همه چیز در مورد فناوری‌های MIMO و MU-MIMO در شبکه‌های بی‌سیم

شبکه‌های بی‌سیم نقش کلیدی را در دنیای دیجیتال بر عهده دارند. تلفن‌های همراه، سرور‌ها، شبکه اینترنت و ... از جمله شبکه‌هایی می‌باشند که ملزم به برقراری ارتباط با یکدیگر برای تبادل اطلاعات بین کاربر‌های خود هستند. فناوری‌های MIMO و MU-MIMO در بهبود عملکرد و رشد روز افزون شبکه‌های بیسیم نقش مهمی را ایفا می‌کنند. در ادامه این مقاله به بررسی نقش این 2 فناوری در شبکه‌های WiFi می‌پردازیم.

فناوری MIMO چیست و چه کاربردی دارد؟

MIMO (مخفف Multiple-Input Multiple-Output) از ابتدایی‌ترین تکنولوژی‌های استفاده شده در اکسس پوینت‌ و مودم‌‌های روتر‌ است. در ابتدا هدف از ایجاد فناوری MIMO افزایش سرعت در شبکه‌های بی‌سیم بود اما به مرور با پیشرفت تکنولوژی، تاثیرات بسیاری در بهبود عملکرد شبکه‌ها ایجاد کرد.

در گذشته اکسس پوینت‌‌ها و روتر‌های وایرلس برای ارسال و دریافت اطلاعات از آنتن‌های جدا از هم استفاده می‌کردند و امکان تبادل اطلاعات با یک آنتن واحد وجود نداشت. با روی کار آمدن و پیشرفت تکنولوژی MIMO امکان ایجاد یک آنتن برای ارسال و دریافت اطلاعات به وجود آمد. نام اصلی فناوری MIMO، SU-MIMO به معنی تک کاربره است که امکان تبادل اطلاعات به صورت همزمان برای یک کاربر را فراهم می‌کند.

مشکل اصلی MIMO

همان‌طور که دانستیم MIMO یا SU-MIMO به صورت تک کاربره عمل کرده و امکان تبادل اطلاعات به صورت همزمان را فقط برای یک دستگاه فراهم می‌کند. تصور کنید چند دستگاه به صورت همزمان بخواهند با اکسس پوینت یا مودم روتر ارتباط بر قرار کنند، در این صورت دیگرMIMO توانایی برقراری این پیوند را نخواهد داشت و یک صف طولانی از دستگاه‌ها به وجود می‌آید که منتظر اتصال به شبکه هستند، از این رو با کاهش شدید سرعت در شبکه‌های WIFI روبرو می‌شویم. برای حل این مشکل تکنولوژی جدیدی به نام MU-MIMO معرفی شد که در ادامه آن را توضیح می‌دهیم.

فناوری MU-MIMO چیست و چه کاربردی دارد؟

MU-MIMO مخفف Multi User-Multiple Input, Multiple Output به معنی چند کاربر، چند ورودی و چند خروجی می‌باشد. تکنولوژی MU-MIMO بر اساس فناوری تک کاربره MIMO ایجاد شده است. با استفاده از این فناوری مشکلات و نقص‌های SU-MIMO برطرف شده و محدودیت تعداد کاربران در تبادل اطلاعات از بین رفته است.

با استفاده از MU-MIMO امکان تبادل اطلاعات میان چند دستگاه به صورت همزمان به وجود می‌آید، البته لازم به ذکر است همچنان برای ارسال اطلاعات مانند MIMO نیاز به صف انتظار است. بر خلاف تکنولوژی قبلی، MU-MIMO برای ارسال و دریافت اطلاعات نیازی به دو آنتن ندارد و با یک آنتن توانایی تبادل اطلاعات را دارد، اگرچه افزایش تعداد آنتن‌ها موجب افزایش سرعت ارتباط در شبکه‌های WIFI می‌شود.

تفاوت اصلی میان فناوری MIMO و فناوری MU-MIMO

تفاوت اصلی میان MIMO و MU-MIMO تعداد دستگاهای است که امکان ارتباط با این فناوری‌ها را دارند. همان‌طور که گفته شد در MIMO تنها یک دستگاه توانایی برقراری ارتباط را دارد ولی در MU-MIMO امکان تبادل اطلاعات به صورت همزمان میان چند کاربر وجود دارد. لازم به ذکر است قیمت MU-MIMO از MIMO گران تر می‌باشد.

روش کار فناوری MU-MIMO چگونه است؟

در MU-MIMO تبادل اطلاعات به صورت همزمان توسط چند دستگاه صورت می‌پذیرد. از تکنولوژی پیشرفتهBeamforming در MU-MIMO استفاده می‌شود که باعث افزایش کارایی و بهبود عملکرد تبادل اطلاعات بین دستگاه‌های مختلف می‌شود. روش کارMU-MIMO به صورت زیر است:

ارتباط با چندین دستگاه

با استفاده از این فناوری امکان ارتباط با چندین دستگاه به صورت همزمان وجود دارد. این دستگاها می‌توانند تلفن‌های موبایل، لپ‌تاب‌ها، کامپیوتر‌های شخصی و ... باشند.

مکان‌یابی دستگاه‌ها

MU-MIMO موقعیت مکانی دستگاه‌های متصل شده به خود را تشخیص می‌دهد و برای تبادل اطلاعات و ارسال سیگنال به این دستگاه‌ها از این اطلاعات مکانی استفاده می‌کند.

تکنولوژی Beamforming

MU-MIMO از این تکنولوژی برای هدایت جریان‌های بی‌سیم به سمت دستگاه های متصل استفاده می کند. در نتیجه سیگنال‌ها به جای اینکه به صورت تصادفی ارسال شوند، به سمت دستگاه بی‌سیم فرستاده می شوند. استفاده از Beamforming به کاهش تداخل و افزایش کیفیت اتصال بین دستگاه‌ها کمک می‌کند.

ارسال همزمان اطلاعات و داده‌ها

از طریق ویژگی چند کاربره MU-MIMO امکان ارسال همزمان اطلاعات به چندین دستگاه مختلف وجود دارد.

اثرات و مزایای فناوری MIMOو MU-MIMO در شبکه‌های بی‌سیم

استفاده از 2 فناوری MIMO و MU-MIMO در شبکه‌های بی‌سیم و شبکه‌های WiFi مزایای بسیاری دارد که در ادامه این مزایا را شرح می‌دهیم.

مزایای استفاده از فناوری MIMO

• افزایش توان انتقال اطلاعات: MIMO برای ارسال و دریافت اطلاعات از چندین آنتن استفاده می‌کند، این امر باعث افزایش سرعت اینترنت مورد استفاده توسط کاربران می‌شود.
• افزایش دامنه و قابلیت اعتماد: با افزایش آنتن‌های مورد استفاده در MIMO پهنای باند و دامنه افزایش پیدا می‌کند و باعث پایداری امنیت و قابلیت اعتماد شبکه می‌شود.
• بهبود کارایی شبکه: MIMO با استفاده از تکنولوژی‌های بروز و پیشرفته منجر به بهبود کارایی سرور و خدمت‌رسانی به کاربران می‌گردد.

مزایای استفاده از فناوری MU-MIMO

• افزایش پوشش دستگاه‌های شبکه: در MU-MIMO ارتباط و تبادل اطلاعات همزمان بین چندین دستگاه پوشش داده می‌شود. البته ارتباط با چندین دستگاه به معنی افت سرعت در این فناوری نمی‌باشد، بلکه استفاده از MU-MIMO به افزایش سرعت و بهبود تبادل داده‌ها بین دستگاه‌ها کمک می‌کند.
• کاهش تداخل و افزایش سرعت: با استفاده از تکنولوژی Beamforming تداخل داخل شبکه از بین می‌رود و سیگنال‌ها به درستی به مقصد می‌رسند، در نتیجه سرعت انتقال و دریافت داده‌ها در شبکه افزایش پیدا می‌کند.
• بهبود تبادل اطلاعات و داده‌ها: با امکان ارسال و دریافت همزمان اطلاعات بین چند دستگاه مختلف، توانایی تبادل افزایش پیدا کرده و دستگاه‌های بیشتری امکان ارتباط با سرور را پیدا می‌کنند.

نتیجه‌گیری

در این مقاله به بررسی 2 فناوری MIMO و MU-MIMO در شبکه‌های بی‌سیم پرداختیم. نقش و تاثیر این تکنولوژی‌ها بر بهبود عملکرد و کارایی شبکه‌های بی WiFi و بی‌سیم از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به نقاط قدرت و ضعف هر یک از این فناوری‌ها می‌توان به روش کار و تاثیر آنها بر شبکه‌های بی‌سیم پی برد. در فناوری MIMO با استفاده از چندین آنتن برای تبادل اطلاعات، امکان افزایش سرعت جابجایی داده‌ها، بهبود کیفیت اتصال و افزایش پوشش شبکه را فراهم می‌سازد. از طرف دیگر، تکنولوژی MU-MIMO با امکان ارسال همزمان اطلاعات به چندین دستگاه به افزایش عملکرد شبکه، کاهش تداخل سیگنال‌ها و افزایش تعداد دستگاه‌های قابل پشتیبانی کمک می‌کند.