire ne dispose pas d'une, mais de deux copies du signal transmis, arrivées de différentes manières. Cela permet de collecter plus d'énergie du signal d'origine, car les ondes reçues par une antenne peuvent ne pas être reçues par une autre et vice versa. De plus, les signaux arrivant hors phase sur une antenne peuvent arriver en phase sur une autre. Cette conception d'interface radio peut être appelée SIMO (Single Input Multiple Output), par opposition à la conception standard Single Input Single Output (SISO). L'approche inverse peut également être utilisée : lorsque plusieurs antennes sont utilisées pour l'émission et une pour la réception. Cela augmente également l'énergie totale du signal d'origine reçu par le récepteur. Ce circuit est appelé MISO (Multiple Input Single Output). Dans les deux systèmes (SIMO et MISO), plusieurs antennes sont installées du côté de la station de base, car Il est difficile de mettre en œuvre une diversité d'antennes dans un appareil mobile sur une distance suffisamment grande sans augmenter la taille de l'équipement terminal lui-même.
À la suite d’un raisonnement plus poussé, nous arrivons au schéma MIMO (Multiple Input Multiple Output). Dans ce cas, plusieurs antennes sont installées pour l'émission et la réception. Cependant, contrairement aux schémas ci-dessus, ce schéma de diversité permet non seulement de lutter contre la propagation des signaux par trajets multiples, mais également d'obtenir des avantages supplémentaires. En utilisant plusieurs antennes pour l'émission et la réception, chaque paire d'antennes d'émission/réception peut se voir attribuer un chemin distinct pour transmettre des informations. Dans ce cas, la réception en diversité sera réalisée par les antennes restantes, et cette antenne servira également d'antenne supplémentaire pour d'autres voies de transmission. En conséquence, il est théoriquement possible d'augmenter le taux de transfert de données autant de fois que des antennes supplémentaires sont utilisées. Cependant, une limitation importante est imposée par la qualité de chaque trajet radio.
Comment fonctionne MIMO
Comme indiqué ci-dessus, pour organiser la technologie MIMO, il est nécessaire d'installer plusieurs antennes du côté émission et réception. Généralement, un nombre égal d'antennes sont installées à l'entrée et à la sortie du système, car dans ce cas, le taux de transfert de données maximum est atteint. Pour indiquer le nombre d'antennes en réception et en émission, ainsi que le nom de la technologie MIMO, la désignation « AxB » est généralement mentionnée, où A est le nombre d'antennes à l'entrée du système et B est à la sortie. Dans ce cas, le système signifie une connexion radio.
La technologie MIMO nécessite quelques modifications dans la structure de l'émetteur par rapport aux systèmes conventionnels. Considérons seulement l'une des façons possibles et les plus simples d'organiser la technologie MIMO. Tout d'abord, du côté émetteur, un diviseur de flux est nécessaire, qui divisera les données destinées à la transmission en plusieurs sous-flux à faible vitesse, dont le nombre dépend du nombre d'antennes. Par exemple, pour MIMO 4x4 et un débit de données d'entrée de 200 Mbit/s, le diviseur créera 4 flux de 50 Mbit/s chacun. Ensuite, chacun de ces flux doit être transmis via sa propre antenne. En règle générale, les antennes de transmission sont installées avec une certaine séparation spatiale afin de fournir autant de signaux parasites que possible résultant des réflexions. Dans l'une des manières possibles d'organiser la technologie MIMO, le signal est transmis depuis chaque antenne avec une polarisation différente, ce qui permet de l'identifier à la réception. Cependant, dans le cas le plus simple, chacun des signaux transmis s'avère être marqué par le support de transmission lui-même (délai et autres distorsions).
Côté réception, plusieurs antennes reçoivent le signal de l'air radio. De plus, les antennes du côté réception sont également installées avec une certaine diversité spatiale, garantissant ainsi une réception en diversité, évoquée précédemment. Les signaux reçus arrivent sur des récepteurs dont le nombre correspond au nombre d'antennes et de voies de transmission. De plus, chacun des récepteurs reçoit les signaux de toutes les antennes du système. Chacun de ces additionneurs extrait du flux total l'énergie du signal uniquement du chemin dont il est responsable. Il le fait soit en fonction d'un attribut prédéterminé qui a été fourni à chacun des signaux, soit en analysant le retard, l'atténuation, le déphasage, c'est-à-dire ensemble de distorsions ou « empreintes digitales » du milieu de propagation. Selon le principe de fonctionnement du système (Bell Laboratories Layered Space-Time - BLAST, Selective Per Antenna Rate Control (SPARC), etc.), le signal transmis peut être répété après un certain temps ou transmis avec un léger retard via d'autres antennes.
Un phénomène inhabituel pouvant se produire dans un système MIMO est que le débit de données du système MIMO peut être réduit lorsqu'il existe une ligne de vue entre la source du signal et le récepteur. Ceci est principalement dû à une diminution de la gravité des distorsions dans l'espace environnant, qui marque chacun des signaux. En conséquence, il devient difficile de séparer les signaux à la réception et ils commencent à s’influencer mutuellement. Ainsi, plus la qualité de la connexion radio est élevée, moins les avantages du MIMO peuvent être obtenus.
MIMO multi-utilisateurs (MU-MIMO)
Le principe d'organisation des communications radio évoqué ci-dessus fait référence au soi-disant MIMO à utilisateur unique (SU-MIMO), où il n'y a qu'un seul émetteur et récepteur d'informations. Dans ce cas, l'émetteur et le récepteur peuvent clairement coordonner leurs actions, et en même temps, il n'y a aucun facteur de surprise lorsque de nouveaux utilisateurs peuvent apparaître à l'antenne. Ce schéma est tout à fait adapté aux petits systèmes, par exemple pour organiser la communication dans un bureau à domicile entre deux appareils. À leur tour, la plupart des systèmes, tels que WI-FI, WIMAX, les systèmes de communication cellulaire sont multi-utilisateurs, c'est-à-dire ils contiennent un seul centre et plusieurs objets distants, avec chacun desquels il est nécessaire d'organiser une connexion radio. Ainsi, deux problèmes se posent : d'une part, la station de base doit transmettre un signal à plusieurs abonnés via le même système d'antennes (diffusion MIMO), et en même temps recevoir un signal via les mêmes antennes de plusieurs abonnés (MIMO MAC - Canaux d'accès multiples).
Dans le sens montant - de MS vers BTS, les utilisateurs transmettent leurs informations simultanément sur la même fréquence. Dans ce cas, une difficulté se pose pour la station de base : il faut séparer les signaux des différents abonnés. L'un des moyens possibles de résoudre ce problème est également la méthode de traitement linéaire, qui implique la transmission préalable du signal transmis. Le signal original, selon cette méthode, est multiplié par une matrice composée de coefficients reflétant l'effet d'interférence des autres abonnés. La matrice est établie en fonction de la situation actuelle de la radio : le nombre d'abonnés, les vitesses de transmission, etc. Ainsi, avant l'émission, le signal est soumis à une distorsion inverse de celle qu'il rencontrera lors de l'émission radio.
En liaison descendante - dans le sens BTS vers MS, la station de base transmet des signaux simultanément sur le même canal à plusieurs abonnés à la fois. Cela conduit au fait que le signal transmis pour un abonné affecte la réception de tous les autres signaux, c'est-à-dire des interférences se produisent. Les options possibles pour lutter contre ce problème consistent à utiliser ou à utiliser la technologie de codage du papier sale. Examinons de plus près la technologie du papier sale. Le principe de son fonctionnement repose sur une analyse de l'état actuel des ondes radio et du nombre d'abonnés actifs. Le seul (premier) abonné transmet ses données à la station de base sans coder ni modifier ses données, car il n'y a aucune interférence des autres abonnés. Le deuxième abonné encodera, c'est-à-dire changez l'énergie de votre signal afin de ne pas interférer avec le premier et de ne pas exposer votre signal à l'influence du premier. Les abonnés ultérieurs ajoutés au système suivront également ce principe et seront basés sur le nombre d'abonnés actifs et l'effet des signaux qu'ils transmettent.
Application du MIMO
Au cours de la dernière décennie, la technologie MIMO s’est avérée l’un des moyens les plus pertinents pour augmenter le débit et la capacité des systèmes de communication sans fil. Examinons quelques exemples d'utilisation de MIMO dans divers systèmes de communication.
La norme WiFi 802.11n est l’un des exemples les plus frappants d’utilisation de la technologie MIMO. Selon lui, il permet de maintenir des débits allant jusqu'à 300 Mbit/s. De plus, la précédente norme 802.11g n’autorisait que 50 Mbit/s. En plus d'augmenter les taux de transfert de données, la nouvelle norme, grâce au MIMO, permet également une meilleure qualité de service dans les zones à faible puissance de signal. Le 802.11n est utilisé non seulement dans les systèmes point/multipoint (Point/Multipoint) - le créneau le plus courant pour utiliser la technologie WiFi pour organiser un LAN (Local Area Network), mais également pour organiser les connexions point/point utilisées pour organiser la communication de base. canaux à plusieurs débits de plusieurs centaines de Mbit/s et permettant la transmission de données sur des dizaines de kilomètres (jusqu'à 50 km).
La norme WiMAX comporte également deux versions qui introduisent de nouvelles fonctionnalités aux utilisateurs utilisant la technologie MIMO. Le premier, 802.16e, fournit des services haut débit mobile. Il permet de transmettre des informations à des vitesses allant jusqu'à 40 Mbit/s dans le sens de la station de base vers l'équipement de l'abonné. Cependant, MIMO dans 802.16e est considéré comme une option et est utilisé dans la configuration la plus simple - 2x2. Dans la prochaine version, le 802.16m MIMO est considéré comme une technologie obligatoire, avec une configuration 4x4 possible. Dans ce cas, le WiMAX peut déjà être classé comme système de communication cellulaire, à savoir sa quatrième génération (en raison de la vitesse de transfert de données élevée), car présente un certain nombre de caractéristiques inhérentes aux réseaux cellulaires : les connexions vocales. En cas d'utilisation mobile, des débits de 100 Mbit/s peuvent théoriquement être atteints. En version fixe, le débit peut atteindre 1 Gbit/s.
L'utilisation de la technologie MIMO dans les systèmes de communication cellulaire est du plus grand intérêt. Cette technologie est utilisée depuis la troisième génération de systèmes de communication cellulaire. Par exemple, dans la norme, dans Rel. 6, il est utilisé conjointement avec la technologie HSPA prenant en charge des vitesses allant jusqu'à 20 Mbit/s, et en Rel. 7 – avec HSPA+, où les taux de transfert de données atteignent 40 Mbit/s. Cependant, MIMO n’a pas encore été largement utilisé dans les systèmes 3G.
Les systèmes, notamment LTE, permettent également l'utilisation de MIMO dans des configurations jusqu'à 8x8. En théorie, cela peut permettre de transmettre des données de la station de base à l'abonné à un débit supérieur à 300 Mbit/s. Un autre point positif important est la qualité de connexion stable, même en périphérie. Dans ce cas, même à une distance considérable de la station de base, ou lorsqu'elle est située dans une pièce éloignée, seule une légère diminution du taux de transfert des données sera observée.
Ainsi, la technologie MIMO trouve une application dans presque tous les systèmes de transmission de données sans fil. De plus, son potentiel n’est pas épuisé. De nouvelles options de configuration d'antenne sont déjà en cours de développement, jusqu'à 64x64 MIMO. Cela nous permettra d’atteindre à l’avenir des débits de données, une capacité de réseau et une efficacité spectrale encore plus élevés.