АО Казахтелеком

Тип работы: Отчет по практике
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 31 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки республики Казахстан
Международный университет информационных технологий

Кафедра РЭТ

ОТЧЕТ
ПО ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ

Студента
Даутов Тимур ____________
Курса_4_ Группы_РЭТ-1704
Место прохождения практики
АО Казахтелеком

Руководитель преддипломной практики от университета
ассоц. профессор, Иманбекова Тохтабуби Джумадиловна ___________
(должность, Ф.И.О.) (подпись)

Руководитель дипломной работы
сениор-лектор, Кулакаева Айгуль Ергалиевна ____________
(должность, Ф.И.О.) (подпись)

Оценка: __________________________________
(подпись руководителя практики)

Алматы, 2021 г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АО МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ФАКУЛЬТЕТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КИБЕРБЕЗОПАСНОСТИ

Даутов Т.Б.

Исследование технических характеристик Wi-Fi для улучшения пропускной способности сети на примере метрополитена

Специальность 5B071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Алматы 2021

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Исследование технологии беспроводного доступа Wi-Fi 5
1.1 Особенности развития беспроводных технологии 5
1.2 История разработки Wi-Fi 6
1.3 Стандарты IEE 802.11 7
1.4 Технологии, используемые в последних стандартах Wi-Fi 12
2. Исследование рынка беспроводной связи 16
2.1 Описание и характеристика выбранного оборудования 17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 32

ВВЕДЕНИЕ

Мы живем в такое время, когда практически каждый человек нуждается в доступе к беспроводному интернету. Это связано с тем, что пользователи беспроводного интернета являются более мобильными и эффективными, в сравнение если бы они пользовались стационарным доступом к сети.
В начале 2019 года количество уникальных интернет-пользователей достигло 4,39 млрд, что больше на 366 млн в сравнение с 2018 годом. Очевидно, что количество уникальных пользователей становятся только больше. Однако, даже находясь в мегаполисе, есть локации, где ты не можешь воспользоваться мобильным интернетом. Одним из таких мест является метрополитен города.
Особенно с началом пандемии в мире, люди поняли, что через некоторое время абсолютно все будет связано с глобальной сетью. В то же время, если человек не может подключиться к интернету в центре мегаполиса, это очень проблематично. Во-первых, человек теряет возможность выполнять свою работу в среднем на 30-40 минут. Это среднее время в метро, которое пассажир тратит. Во-вторых, это имидж города и страны в целом. Дабы войти в первые списки стран по развитию доступ к глобальной сети имеет немаловажную роль.
Выход из данной ситуации один - беспроводной доступ к интернету стандартом Wi-Fi. Wi-Fi технология беспроводной сети для доступа в мировую сеть на основе стандартов IEEE 802.11. Аббревиатура Wi-Fi с английского расшифровывается как "Wireless Fidelity", дословно звучит как "беспроводная точность". Wi-Fi -- это революционная технология, которая позволяет новому поколению операторов связи конкурировать с традиционными игроками как в рынки фиксированной, так и на рынке беспроводной связи.
Такой тип подключения к всемирной паутине имеет ряд преимуществ относительно традиционной проводной сети. К таким плюсом можно отнести:
Простота развертывания. Грубо говоря эту сеть очень легко и быстро настроить на программном уровне для запуска;
Можно реализовать проект в сжатых сроках. То есть проект не требует длительного срока;
Легкость построения архитектуры сети. Она не требует в прокладке кабелей, которые часто требуют дробление стен.
Гибкость архитектуры. При необходимости изменения сети, не потребуются отключения всей сети.
А с новым стандартом 802.11ax (Wi-Fi 6), который был разработан в 2019 году, соединение станет еще быстрее и стабильнее.
При этом нельзя сказать, что данный тип подключения не имеет свои серьезные недостатки. Прежде всего доступность сети напрямую зависит от среды передачи. То бишь, если в помещении очень много бетонных стен, то доступ к одному роутеру будет плохой. Дабы решить данную проблему можно установить ретрансляторы, отчего в свою очередь вытекает второй минус относительная дороговизна оборудования. Однако, средства оправдывают свою конечную цель.
Цель данной дипломной работы заключается в исследовании технических характеристик технологии Wi-Fi для улучшения пропускной способности сети на примере метрополитена. Изучить какие различия есть между разными стандартами технологии Wi-Fi, чем она отличается от других видов подключения к интернету.
Задачи в данной дипломной работе будут следующими:
Исследовать технологию беспроводной сети Wi-Fi. Изучить различия между стандартами разных поколении Wi-Fi
Рассмотреть план постройки метрополитена города Алматы, Казахстан
Изучить рынок роутеров и ретрансляторов.
Рассчитать необходимое количество роутеров и ретрансляторов для обеспечение стабильного соединения в метро.

Исследование технологии беспроводного доступа Wi-Fi
Особенности развития беспроводных технологии

На этапе зарождения беспрводного доступа к сети, термин wireless использовался для обозначения любого вида радиосвязи в растяжимом смысле этого слова, то есть, во всех случаях связи, когда процесс передачи информации обходилась без проводов. Со временем данное толкование вышло из обращения, и термин wireless стал эквивалентом к понятию radio. Тем не менее обозначение radio все чаще используется для описания сравнительно устаревших технологии, таких как радиовещание, спутниковая связь, радиотелефонная связь, радиолокация. А термин wireless принято использовать относительно новых технологии, например, сотовая телефония, WLAN, WWAN, LTE и тому пободные.
На данный момент существует принятая международная классификация основных видов сетей беспроводного доступа (рис. 1.1) : WPAN (Wireless Personal Area Network), WLAN (Wireless Local Area Network), WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), WWAN (Wireless Wide Area Network).

Рисунок 1.1 - Международные стандарты беспроводной связи

Сети WPAN были созданы для использования в пределах рабочего места до 10 метров. Примером данной технологии является Bluetooth, разработанный 1998 году.
Основным назначением сетей WLAN организация доступа к всемирной паутине внутри здания. Еще одна сфера применения - это организация общественных точек доступа в людных местах таких как, гостиница, аэропорты и тому подобные локации. Это сеть организованы на стандарте 802.11. Однако, эта сеть наиболее известна под маркой Wi-Fi.
Технология распределенных сетей Wireless Access (BWA - Broad-Band Wireless Access, WiMAX) - это сети охватывающие города, регионы. Данная технология в отличии от WLAN не использует коллизионный метод доступа, что в свою очередь дает возможность предоставить клиенту фиксированный канал передачи с установленной задержкой. Этот фактор является необходимым условием для построения сетей операторского класса.
WWAN - Wireless Wide Area Network. Эта технология в отличии от других использует беспроводные технологии сотовой связи, таких как UMTS, GPRS, GSM и тому подобные.

История разработки Wi-Fi

На самом деле история Wi-Fi имеет более глубокие корни чем мы думаем. Теория о беспроводном интернете была выдвинута Николой Тесла в далеком 1929 году, когда он предсказал, что однажды люди смогут мгновенно общаться друг с другом по беспроводной сети с помощью устройств, которые могут поместиться в кармане жилета.
Историю разработки Wi-Fi можно поделить на три главы. Первая глава -- это неожиданное открытие Хэди Ламарр. Вторая, ранние прототипы беспроводных сетей. Третья, стремительный рост разработки.
Хеди Ламарр создала и запатентовала технологию расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты в 1941 году, которая пропускала сигналы на нескольких частотах по заранее определенной схеме. Ее технология использовалась во время Второй мировой войны для управления торпедами, которые не обнаруживались, но только спустя десятилетия технология использовалась для Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee и многого другого.
В 1971 году, AlohaNet подключилась к Гавайским островам с помощью беспроводной пакетной сети УВЧ. Эта была первая сеть использующая проктолы радиосвязи и произвольного доступа. Она позволяла компьютерам отправлять данные как только они были готовы.
Постановление Федеральной комиссии по связи США от 1985 года разрешило использование диапазона ISM без лицензии - это частоты в диапазоне 2,4 ГГц. В таком же диапозоне работали такие же оборудование, как микроволные печи
В 1991 году корпорация NCR совместно с AT&T Corporation изобрели предшественника стандарта 802.11, предназначенного для использования в кассовых системах. Первые беспроводные продукты носили название WaveLAN. Именно им приписывают изобретение Wi-Fi.
Годом ранее в 1990 году Комитет по стандартам IEEE 802 сформировал рабочую группу по стандартам для беспроводных локальных сетей 802.11. Спустя 7 лет в 1997 году вышел первый стандарт 802.11 работающий на частоте 2,4 ГГц со скоростями доступа 1 и 2 Мбитс.
Однако, даже в то время данная скорость была недостаточной. Это стала причиной для последующих разработок. В итоге, на сегодняшний день мы имеем несколько групп стандартов, и ожидаем еще больше в будущем.
Стандарты IEE 802.11

Разработкой новых стандартов для технологии Wi-Fi занимается организация EEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Считается, что IEEE 802.11 базовый стандарт для сетей Wi-Fi, который может работать в локальных беспроводных сетях на диапазонах 0,9; 2,4; 3,6; 5 и 60 ГГц.
На сегодняшний день существует 6 основных стандартов IEEE 802.11 (Таблица 1.1)

Таблица 1.1 - Характеристики основных стандартов IEEE 802.11

Стандарт IEEE
802.11a
802.11b
802.11g
802.11n
802.11ac
802.11ax
Год
1999
1999
2003
2009
2014
2019
Частота
5 ГГц
2.4 ГГц
2.4 ГГц
2.4 ГГц & 5 ГГц
2.4 ГГц & 5 ГГц
2.4 ГГц & 5 ГГц
Макс. Скорость передачи
54 Мбс
11 Мбс
54 Мбс
600 Мбс
1.3 Гбс
10-12 Гбс

Стандарт 802.11b вышел в сентябре 1999 года. Стандарт основан на методе широкополосной модуляции с прямым расширением спектра (DSSS). Рабочий диапазон делится на 14 каналов, разнесенных 25 МГц. Это делается для того, чтобы не было взаимных помех. Данные передаются по одному из 14 каналов и не переключается на другие. Одновременно может использоваться 3 канала. Максимальная теоретическая скорость данного стандарта 11 Мбитс. Однако, стоит учитывать, что это возможно если в среде функционирует только одно WLAN устройство. Если в среде несколько устройств, то полоса пропускания делится между всеми устройствами. Соответственно скорость передачи одного устройства падает.
В июне 2003 года был ратифицирован третий стандарт модуляции: 802.11g. Это работает в диапазоне 2,4 ГГц (например, 802.11b), но использует ту же схему передачи на основе OFDM, что и 802.11a. Он работает с максимальной скоростью передачи данных физического уровня 54 Мбит с без учета кодов прямого исправления ошибок или со средней пропускной способностью около 22 Мбит с. Аппаратное обеспечение 802.11g полностью обратно совместимо с оборудованием 802.11b и, следовательно, связано с устаревшими проблемами, которые снижают пропускную способность на ~ 21% по сравнению с 802.11a.
Предложенный тогда стандарт 802.11g был быстро принят на рынке, начиная с января 2003 г., задолго до ратификации, из-за стремления к более высокой скорости передачи данных, а также к сокращению производственных затрат. К лету 2003 года большинство двухдиапазонных продуктов 802.11a b стали двухдиапазонными трехрежимными, поддерживая a и b g в одной плате мобильного адаптера или точке доступа. Детали того, как заставить b и g хорошо работать вместе, занимали большую часть затяжного технического процесса; однако в сети 802.11g активность участника 802.11b снижает скорость передачи данных всей сети 802.11g.
Как и 802.11b, устройства 802.11g также страдают от помех от других продуктов, работающих в диапазоне 2,4 ГГц, например от беспроводных клавиатур.
Вы, вероятно, не встречали много устройств или маршрутизаторов 802.11a. Это связано с тем, что устройства 802.11b были дешевле и стали более популярными на потребительском рынке. 802.11a в основном использовался в бизнес-приложениях.
Также стоит отметить, что этот стандарт работал на разных скоростях в зависимости от метода модуляции. Наглядное сравнение скоростей можно увидеть в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Сравнение скоростей стандарта 802.11a

Скорость передачи, Мбитс
Тип модуляции
Скорость сверточного кодирования
Количество бит в одном символе в одном подканале
Общее количество бит в символе
Количество информационных бит в символе
6
BPSK
12
1
48
24
9
BPSK
34
1
48
36
12
QPSK
12
2
96
48
18
QPSK
34
2
96
72
24
16-QAM
4
4
192
96
36
16-QAM
34
4
192
144
48
64-QAM
6
6
288
192
54
64-QAM
6
6
288
216

В 2003 году IEEE ратифицировал стандарт 802.11g с максимальной теоретической скоростью передачи данных 54 мегабита на второй (Мбит с) в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Поскольку уровень сигнала ослабевает из-за увеличения расстояния, затухание (потеря сигнала) через препятствия или высокий шум в полосе частот, скорость передачи данных автоматически настраивается на более низкую скорость (544836241296 Мбит с) для поддержания соединения.
Продукты, соответствующие этому стандарту, считаются сертифицированными для Wi-Fi. Улучшены стандарты безопасности по сравнению с 802.11b. 14 каналов доступны в диапазоне 2,4 ГГц (только 11 из которых могут использоваться в США в соответствии с правилами FCC) и только три неперекрывающихся канала.
Когда клиенты 802.11b и 802.11g подключены к маршрутизатору 802.11g, клиенты 802.11b будут имеют более низкую скорость передачи данных. Многие маршрутизаторы предоставляют возможность разрешить смешанные клиенты 802.11b g или они могут быть установлены только для клиентов 802.11b или 802.11g.
Чтобы проиллюстрировать 54 Мбит с, если у вас есть услуга DSL или кабельного модема, предлагаемая скорость передачи данных обычно падает с 768 Кбит с (менее 1 Мбит с) до 6 Мбит с. Таким образом, 802.11g предлагает привлекательную скорость передачи данных для большинства пользователей. Стандарт 802.11g обратно совместим со стандартом 802.11b.
Благодаря 802.11g потребители получили значительное улучшение скорости и покрытия Wi-Fi. В то же время потребительские беспроводные маршрутизаторы становились все лучше, с большей мощностью и лучшим покрытием, чем у предыдущих поколений.
В январе 2004 года рабочая группа IEEE 802.11 приступила к работе. Были многочисленные проекты спецификаций, задержки и отсутствие согласия между членами комитета. Да, даже в процесс разработки стандартов вовлечена политика. Предлагаемая поправка была перенесена на начало 2010 года. Следует отметить, что она уже много раз откладывалась. Таким образом, 802.11n находится только в статусе черновика. Следовательно, возможно, что изменения могут быть внесены в спецификации до окончательной ратификации.
Благодаря стандарту 802.11n Wi-Fi стал еще быстрее и надежнее. Он поддерживает максимальную теоретическую скорость передачи 300 Мбит с (и может достигать 450 Мбит с при использовании трех антенн).
802.11n использовал MIMO (множественный вход и множественный выход), где несколько передатчиков приемников могли работать одновременно на одном или обоих концах канала связи с одним устройством. Это обеспечило значительное увеличение объема данных без необходимости увеличения полосы пропускания или мощности передачи.
Цель стандарта 802.11n - значительно увеличить скорость передачи данных. Несмотря на ряд технических изменений, одним из важных изменений является добавление нескольких входов и выходов (MIMO) и пространственное мультиплексирование. В MIMO используются несколько антенн, которые используют несколько радио модулей и, следовательно, больше электроэнергии.
802.11n будет работать в диапазонах 2,4 ГГц (802.11b b) и 5 ГГц (802.11a). Это потребует тщательного планирования места при установке устройств 802.11n. Спецификации 802.11n предоставляют варианты каналов 20 МГц и 40 МГц по сравнению с каналами 20 МГц в стандартах 802.11a и 802.11b g. Соединяя два соседних канала по 20 МГц, 802.11n может обеспечить удвоенную скорость передачи данных при использовании 40 МГц. Однако каналы на 40 МГц в диапазоне 2,4 ГГц приведет к помехам и не рекомендуется, да и вероятно, что препятствует передаче данных в диапазоне 2,4 ГГц. Рекомендуется использовать 20 МГц каналы в диапазоне 2,4 ГГц, например 802.11b g. Для достижения наилучших результатов 802.11n лучшим вариантом будет спектр 5 ГГц. Развертывание 802.11n потребует некоторых усилий по планированию выбора частоты и канала. Некоторые каналы 5 ГГц должны иметь технологию динамического выбора частоты (DFS), чтобы использовать именно эти каналы.
Еще одно соображение, касающееся 802.11n, -- это значительно увеличенная потребность в электроэнергии по сравнению с текущими продуктами 802.11bg или 802.11a. В первую очередь это связано с наличием нескольких передатчиков.
Wi-Fi Alliance тестирует и сертифицирует совместимость спецификации 802.11n Radio draft 2.0. Необходимо учитывать несколько фактов. Они всего лишь тестируют по некоторым основным критериям и точкам взаимодействия. Также невелико количество устройств, тестируемых друг против друга. Эта сертификация не обеспечивает защиты от изменений стандарта 802.11n до его ратификации.
IEEE 802.11ac - это стандарт беспроводной сети в наборе протоколов 802.11 (который входит в семейство сетей Wi-Fi), обеспечивающий высокопроизводительные беспроводные локальные сети (WLAN) в диапазоне 5 ГГц. Стандарт был разработан в IEEE Standards Association с 2008 года (утвержден PAR 2008-09-26) по 2013 год и опубликован в декабре 2013 года (утвержден ANSI 2013-12-11). Стандарт был задним числом обозначен как Wi-Fi 5 от Wi-Fi Alliance.
В спецификации предусмотрена пропускная способность для нескольких станций не менее 1 гигабит в секунду (1 Гбит с) и пропускная способность для одного канала не менее 500 мегабит в секунду (0,5 Гбит с). Это достигается за счет расширения концепций радио интерфейса, охваченных 802.11n: более широкая полоса пропускания RF (до 160 МГц), больше пространственных потоков MIMO (до восьми), многопользовательский MIMO нисходящего канала (до четырех клиентов) и высокий уровень модуляцияционной плотности (до 256-QAM).
Wi-Fi Alliance разделил внедрение беспроводных устройств переменного тока на две фазы (волна), названная Волна 1 и Волна 2. С середины 2013 года альянс начал сертификацию продуктов Wave 1 802.11ac, поставляемых производителями, на основе IEEE 802.11ac Draft 3.0 (стандарт IEEE был окончательно доработан только в конце того же года). Впоследствии в 2016 году Wi-Fi Alliance представил сертификацию Wave 2, которая включает дополнительные функции, такие как MU-MIMO, поддержку ширины канала 160 МГц, поддержку большего количества каналов 5 ГГц и четырех пространственных потоков (с четырьмя антеннами; по сравнению с тремя в Wave 1 и 802.11n, а также восьмой в спецификации IEEE 802.11ax). Это означало, что продукты Wave 2 будут иметь более высокую пропускную способность и емкость, чем продукты Wave 1.
Усовершенствования одноканального и многостанционного доступа, поддерживаемые 802.11ac, позволяют использовать несколько новых сценариев использования WLAN, таких как одновременная потоковая передача HD-видео нескольким клиентам по всему дому, быстрая синхронизация и резервное копирование больших файлов данных, беспроводной дисплей, большой кампус аудитория развертывания и автоматизации производственных цехов.
Благодаря включению интерфейса USB 3.0 точки доступа и маршрутизаторы 802.11ac могут использовать локально подключенное хранилище для предоставления различных услуг, которые полностью используют возможности WLAN, таких как потоковое видео, FTP-серверы и персональные облачные сервисы. При локальном подключении хранилища через USB 2.0 заполнение полосы пропускания, доступной по стандарту 802.11ac, было нелегко.
Wave 2, относящаяся к продуктам, представленным в 2016 году, предлагает более высокую пропускную способность, чем унаследованные продукты Волны 1, представленные начиная с 2013 года. Максимальная теоретическая скорость физического уровня для Волны 1 составляет 1,3 Гбит с, в то время как Волна 2 может достигать 2,34 Гбит с. Таким образом, Волна 2 может достигать 1 Гбит с, даже если реальная пропускная способность составляет всего 50% от теоретической. Волна 2 также поддерживает большее количество подключенных устройств.
IEEE 802.11ax, продаваемый Wi-Fi Alliance как Wi-Fi 6, представляет собой проект стандарта спецификации Wi-Fi и предлагаемый преемник Wi-Fi 5. Ожидается, что стандарт 802.11ax станет официальной спецификацией IEEE в сентябре 2020 года. Он предназначен для работы в освобожденных от лицензии диапазонах от 1 до 6 ГГц, когда они станут доступны для использования 802.11. Все устройства Wi-Fi 6 работают в ранее выделенных диапазонах 2,4 и 5 ГГц. Расширенное обозначение Wi-Fi 6E предназначено для продуктов, которые также поддерживают стандарт выше 6 ГГц.
Устройства, представленные на выставке CES 2018, заявили о совокупной теоретической скорости передачи данных 11 Гбит с. Для плотных развертываний пропускная способность в 4 раза выше, чем у IEEE 802.11ac, хотя номинальная скорость передачи данных не более чем на 37% выше. Задержка также снизилась на 75%.
Для повышения эффективности использования спектра в новой версии представлены более совершенные методы управления мощностью, позволяющие избежать помех соседним сетям, множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), 1024-QAM более высокого порядка и направление восходящего канала, добавленное с нисходящим каналом MIMO и MU-MIMO для дальнейшего увеличения пропускной способности, а также улучшения надежности энергопотребления и протоколов безопасности, таких как Target Wake Time и WPA3.
Поправка 802.11ax принесет несколько ключевых улучшений по сравнению со стандартом 802.11ac. 802.11ax адресован диапазонам частот от 1 ГГц до 6 ГГц. Следовательно, в отличие от 802.11ac, 802.11ax также будет работать в нелицензируемом диапазоне 2,4 ГГц. Для достижения цели поддержки плотного развертывания 802.11 были утверждены следующие функции.

Технологии, используемые в последних стандартах Wi-Fi

Радиосистемы, использующие технологию MIMO (несколько входов, несколько выходов), становятся все более распространенными за последние несколько десятилетий, яркими примерами которых являются сети Wi-Fi и сотовая связь 3G 4G LTE и массивные системы MIMO, которые составляют значительную часть наших современных коммуникационная инфраструктура.
В последнее время MIMO находит свой путь на быстрорастущие рынки, такие как профессиональное вещательное видео, правоохранительные органы и правительственные секторы, благодаря новым поколениям меньших, более эффективных радио решений и конструкций антенн, поддерживающих технологию MIMO. С учетом требований к полосе пропускания, которые предъявляются к сегодняшним системам видео, аудио и данных, MIMO часто является идеальным решением для связи, особенно в городских условиях, где труднее добиться четкой линии связи, а также в большом количестве систем RF СВЧ, которые могут создавать проблемы с помехами.
В настоящее время используется много типов систем MIMO, при этом разные производители радиостанций MIMO предлагают свои собственные версии технологии с уникальными функциями и преимуществами. Новое поколение небольших высокопроизводительных тактических радиостанций MIMO позволяет использовать преимущества MIMO как небольшими группами, так и крупными организациями. Возможности одноранговых и ячеистых сетей многих радиосистем обеспечивают динамическое развертывание и быстрое реагирование на изменяющиеся ситуации без сбоев в работе сети.
В этом техническом документе будут затронуты темы, связанные с основами понимания коммуникации MIMO, которые могут быть поняты читателями всех уровней технического уровня, особенно теми, кто является новичком на рынке РФ или не имеет предыдущего опыта работы с технологией MIMO.
Аббревиатура от Multiple-In, Multiple-Out, MIMO-связь отправляет одни и те же данные в виде нескольких сигналов одновременно через несколько антенн, при этом используя один радиоканал. Это форма разнесение антенн, при котором используется несколько антенн для улучшения качества сигнала и мощности радиочастотного канала. Данные разделяются на несколько потоков данных в точке передачи и повторно объединяются на приемной стороне другим радио модулем MIMO, сконфигурированным с таким же количеством антенн. Приемник разработан с учетом небольшой разницы во времени между приемами каждого сигнала, любого дополнительного шума или помехи и даже потерянные сигналы.
Передавая одни и те же данные в нескольких потоках, радиостанции MIMO обеспечивают избыточность передачи данных, которую не могут обеспечить классические конфигурации с одной антенной (SISO: Single In, Single Out). Это дает
Системы MIMO имеют ряд преимуществ перед типичными конфигурациями SISO (рисунок 1.2):
1. Радиостанции MIMO могут использовать отраженные и отраженные радиочастотные передачи (известные как многолучевое распространение) для фактического повышения мощности сигнала даже без четкой линии связи, поскольку радиостанции MIMO (рисунок 1.3) принимают и объединяют несколько потоков одних и тех же данных, которые принимаются с немного разными временные интервалы. Это особенно полезно в городских условиях, где ухудшение сигнала между одиночными антеннами без четкой линии связи является серьезной проблемой. Городская среда обеспечивает множество путей отражения для сигналов MIMO между передающим и принимающим радиомодулями.
2. Общая пропускная способность может быть улучшена, что позволяет передавать по сети большее количество и качество видео или других данных.
3. Используя несколько потоков данных, можно уменьшить такие проблемы, как замирание, вызванное потерянными или отброшенными пакетами данных, что приведет к лучшему качеству видео или звука.

Рисунок 1.2 - Пример системы SISO, в которой по одной антенне используется на каждой стороне радиолинии.

Некоторые радиосистемы MIMO также предлагают возможности сети Ad-Hoc, когда отдельные пользовательские узлы (например, человек с портативным радиоприемником или транспортное средство с бортовым радиомодулем MIMO и установленными антеннами) могут входить или выходить из сети MIMO в любое время, и автоматически пересылает данные от пользователей других узлов по сети, создавая само формирующуюся, самовосстанавливающуюся ячеистую сеть, которая не полагается на центральную архитектуру для работы. Это похоже на то, как работают масштабируемые радиосистемы MANET.
Возможность использовать преимущества этого типа сети открывает радиосистемы MIMO для новых групп пользователей, которым требуется надежное, масштабируемое покрытие сети. Эти системы стали более практичными, чем когда-либо, поскольку радиосистемы MIMO продолжают уменьшаться в размерах и могут быть упакованы в уже знакомые форм-факторы портативных радиостанций. Базовые станции и сетевые повторители также могут быть быстро развернуты для краткосрочных мероприятий, требующих большей зоны покрытия, без хлопот, связанных с постоянной установкой.
Несколько примеров групп пользователей, использующих системы MIMO:
:: Службы быстрого реагирования, которые часто работают в хаотических, меняющихся ситуациях и не могут полагаться на сотовые сети или другую существующую фиксированную инфраструктуру для работы в случае необходимости из-за естественных
стихийные бедствия, перебои в подаче электроэнергии, перегруженные сети или другие проблемы.
:: Трансляция телевизионных программ, например прямые трансляции спортивных состязаний или выпусков новостей, где сюжет может измениться во время трансляции, а места трансляции видео должны перемещаться без уведомления, или где съемка может включать несколько одновременных областей интереса. Устранение длинных дорогих кабельных трасс - еще одно важное преимущество для этого рынка.
:: Пользователи правоохранительных органов или военные, которым необходимо использовать свои собственные отдельные сети связи на выделенных радиодиапазонах. Это включает внутригрупповое общение между небольшими группами, а также более крупными сетями, ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.