Ett oöverstigligt antal enheter, oavsett om det är din smartphone, VR-headset eller säkerhetskamerorna utanför ditt hus, ansluts till alla telenät. Detta bidrar till en snabb ökning av datatrafik över tiden, med förbättringar i bandbredd som blir ett behov av timmen. Vad vi alla behöver är höga datahastigheter, eller hur? Som den kinesiska telekomjättaren Huawei förutspår kommer år 2021 att uppleva en sjufaldig ökning av den globala mobildatatrafik jämfört med 2016. Det har vidare tillagt att datakrav för en individ kommer att nå en genomsnittlig 15GB per månad de närmaste fem åren. Vi ser fortfarande framkomsten av 4G LTE-nätverk i länder som Indien, men telekomoperatörer över hela världen har börjat experimentera med ännu mer komplexa och robusta teknologier för att maximera signalstyrka, användarkapacitet och datahastigheter. De använder en smart antennteknik som heter Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output) som kommer att ligga till grund för vår femte generationens (5G) cellteknik. Det är fortfarande i växande utvecklingsstadier men förväntas snart bli en framträdande roll. Så om du har undrat vad som är massiv MIMO, här är allt du behöver veta om massiv MIMO:
Vad är Massive MIMO och dess relation till 5G?
Massiv MIMO (Multiple Input, Multiple Output), även känd som storskaliga antennsystem, är ryggraden för utvecklingen av trådlös kommunikation. MIMO-tekniken förväntas visa sig oerhört fördelaktig för att stödja fler mobila användare, vilket ger snabbare hastigheter och mer tillförlitliga nätverkstjänster på lång sikt.
För närvarande möjliggör de flesta 4 G LTE-nätverksinfrastrukturer bara placering av 8 antenner (sändare + mottagare) vid basstationen, vilket inte visar sig tillräckligt för att tillgodose de växande behoven hos mobila användare. Detta ger en begränsad bandbredd som påverkar datahastigheten och antalet användare som kan ansluta till denna station.
Det är här MIMO går in och låter dig använda två eller flera sändare och mottagare samtidigt för att utbyta data över samma radiokanal. Tekniken har redan implementerats i några avancerade 4G-nätverksstationer i form av 4 x 4 MIMO och undersöks för närvarande av några operatörer i Indien också.
Men att expandera nämnda koncept för att rymma nära 100 antenner i en enda grupp vid basstationen (celltornet) är vad som kommer att ligga till grund för kommande 5G-nätverk. Med ökningen av det totala antalet antenner uppstår fler sändare / mottagare på en plats, vilket leder till en ökning av möjliga signalvägar och bättre prestanda både vad gäller datahastigheten och länkens tillförlitlighet. Massiv MIMO kan inducera upp till fyra gånger förbättring i hastigheter och flera gånger större expansion av nätkapaciteten.
Samlingen av antennsystem i ett Massive MIMO-nätverk bildar inte exakta ballongliknande strålar som ses i de flesta tidigare och nuvarande nätverkssystem. Istället bildar den ortogonala karaktären hos signalerna som emitteras av uppsamlingen av antenner individuella strålar, som till en eller flera mobilstationer (användarna) sköts omedelbart. Eftersom Massive MIMO använder sig av många komplexa tekniker, är det enklaste sättet att förklara hur dess antennsystem fungerar, genom diagrammet nedanfört.
Det innebär att operatörerna kan betjäna en större uppsättning mobila enheter i ett område genom att använda Massive MIMO-tekniken. Och samma är vidare skalbar eftersom operatörerna kan lägga till ännu fler antenner till den nuvarande inställningen för att öka möjliga signalvägar och förbättra effektiviteten utan att hämma det befintliga spektrumet.
Fördelar med massiv MIMO över nuvarande 4G-nätverk
Eftersom ett större antal ingångs- och utgångsantenner används i Massive MIMO (5G) -systemet, kommer det att hjälpa teleoperatörer att förbättra täcknings- och datahastigheten i stor utsträckning. Detta kommer att bli möjligt på grund av hög spektral och energieffektivitet, vilket ökar på grund av en stor multiplexing, såväl som antennuppsättning förstärkning kombinerad. Här är de främsta fördelarna med massiva MIMO (M-MIMO) antennsystem över nuvarande 4G-system:
1. Förbättrad täckning och högre hastigheter
Tack vare användningen av massiv MIMO-teknik, eventuellt kombinerad med högre frekvensspektrum, kommer telekombolagen att kunna tillgodose behoven hos ett större antal enheter i framtiden. Inte bara detta, signalstyrkan inomhus skulle vara extremt stark och utanför diagrammen.
Den strålformande förmågan hos Massive MIMO-system kommer att göra det möjligt för telekomoperatörer att snabbt sprida höghastighets täckning till landsbygdsområden också. En direkt siktlinje fungerar bra med högre frekvenser, vilket ger ännu högre hastigheter.
Det primära syftet med en uppgradering är också att öka datahastigheten och experter förväntar sig minsta hastigheter på 1 Gbps och når upp till 10 Gbps. Detta har redan visat sig i vissa experiment med Gigabit LTE-demos som visas av den kinesiska nätverksjätten ZTE på CES tidigare i år.
2. Låg infrastruktur och komponentkostnader
Eftersom de flesta globala telekomjättarna ständigt uppgraderar sin infrastruktur för att nu stödja höghastighets 4G-nätverk (med pre-5G-hastigheter), skulle den kompletta uppgraderingen till 5G vara en smidig åktur. De befintliga 4G-systemen utnyttjar redan MIMO-tekniker som ska skalas när en trovärdig 5G-teknik kommer fram.
De nya massiva MIMO antennsystemen kommer inte bara att ha ett stort antal antenner men det kommer också att skalas. Det kommer bli lättare för telekomjättare att lägga till nya antenner till detta system för att lägga till befintliga hastigheter och användarbas. Det stora antalet antenner kommer också att resultera i bildandet av ett robust nätverk, vilket inte påverkas av ett individuellt fel i sitt antennsystem.
3. Stöd för tidsbegränsade anslutningar
Medan massiva MIMO-aktiverade 5G-nätverk ger en ökad täckning och datahastighet minskar tiden för signalerna att resa mellan sändaren och mottagaren. Detta är känt som latens och kommande 5G-nätverk kommer att bidra till att minska detsamma för att ytterligare underlätta användningen av dessa nätverk för VR / AR, självkörning och andra AI- eller ML-kontrollerade tjänster .
Utmaningar i massiv MIMO-antennutbyggnad
Medan forskare har experimenterat med massiva MIMO-antennprov under de senaste åren har systemen som har gjort det till marknaden fortfarande mindre antenner än telekombolagen önskar för tillkomsten av 5G-nätverk. Detta beror på de begränsningar vi har stött på vid implementeringen av tekniken. Här står utmaningarna inför sin utbredda implementering:
1. Signalbehandlingskomplexitet
Detta är en av de mest framstående problem som uppstår vid upprättandet av massiva MIMO-basstationer. Det ökade antalet antenner och frekvenserna på enstaka plats leder till ökade risker för störningar . Denna fråga kan emellertid lösas genom antagandet av ett bredare spektrum och nollfels precisionsteknik som kommer att slasha interna-kanalsinterferensen. Medan det stora antalet antenner kommer att öka komplexiteten över hela linjen gör nätverket ännu mer motståndskraftigt mot fel.
2. Tillgängligt begränsat spektrum
Som du kanske redan har hört frekvensstyrningens fördelning av styrorganet och telekomoperatörerna behöver placera bud för att säkra en del av det specifika spektrat.
Nu ligger det grundläggande problemet i det faktum att 3GHz-spektret som är förekommande i nuvarande tider redan är rodigt på grund av överbelastningen av nya dataanslutningar. Och det visar sig vara utmanande att använda högfrekventa millimetervågor (3 GHz - 300 GHz) för att bygga massiva MIMO-basstationer, eftersom vågorna inte tränger in i fasta material och absorberas av träd eller regnmoln.
Men teknikjättarna och telekomoperatörerna arbetar hand i hand för att öka signalförstärkningen genom att göra flera antenner (MIMO) koncentrera radiosignaler i en smal riktningsstråle utan att öka överföringseffekten. Samsung R & D och Huawei har smakat framgång i experimenten, men dessa smala strålar är extremt känsliga för anpassningsändringar.
Löpande forskning och distribution av massiva MIMO-nätverk
Nämnda nätverkssystem är inte en prototyp men har redan implementerats i mindre skala i det existerande 4G-scenariot. Huawei har arbetat med lokala telekomoperatörer som China Mobile och Japans SoftBank i över ett par år för att experimentera sina massiva MIMO-uppsättningar kommersiellt.
Efter rigorös experimentering har SoftBank nu fått namnet den allra största telekomoperatören för att debutera sitt kommersiella Massive MIMO-nätverk i slutet av 2016 . Andra operatörer som China Mobile, Vodafone och T-Mobile har också börjat rulla ut denna teknik till en begränsad uppsättning användare i sina respektive länder.
Om den största frågan som gränsar bakom dig är, Är våra nuvarande smartphones kompatibla med dessa Massiva MIMO-nätverk? Då är det enkla svaret oftast ja . Ett stort antal befintliga enheter kan dra nytta av 4G MIMO-nätverk, vilket ger Gigabit-hastigheter utan några hiccups.
Första 5G-kapabla implementeringar i Indien
Medan många globala telekomspelare, i samverkan med hårdvarujättar, redan har experimenterat med Massive MIMO på sina nätverk, har Indien nyligen även anslutit sig till den 5G-futuristiska enheten med utbyggnaden av sitt första sådana nätverk.
Landets ledande telekomjättare, Airtel, gjorde rubriker när den tillkännagav att det har blivit den som uppnådde denna prestation. Utbyggnaden av Indiens första M-MIMO (Massive Multiple-Input Multiple Output-teknik har blivit avstängd med Bengaluru och Kolkata. Provet förväntas dock expandera till andra delar av landet under de kommande månaderna.
Airtel har implementerat den nya 5G-tekniken som en del av sitt pågående nätverksomvandlingsprogram som heter Project Leap . Den förväntar sig att den massiva MIMO-tekniken ska förbättra den befintliga nätkapaciteten sju gånger medan man använder samma spektrum som det redan äger. Det tror att det även kommer att ge två gånger bättre hastigheter på deras befintliga 4G-distribution.
Dessutom har den kinesiska nätverksjätten ZTE meddelat att den deltar i pre-5G Massive MIMO-experimenten i samarbete med kända operatörer som Vodafone och Reliance Jio. Huawei står inför Airtels utplacering i landet, som sagt i ett officiellt uttalande.
Om det ses från det nuvarande läget för telekomindustrin i Indien är detta ett försök på dessa telekomjättares delar för att upprätthålla ett högborg i landet. De har nyligen vaknat med en överraskande skott av sin hårdaste nya konkurrent, dvs Reliance Jio, som nu lyckats trampa dem med sin 4G LTE-nätverksutbyggnad inom ett år.
Förväntad Utbredd
De flesta rapporter som släppts ut av nätverksjättar som Ericsson eller Nokia föreslår för närvarande att 5G-nätverksteknik kommer att bevittna ett genombrott och nå massorna till 2020-talet . Detta är inte en stel tidslinje men faller i linje med industrins rörelsemönster, vilket ser en uppgraderad teknik som debuteras inom ett decennium.
3G-nätverkstekniken debuterades först i oktober 2001, medan 4G LTE såg utbredd adoption efter ett decennium runt 2011. Det är således möjligt att spekulera att de pågående massiva MIMO-ansträngningarna kommer att komma fram till slutet av detta årtionde. Man kan se pre-5G-implementeringar av tekniken, både på konsument- och operatörsänden under de närmaste åren. Publiken vid 2018 Vinter-OS kan vara den första att bevittna den nämnda innovationen, följt av världscupen FIFA 2018 . Även chipmaker Qualcomm har sagt att den planerar att rulla ut 5G-kompatibla (Gigabit) -enheter längs en liknande tidslinje.
Vi kan ha sett en långvarig utbyggnad av 4G LTE-tjänster i Indien, något som fortfarande är under bearbetning. Men landets telekomhäxor vill inte längre dra bakom sig i tävlingen för att anta senaste tekniken på grund av den hotande konkurrensen och konsolideringen inom landet själv.
Massiv MIMO: En teknisk ras för 5G Adoption
En fågelperspektiv av massiva MIMO-utvecklingen visar också att Indien bygger vidare på sin transformativa bild av att vara ett tekniskt kraftverk. Regeringen genomför nu de nödvändiga åtgärderna för att starta utvecklingen av cellteknik.
Regeringen har redan inrättat ett forum på hög nivå för att utvärdera det aktuella scenariot och godkänna handlingsplaner för tidig utbyggnad av 5G-tjänster. Det har tilldelat en massiv 500 kr crore corpus för 5G forskning och utveckling, vilket sätter oss på den globala kartan, tillsammans med de länder som leder införandet av sådana tekniska framsteg. Det finns inget riktigt "5G" -nätverk definierat just nu och vi måste vara på utkik efter detsamma under de närmaste åren.
