Một số lượng thiết bị không thể vượt qua, có thể là điện thoại thông minh, tai nghe VR hoặc camera an ninh bên ngoài nhà bạn, đang kết nối với các mạng viễn thông cùng một lúc. Điều này thêm vào sự gia tăng nhanh chóng lưu lượng dữ liệu theo thời gian, với sự cải thiện về băng thông trở thành nhu cầu của giờ. Tất cả những gì chúng ta cần là tốc độ dữ liệu cao, phải không? Như gã khổng lồ viễn thông Trung Quốc Huawei dự đoán, năm 2021 sẽ chứng kiến lưu lượng dữ liệu di động toàn cầu tăng gấp 7 lần so với năm 2016. Nó cũng nói thêm rằng nhu cầu dữ liệu cho một cá nhân sẽ đạt trung bình 15 GB mỗi tháng trong năm năm tới. Chúng ta vẫn đang chứng kiến sự ra đời của mạng 4G LTE ở các quốc gia như Ấn Độ, nhưng các nhà khai thác viễn thông trên toàn cầu đã bắt đầu thử nghiệm các công nghệ mạnh mẽ và phức tạp hơn để tối đa hóa cường độ tín hiệu, dung lượng người dùng và tốc độ dữ liệu. Họ đang sử dụng công nghệ ăng-ten thông minh có tên Massive MIMO (Nhiều đầu vào, Nhiều đầu ra) sẽ tạo cơ sở cho công nghệ di động thế hệ thứ năm (5G) của chúng tôi. Nó vẫn còn trong giai đoạn phát triển non trẻ nhưng sẽ sớm được mong đợi để đạt được sự nổi bật. Vì vậy, nếu bạn đã tự hỏi MIMO khổng lồ là gì, thì đây là tất cả mọi thứ bạn cần biết về MIMO khổng lồ:
MIMO khổng lồ và mối quan hệ của nó với 5G là gì?
MIMO khổng lồ (Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra), còn được gọi là Hệ thống ăng ten quy mô lớn, là xương sống cho sự phát triển của truyền thông không dây. Công nghệ MIMO dự kiến sẽ chứng minh được lợi ích vô cùng lớn trong việc hỗ trợ nhiều người dùng di động hơn, cung cấp tốc độ nhanh hơn và các dịch vụ mạng đáng tin cậy hơn trong thời gian dài.
Hiện tại, hầu hết các cơ sở hạ tầng mạng 4G LTE chỉ cho phép đặt 8 ăng ten (máy phát + máy thu) tại trạm gốc, điều này không đủ để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng di động. Điều này cung cấp băng thông hạn chế, ảnh hưởng đến tốc độ dữ liệu và số lượng người dùng có thể kết nối với trạm này.
Đây là nơi MIMO bước vào và cho phép bạn sử dụng đồng thời hai hoặc nhiều máy phát và máy thu để trao đổi dữ liệu trên cùng một kênh radio. Công nghệ này đã được triển khai ở một số trạm mạng 4G tiên tiến dưới dạng 4 x 4 MIMO và hiện đang được một số nhà khai thác ở Ấn Độ khám phá.
Nhưng, việc mở rộng khái niệm đã nói để chứa gần 100 ăng ten trong một mảng duy nhất tại trạm gốc (tháp di động) là điều sẽ tạo cơ sở cho các mạng 5G sắp tới. Việc tăng tổng số ăng-ten cộng thêm nhiều máy phát / máy thu tại một nơi, dẫn đến sự gia tăng các đường tín hiệu có thể và hiệu suất tốt hơn về cả tốc độ dữ liệu và độ tin cậy liên kết. MIMO khổng lồ có thể giúp cải thiện tốc độ gấp bốn lần tốc độ và mở rộng gấp nhiều lần dung lượng mạng.
Bộ sưu tập các hệ thống ăng-ten trong mạng MIMO khổng lồ không tạo thành các chùm giống như quả bóng chính xác được thấy trong hầu hết các hệ thống mạng trước đây và hiện tại. Thay vào đó, tính chất trực giao của các tín hiệu phát ra từ bộ sưu tập ăng ten tạo thành các chùm riêng lẻ, phục vụ cho một hoặc nhiều trạm di động (người dùng) ngay lập tức. Do Massive MIMO sử dụng nhiều công nghệ phức tạp, cách đơn giản nhất để giải thích chức năng của hệ thống ăng ten của nó là thông qua sơ đồ đính kèm bên dưới.
Điều này có nghĩa là nó cho phép các nhà khai thác có thể phục vụ một bộ thiết bị di động lớn hơn trong một khu vực bằng cách triển khai công nghệ Massive MIMO. Và điều tương tự cũng có thể mở rộng hơn khi các nhà khai thác có thể thêm nhiều ăng ten hơn vào thiết lập hiện tại để tăng đường dẫn tín hiệu có thể và cải thiện hiệu quả mà không cản trở phổ hiện có.
Lợi ích của MIMO lớn đối với các mạng 4G hiện tại
Do số lượng ăng-ten đầu vào và đầu ra lớn hơn được sử dụng trong hệ thống Massive MIMO (5G), nó sẽ giúp các nhà khai thác viễn thông cải thiện phần lớn phạm vi phủ sóng và tốc độ dữ liệu. Điều này sẽ được thực hiện do hiệu suất năng lượng và quang phổ cao, tăng lên do ghép kênh lớn, cũng như thu được mảng ăng ten kết hợp. Dưới đây là những lợi ích chính của hệ thống ăng-ten Massive MIMO (M-MIMO) so với các hệ thống 4G hiện tại:
1. Cải thiện phạm vi bảo hiểm và tốc độ cao hơn
Nhờ sử dụng công nghệ Massive MIMO, có thể kết hợp với phổ tần số cao hơn, các công ty viễn thông sẽ có thể đáp ứng nhu cầu của nhiều loại thiết bị lớn hơn trong tương lai. Không chỉ vậy, cường độ tín hiệu trong nhà sẽ cực kỳ mạnh và nằm ngoài bảng xếp hạng.
Khả năng hình thành chùm của các hệ thống MIMO khổng lồ sẽ cho phép các nhà khai thác viễn thông nhanh chóng lan truyền vùng phủ sóng tốc độ cao đến các khu vực nông thôn . Một đường ngắm trực tiếp hoạt động tốt với tần số cao hơn, do đó, cung cấp tốc độ thậm chí còn lớn hơn.
Mục đích chính của việc nâng cấp cũng là tăng tốc độ dữ liệu và các chuyên gia đang mong đợi tốc độ tối thiểu là 1 Gbps, đạt tới 10 Gbps. Điều này đã được chứng minh trong một số thử nghiệm với các bản demo Gigabit LTE được trình chiếu bởi gã khổng lồ mạng Trung Quốc ZTE tại CES đầu năm nay.
2. Chi phí cơ sở hạ tầng và thành phần thấp
Do hầu hết các đại gia viễn thông toàn cầu đang dần nâng cấp cơ sở hạ tầng để hỗ trợ mạng 4G tốc độ cao (với tốc độ trước 5G), việc nâng cấp hoàn chỉnh lên 5G sẽ là một chuyến đi suôn sẻ. Các hệ thống 4G hiện tại đã sử dụng các kỹ thuật MIMO sẽ được nhân rộng khi công nghệ 5G hợp lý trở thành hiện thực.
Các hệ thống ăng-ten Massive MIMO mới sẽ không chỉ có số lượng ăng-ten lớn mà còn có thể mở rộng. Sẽ là dễ dàng hơn cho những người khổng lồ viễn thông để thêm ăng-ten mới vào hệ thống này để nối thêm tốc độ và cơ sở người dùng hiện có. Ngoài ra, số lượng ăng-ten lớn sẽ dẫn đến việc hình thành một mạng mạnh mẽ, sẽ không bị ảnh hưởng bởi một lỗi riêng lẻ trong hệ thống ăng-ten của chúng.
3. Hỗ trợ cho các kết nối bị hạn chế về thời gian
Mặc dù các mạng 5G hỗ trợ MIMO có kích thước lớn cung cấp vùng phủ sóng và tốc độ dữ liệu được nâng cao, nhưng nó giảm thời gian để tín hiệu truyền giữa máy phát và máy thu. Điều này được gọi là độ trễ và mạng 5G sắp tới sẽ giúp giảm tương tự để tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc sử dụng các mạng này cho VR / AR, tự lái và các dịch vụ điều khiển AI hoặc ML khác .
Những thách thức trong việc triển khai ăng-ten MIMO lớn
Trong khi các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm các thử nghiệm ăng-ten MIMO khổng lồ trong vài năm qua, các hệ thống đưa ra thị trường vẫn có ăng-ten ít hơn so với các công ty viễn thông mong muốn cho sự ra đời của mạng 5G. Điều này là do những hạn chế chúng tôi đã gặp phải trong quá trình thực hiện công nghệ. Dưới đây là những thách thức đang phải đối mặt trong việc triển khai rộng rãi của họ:
1. Độ phức tạp xử lý tín hiệu
Đây là một trong những khó khăn nổi bật nhất đang gặp phải trong việc thiết lập các trạm gốc MIMO khổng lồ. Số lượng ăng-ten tăng và tần số tại một vị trí đơn lẻ dẫn đến tăng cơ hội nhiễu . Tuy nhiên, vấn đề này có thể được giải quyết bằng việc áp dụng công nghệ độ chính xác phổ rộng và không có lỗi rộng hơn, điều này sẽ làm giảm nhiễu của kênh giữa các trang. Trong khi số lượng lớn ăng-ten sẽ làm tăng thêm độ phức tạp trên bảng, nó làm cho mạng thậm chí còn có khả năng chống lại sự cố hơn.
2. Hạn chế phổ
Như bạn có thể đã nghe nói, việc phân phối phổ tần số được kiểm soát bởi cơ quan chủ quản và các nhà khai thác viễn thông cần phải đặt giá thầu để đảm bảo một phần của phổ đó.
Bây giờ, vấn đề cơ bản nằm ở chỗ phổ tần 3GHz trong thời điểm hiện tại đã bị lộn xộn do quá tải các kết nối dữ liệu mới. Và việc chứng minh sử dụng sóng milimet tần số cao hơn (3 GHz - 300 GHz) là rất khó khăn để xây dựng các trạm cơ sở MIMO lớn vì sóng không xâm nhập vào các vật liệu rắn và bị hấp thụ bởi cây cối hoặc mây mưa.
Nhưng, những người khổng lồ công nghệ và các nhà khai thác viễn thông đang hợp tác để tăng mức tăng tín hiệu bằng cách tạo ra nhiều ăng ten (MIMO) tập trung tín hiệu vô tuyến trong một chùm hướng hẹp mà không tăng công suất truyền dẫn. Samsung R & D và Huawei đã nếm trải thành công trong các thử nghiệm, nhưng các chùm hẹp này cực kỳ nhạy cảm với những thay đổi căn chỉnh.
Nghiên cứu đang triển khai và triển khai các mạng MIMO khổng lồ
Hệ thống mạng nói trên không phải là nguyên mẫu nhưng đã được triển khai ở quy mô nhỏ hơn trong kịch bản 4G hiện có. Huawei đã làm việc với các nhà khai thác viễn thông địa phương như China Mobile và SoftBank của Nhật Bản trong một vài năm để thử nghiệm các thiết lập MIMO khổng lồ của mình về mặt thương mại.
Sau khi thử nghiệm nghiêm ngặt, SoftBank hiện đã được đặt tên là nhà khai thác viễn thông để ra mắt mạng Massive MIMO thương mại vào cuối năm 2016 . Các nhà khai thác khác như China Mobile, Vodafone và T-Mobile cũng đã bắt đầu triển khai công nghệ này cho một nhóm người dùng hạn chế trên khắp các quốc gia tương ứng của họ.
Nếu câu hỏi lớn nhất ở sau đầu bạn là, liệu những chiếc điện thoại thông minh hiện tại của chúng ta có tương thích với các mạng MIMO khổng lồ này không? Sau đó, câu trả lời đơn giản là có . Một số lượng lớn các thiết bị hiện có có thể tận dụng mạng 4G MIMO, cung cấp tốc độ Gigabit mà không có bất kỳ trục trặc nào.
Triển khai đầu tiên có khả năng 5G ở Ấn Độ
Trong khi nhiều người chơi viễn thông toàn cầu, kết hợp với những người khổng lồ phần cứng, đã thử nghiệm với Massive MIMO trên mạng của họ, Ấn Độ gần đây cũng đã tham gia vào ổ đĩa tương lai 5G với việc triển khai mạng đầu tiên như vậy.
Người khổng lồ viễn thông hàng đầu của đất nước, Airtel, đã gây chú ý khi tuyên bố rằng họ đã trở thành người đạt được kỳ tích này. Việc giới thiệu M-MIMO đầu tiên của Ấn Độ (Công nghệ đa đầu ra đa đầu vào khổng lồ đã được khởi động cùng với Bengaluru và Kolkata. Tuy nhiên, thử nghiệm dự kiến sẽ mở rộng sang các khu vực khác của đất nước trong những tháng tới.
Airtel đã triển khai công nghệ 5G mới như là một phần của chương trình chuyển đổi mạng đang diễn ra của họ có tên Project Leap . Nó hy vọng công nghệ Massive MIMO sẽ cải thiện gấp 7 lần dung lượng mạng hiện có trong khi sử dụng cùng phổ mà nó đã sở hữu. Họ tin rằng điều tương tự thậm chí sẽ cung cấp tốc độ tốt hơn hai lần so với triển khai 4G hiện tại của họ.
Ngoài ra, gã khổng lồ mạng Trung Quốc ZTE đã tuyên bố rằng họ đang tham gia vào các thí nghiệm MIMO trước 5G trước sự hợp tác với các nhà khai thác được biết đến rộng rãi như Vodafone và Reliance Jio. Trong khi đó, Huawei là gương mặt đứng sau triển khai của Airtel tại quốc gia này, như đã nói trong một tuyên bố chính thức.
Nếu nhìn từ góc độ hiện trạng của ngành công nghiệp viễn thông ở Ấn Độ, đây là một nỗ lực nhằm vào các bộ phận của những người khổng lồ viễn thông này để duy trì một thành trì ở nước này. Gần đây, họ đã bị đánh thức với một cú hích đáng ngạc nhiên bởi đối thủ cạnh tranh mới khốc liệt nhất của họ, tức là Reliance Jio, người hiện đã cố gắng chà đạp họ bằng việc triển khai mạng 4G LTE trong vòng một năm.
Dự kiến triển khai rộng rãi
Hầu hết các báo cáo được phát hành bởi những người khổng lồ mạng như Ericsson hay Nokia hiện cho thấy công nghệ mạng 5G sẽ chứng kiến một bước đột phá và đạt được số đông vào những năm 2020 . Đây không phải là một dòng thời gian cứng nhắc nhưng phù hợp với mô hình hoạt động của ngành công nghiệp, trong đó thấy một công nghệ nâng cấp được ra mắt trong vòng một thập kỷ.
Công nghệ mạng 3G được ra mắt lần đầu tiên vào tháng 10 năm 2001, trong khi 4G LTE được áp dụng rộng rãi sau một thập kỷ vào khoảng năm 2011. Do đó, có thể suy đoán rằng những nỗ lực MIMO khổng lồ đang diễn ra sẽ kết thúc vào cuối thập kỷ này. Người ta có thể thấy các triển khai trước 5G của công nghệ, cả về người tiêu dùng và nhà điều hành trong vài năm tới. Đám đông tại Thế vận hội mùa đông 2018 có thể là người đầu tiên chứng kiến sự đổi mới nói trên, sau đó là World Cup FIFA 2018 . Ngay cả nhà sản xuất chip Qualcomm cũng tuyên bố rằng họ có kế hoạch tung ra các thiết bị tương thích 5G (Gigabit) theo dòng thời gian tương tự.
Chúng tôi có thể đã chứng kiến việc triển khai các dịch vụ 4G LTE kéo dài ở Ấn Độ, một điều vẫn đang được xử lý. Nhưng, những người khổng lồ viễn thông của đất nước không còn muốn bị tụt lại phía sau trong cuộc đua áp dụng các công nghệ mới nhất vì sự cạnh tranh và củng cố trong chính quốc gia này.
MIMO khổng lồ: Cuộc đua công nghệ cho việc áp dụng 5G
Một cái nhìn toàn cảnh về sự phát triển MIMO khổng lồ cũng cho thấy Ấn Độ đang tiếp tục xây dựng hình ảnh biến đổi của mình là một cường quốc công nghệ. Chính phủ hiện đang thực hiện các bước cần thiết để khởi động sự phát triển của công nghệ tế bào.
Chính phủ đã thành lập một diễn đàn cấp cao để đánh giá kịch bản hiện tại và phê duyệt các kế hoạch hành động để triển khai kịp thời các dịch vụ 5G. Nó đã phân bổ một khối lượng lớn 500 đô la cho mục đích nghiên cứu và phát triển 5G, đưa chúng ta lên bản đồ toàn cầu, cùng với các quốc gia dẫn đầu việc áp dụng những tiến bộ công nghệ như vậy. Hiện tại không có mạng nào đúng 5Giên được xác định và chúng tôi sẽ phải đề phòng điều tương tự trong những năm tới.
