همه چیز درباره فناوری MIMO و MU-MIMO در شبکه های بی سیم : یکی از فناوری هایی که برای افزایش سرعت و عملکرد شبکه های بی سیم بر اساس استاندارد 802.11 طراحی شده است، MIMO است.
MIMO مخفف Multiple Input است، Multiple به معنای ورودی چندگانه، ورودی چندگانه است. برای آشنایی بیشتر با این فناوری و نسخه جدید آن، MU-MIMO، با ما همراه باشید.
MIMO یک اختصار برای "Multiple Input, Multiple Output" است که به یک تکنولوژی ارتباطات بی‌سیم اشاره دارد. این تکنولوژی از چندین آنتن برای همزمان ارسال و دریافت اطلاعات استفاده می‌کند، که این امکان را به وجود می‌آورد که داده‌ها به صورت موازی از طریق چندین مسیر به مقصد منتقل شوند. MIMO از این ویژگی به منظور افزایش سرعت انتقال داده، بهبود کیفیت ارتباطات بی‌سیم، و ارتقاء کارایی شبکه استفاده می‌کند.
در فناوری MIMO، اطلاعات به صورت جریان‌های موازی از طریق چندین آنتن به دستگاه مقصد ارسال می‌شوند. در اینجا، این اطلاعات با دقت ترکیب و بازیابی می‌شوند، که این فرآیند به عنوان یک روش پیشرفته ترکیب و بازیابی اطلاعات شناخته می‌شود. این روش نه تنها امکان ارسال داده‌ها با سرعت بالا را فراهم می‌کند، بلکه در محیط‌های با اختلالات نیز به بهبود عملکرد و پایداری ارتباطات کمک می‌کند. به این ترتیب، MIMO به عنوان یک فناوری پویا و کارآمد در بهبود کارایی شبکه‌های بی‌سیم و ارتقاء تجربه کاربران مطرح می‌شود.
با ارتقاء به MIMO، تجربه کاربران در شبکه‌های بی‌سیم بهبود می‌یابد و این تکنولوژی به عنوان یک ابزار اساسی در افزایش کارایی و کیفیت ارتباطات بی‌سیم شناخته می‌شود
MIMO به دو دسته اصلی SU-MIMO (Single User MIMO) و MU-MIMO (Multi-User MIMO) تقسیم می‌شود.
SU-MIMO، به توانایی انتقال همزمان داده برای یک ترمینال خاص (یک دستگاه) اشاره دارد. اما مشکل SU-MIMO در محیط‌های پرترافیک، به خصوص در حضور چندین دستگاه، به وضوح مشهود است. این مشکل با ورود MU-MIMO به عنوان یک پیشرفت در MIMO حل شده است. MU-MIMO این امکان را فراهم می‌کند تا نقاط دسترسی و دستگاه‌ها به طور همزمان با چندین ترمینال ارتباط برقرار کنند و اطلاعات را مناسب به هرکدام ارسال کنند. این بهبود باعث افزایش کارایی و سرعت شبکه در مقابل محدودیت‌های SU-MIMO شده و به ویژه در محیط‌های پرترافیک یا با حضور چندین دستگاه، اثربخش می‌شود.
MU-MIMO به اختصار "Multi-User MIMO" است و به توانایی ارسال داده‌ها به چندین ترمینال (دستگاه) به صورت همزمان اشاره دارد. در MU-MIMO، یک ایستگاه پایه (مثل یک روتر بی‌سیم) می‌تواند به چندین دستگاه به طور همزمان ارتباط برقرار کند. این تکنولوژی به شبکه‌ها این امکان را می‌دهد که بهترین کارایی را در مواجهه با تعداد بیشتری از دستگاه‌ها و ترافیک داده داشته باشند.
با MU-MIMO، افزایش بهره‌وری شبکه و کاهش تداخل در محیط‌های پر ترافیک ممکن می‌شود. این تکنولوژی به طور گسترده در استانداردهای ارتباطات بی‌سیم جدید مانند 802.11ac و 802.11ax (Wi-Fi 5 و Wi-Fi 6) استفاده می‌شود و بهبود چشمگیری در عملکرد شبکه‌های بی‌سیم ایجاد کرده است.
MU-MIMO یا "Multi User-Multiple Input, Multiple Output" یک پیشرفت در تکنولوژی MIMO است که بر اساس MIMO تک کاربره گسترش یافته است. این تکنولوژی امکان برقراری ارتباط همزمان با چندین دستگاه را فراهم می‌کند و این امکان را به کاربران می‌دهد تا به طور همزمان از اطلاعات بهره‌مند شوند. در ادامه، مزایا و ویژگی‌های MU-MIMO بررسی می‌شود:
حذف محدودیت تعداد کاربران: MU-MIMO
محدودیت تعداد کاربرانی که می‌توانند به صورت همزمان از یک ایستگاه پایه اطلاعات را دریافت کنند را از بین می‌برد. این به شبکه‌ها این امکان را می‌دهد که به بهترین شکل ممکن از ظرفیت خود استفاده کنند و تداخل بین دستگاه‌ها را به حداقل برسانند.
ارتقاء کارایی با تعداد آنتن‌های کمتر: MU-MIMO
نیاز به حداقل دو آنتن برای عملکرد بهینه خود ندارد، بنابراین حتی با یک آنتن می‌توان از این تکنولوژی بهره برد. این ویژگی باعث افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های سخت‌افزاری می‌شود.
کارایی بالاتر در شرایط با ترافیک زیاد:
زمانی که تعداد زیادی دستگاه به یک ایستگاه پایه متصل می‌شوند، MU-MIMO با امکان ارسال اطلاعات به همه آنها به صورت همزمان برای بهبود عملکرد شبکه موثر است.
افزایش سرعت در دستگاه‌های با تعداد جریان داده کمتر:
در صورتی که دستگاه‌های متصل به شبکه از تعداد کمی از جریان‌های داده پشتیبانی می‌کنند، MU-MIMO هنوز هم به آنها اجازه ارتباط همزمان را می‌دهد و از ظرفیت شبکه بهینه‌ترین استفاده را می‌کند.
با توجه به این مزایا، MU-MIMO به عنوان یک فناوری پیشرو در بهبود عملکرد شبکه‌های بی‌سیم و ارتقاء تجربه کاربران از ارتباطات بی‌سیم شناخته می‌شود
در این فناوری پیکربندی، کنترل بر دستگاه و ورودی اطلاعات توسط یک روتر یا اکسس پوینت بی‌سیم صورت می‌گیرد. این روش باعث کاهش فشار بر نقطه دسترسی می‌شود و از طرفی منجر به کاهش بار پردازش اطلاعات در دستگاه‌های مشتری می‌شود. این نه تنها مزایایی در بهبود عملکرد شبکه ایجاد می‌کند بلکه مصرف برق دستگاه‌های مشتری نیز کاهش می‌یابد، که به ویژه برای دستگاه‌های تلفن همراه با باتری یک مزیت بسیار مهم است.
استفاده از این روش به دستگاه‌های تلفن همراه اجازه می‌دهد تا در هنگام استفاده از Wi-Fi، بار پردازش داده‌ها را به روی پردازنده دستگاه انتقال داده و بدین ترتیب در مصرف باتری ذخیره کنند. این امکان باعث می‌شود که باتری دستگاه کمتر به سرعت خالی شده و طول عمر آن افزایش یابد.
لازم به ذکر است که کارایی و ارزش این فناوری به استاندارد وای‌فای مورد استفاده در دستگاه بستگی دارد. به عنوان مثال، استاندارد 802.11ac تنها از باند 5 گیگاهرتز و 4 جریان داده پشتیبانی می‌کند. در حالی که استاندارد 802.11ax از باندهای فرکانسی 2.4 و 5 گیگاهرتز استفاده می‌کند و تعداد جریان‌های اطلاعاتی مانند اعداد 6 و 8 نیز قابل ارائه است. این ارتقاء استانداردها باعث بهبود کارایی و کاهش مصرف انرژی در دستگاه‌های متصل به شبکه می‌شود.
یکی از مزیت های این فناوری قابلیت ضبط (Beamforming) است که البته در فناوری های قبلی هم وجود داشت اما تا کنون استاندارد یکپارچه ای برای این کار وجود نداشت. قابلیت ضبط به سازندگان تجهیزات شبکه بی سیم اجازه می دهد تا امواج رادیویی را بر اساس موقعیت مکانی مشتریان تنظیم کنند. به عبارت دیگر، امواج به جای انتشار در همه جهات، به طور دقیق و متمرکز روی مکان مشتری ارسال می شوند. این ویژگی به ویژه برای مشتریان تلفن ثابت مؤثر است، اما دستگاه های تلفن همراه ممکن است از این ویژگی استفاده کامل نکنند.
یکی دیگر از راهکارها برای افزایش پهنای باند وای‌فای، استفاده از چندین کانال است. زمانی که دو کانال با هم ترکیب می‌شوند، پهنای باند و سرعت انتقال داده دو برابر افزایش می‌یابد. برای مثال، کانال پیشنهادی در استاندارد 802.11n دارای پهنای باند 40 مگاهرتز است. اما نسل اول استاندارد 802.11ac از کانال گسترده 80 مگاهرتز و نسل دوم (Wave 2) از کانال با پهنای باند 160 مگاهرتز استفاده می‌کند. این افزایش پهنای باند باعث بهبود کارایی و سرعت اتصالات وای‌فای می‌شود.
یکی از مزایای MU-MIMO این است که می تواند با کانال‌هایی با عرض‌های مختلف کار کند و سرعت ارتباط را افزایش دهد. حتی اگر یک کانال با پهنای باند کم، مانند 20 مگاهرتز یا 40 مگاهرتز، در شبکه بی‌سیم استفاده شود، MU-MIMO می تواند سرعت ارتباط را افزایش دهد. اما کاملاً به تعداد دستگاه‌های سازگار با این فناوری بستگی دارد. MU-MIMO حتی با افزایش عرض کانال می‌تواند سرعت دریافت اطلاعات را تا دو برابر افزایش دهد. البته نباید فراموش کرد که فناوری MU-MIMO باعث افزایش پوشش نمی‌شود.
یکی از دیگر قدرت‌های جالب و مهم این فناوری، امکان رمزگذاری پیام قبل از ارسال توسط فرستنده و رمزگشایی آن هنگام دریافت گیرنده است. این ویژگی از استراق سمع هکرها در شبکه بی‌سیم جلوگیری می‌کند.
اما این فناوری جدید مشکلات خاص خود را نیز دارد. به عنوان مثال، در محیط‌های پرترافیک و با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل، ممکن است تأخیر و کاهش کیفیت خدمات (QoS) رخ دهد. همچنین، هزینه پیاده‌سازی و نیاز به تجهیزات سازگار با این فناوری ممکن است به چالش برخورد کند.
پشتیبانی محدود: نقاط دسترسی و دستگاه‌های مشتری باید از این فناوری پشتیبانی کنند که محدودیت‌هایی را ایجاد می‌کند. دستگاه‌هایی که از 11ac پشتیبانی می‌کنند و می‌توانند چندین جریان داده را به طور همزمان ارائه دهند، می‌توانند هر یک از آن جریان‌ها را به یک یا چند دستگاه اختصاص دهند (هر کدام یک جریان داده). این محدودیت می‌تواند در کاهش افت سرعت ارتباط تاثیرگذار باشد.
- پوشش محدود: MU-MIMO به توسعه پوشش نیاز ندارد و تاثیر مستقیمی بر پوشش شبکه ندارد. این به این معناست که اگر دستگاه در حال حرکت باشد، تجربه کاربری ممکن است کاهش یابد.
- عدم پشتیبانی از استاندارد ۱۱n: MU-MIMO از استاندارد ۱۱n پشتیبانی نمی‌کند و تنها در استاندارد ۱۱ac (با باند ۵ گیگاهرتز) و ۱۱ax (که از هر دو باند ۲.۴ و ۵ گیگاهرتز پشتیبانی می‌کند) قابل استفاده است.
آیا باید روتر و اکسس پوینت MU-MIMO بخریم؟
تصمیم به خرید یا عدم خرید روتر یا اکسس پوینت با MU-MIMO به نیازها و شرایط شما بستگی دارد. اگر سرعت اینترنت شما بالاست، دستگاه‌هایی با MU-MIMO دارید و به دنبال بهبود عملکرد در مواردی مانند استریمینگ و بازی‌های آنلاین با کیفیت هستید، MU-MIMO ممکن است برای شما مفید باشد.
اگر بودجه محدودی دارید یا نیازی به امکانات MU-MIMO ندارید، ممکن است یک روتر معمولی نیز کافی باشد. همچنین، اگر دستگاه‌های متصل به شبکه شما از MU-MIMO پشتیبانی نمی‌کنند، خرید چنین تجهیزاتی ممکن است به اندازه مورد انتظار نباشد.