Beamforming a MIMO. Jak „míření správným směrem“ mění bezdrátový internet

V době, kdy je internet nezbytností, čelí poskytovatelé výzvě, jak s rostoucími požadavky zajistit rychlé, spolehlivé a široce dostupné připojení. Jak ale uspokojit rostoucí počet zařízení připojených do sítě, aniž by docházelo k zahlcení? Řešením jsou dvě technologie: beamforming a MIMO. Tyto inovace společně umožňují přenášet data vzduchem efektivněji, zaměřit signál tam, kde je skutečně potřeba, a zvládat složitost moderních sítí.

Beamforming: když signál přestává bloudit

Dříve Wi-Fi sítě běžně fungovaly na principu „omnidirekcionálního vysílání“ – signál se od antény šířil rovnoměrně všemi směry. V takovém případě se ale velkou částí energie signálu zbytečně plýtvalo. Beamforming (směrování paprsku/signálu) tento přístup změnil.

Technologie funguje jako chytrý „reflektor“ – vysílaný signál se zaměřuje přímo tam, kde se nachází konkrétní zařízení. Výsledkem je stabilnější internetové připojení a méně rušení. Klíčová je schopnost přístupového bodu (např. vysílací antény) nebo domácího routeru určit polohu zařízení v prostoru.

Existují dva hlavní typy beamformingu:

1. Explicitní beamforming: Zařízení si vyměňují informace o své poloze, což umožňuje precizní směrování signálu. Tato metoda vyžaduje podporu na straně zařízení i přístupového bodu. Vysílač pomocí pilotních signálů nebo synchronizačního rámce zjistí, jak se signál šíří k přijímači, a analyzuje zpětnou vazbu. To umožňuje vysílači poměrně přesně odhadnout polohu přijímače. Běžně tento typ explicitního beamformingu využívají např. 5G a Wi-Fi sítě nové generace.

    

2. Implicitní beamforming: Funguje i s nekompatibilními zařízeními, nicméně za cenu nižší přesnosti. Často jej využívají novější domácí routery, které optimalizují směřování signálu bez nutnosti zpětné komunikace. Router vysílá signály do prostoru a sleduje, jak se odrážejí od okolních předmětů nebo stěn, než se dostanou k přijímači. Na základě těchto informací se snaží určit, kde se přijímač nachází. Přijímací zařízení odpovídá zpětným signálem a router následně analyzuje časovou prodlevu, změny fázového posunu a sílu tohoto signálu, aby optimalizoval směrování.

Díky beamformingu se tak bezdrátové sítě stávají efektivnějším systémem, který přizpůsobuje přenosy aktuálním podmínkám. Už neplatí, že anténa vysílá všemi směry, ale signál šíří tam, kde se nachází přijímací zařízení.

MIMO: víc antén, víc možností

Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) přidává do hry další rozměr. Namísto jedné antény pro přenos a příjem dat používá MIMO několik antén, které pracují současně. Tím se výrazně zvyšuje kapacita sítě.

Signály jsou vysílány různými anténami na stejném nebo velmi blízkém frekvenčním kanále a díky pokročilým algoritmům na straně přijímače jsou efektivně zpracovány a rozlišeny.

Více antén:
MIMO umožňuje, aby jak vysílač, tak přijímač (např. počítač nebo mobil) měly více antén. Například vysílací bod může mít 4 antény a mobilní telefon 2 antény. Tyto antény pak spolupracují na současném vysílání a příjmu více signálů.

Souběžný přenos více dat:

Díky více anténám na straně vysílače i přijímače dokáže MIMO technologie rozložit datový přenos do několika prostorových složek. V kombinaci s OFDM modulací se tak efektivně zvyšuje kapacita přenosu, aniž by bylo nutné používat dodatečné frekvence nebo kanály.

Zlepšení kapacity a dosahu:
Více antén umožňuje větší šířku pásma (větší kapacitu datového přenosu) – na stejné frekvenci tak lze přenášet více dat, což zvyšuje celkovou kapacitu sítě. Kromě toho MIMO zlepšuje stabilitu signálu a jeho dosah, protože signály jsou posílány různými směry, což zajišťuje lepší pokrytí.

Massive MIMO:
Tato pokročilá forma MIMO používá mnohem více antén (desítky až stovky) na vysílačích, což umožňuje ještě vyšší kapacity a efektivnější využití spektra. Například v 5G sítích zajišťuje připojení tisíců zařízení na jediný vysílač.

Kombinace beamformingu a MIMO

Skutečný potenciál obou technologií se ukazuje, když pracují společně. Beamforming optimalizuje směr signálu, zatímco MIMO zvyšuje celkový objem přenosu dat tím, že využívá více antén pro simultánní přenos více datových streamů.

Například u konfigurace 4×4 MIMO mohou být jednotlivé antény zaměřeny na různé části prostoru, aby pokryly více zařízení. Pokud se navíc připojené zařízení pohybuje, systém dokáže dynamicky přizpůsobit sílu a směr signálu.

V reálném světě se sítě potýkají s řadou problémů, jako jsou například:

• - Překážky v prostoru: Stěny, nábytek nebo vzdálenost signál oslabují.

• - Přetížení: V hustě osídlených oblastech může docházet ke kolizím signálů.

• - Různorodost zařízení: Požadavky na připojení se liší u chytré televize, telefonu nebo bezpečnostní kamery.

Beamforming a MIMO společně tyto problémy řeší, ať už jde o zajištění stabilního připojení ve členité domácnosti, nebo o pokrytí kanceláře plné připojených zařízení.

Současně platí, že obě technologie se uplatňují jak na bezdrátových sítích, které přivádí signál od poskytovatele do vašeho domova, tak na domácí Wi-Fi síti – v takovém případě však záleží na tom, zda domácí router tyto technologie podporuje.

Budoucnost bezdrátových sítí

Jak se technologie vyvíjejí, beamforming a MIMO se stávají standardem pro sítě nové generace. Tyto inovace jsou klíčové nejen pro Wi-Fi a 5G sítě, ale i budoucí 6G sítě, které mohou zahrnovat reconfigurable intelligent surfaces (RIS), jež umožňují manipulovat signál odrazem od povrchů.

Díky těmto inovacím mohou bezdrátové sítě držet krok s rostoucími online požadavky. Beamforming a MIMO přinášejí vyšší rychlosti, lepší stabilitu a větší flexibilitu sítí.

Spolehlivý bezdrátový i kabelový internet

Můžete mít lepší a výhodnější internet, než právě používáte? Zkuste si online ověřit, jaký tarif můžete získat u nás. Poskytujeme nejmodernější 5G internet, Wi-Fi na frekvenci 60 GHz i optický internet.

Anebo zavolejte našemu Ajťákovi na příjmu, poradí se vším, co se točí kolem internetu a technologií. Zjistí, jaké nejvýhodnější připojení můžete mít na své adrese a rozebere s vámi i konkrétní technologii.