MU-MIMO в Wi-Fi: что это?

Если вы обратите внимание на беспроводные маршрутизаторы, запущенные с лета 2015 года, вы обнаружите, что большинство из них поддерживают технологию MU-MIMO или многопользовательский MIMO. Производители активно рекламируют эту технологию и обещают, что беспроводные передачи на таких маршрутизаторах будут в четыре раза быстрее, чем на традиционных.

Что же такое MU-MIMO, кроме громоздкого акронима? Зачем нужен маршрутизатор с поддержкой этой технологии? Давайте разберемся.

Беспроводные маршрутизаторы, которые не поддерживают технологию MU-MIMO, работают по принципу SU-MIMO, что означает однопользовательский множественный вход с несколькими входами. Это позволяет одновременно передавать и принимать данные сетевого клиента через один беспроводной канал. SU-MIMO стал частью стандартного сетевого стандарта 802.11n, который был разработан и опубликован в октябре 2009 года. Все беспроводные маршрутизаторы, поддерживающие окончательную версию стандарта 802.11n, могут использовать метод SU-MIMO для передачи данных. При использовании этого подхода маршрутизаторы могут отправлять и принимать данные только в одном направлении и только одному клиенту за раз. Если у вас есть беспроводной маршрутизатор с одной антенной, который работает в режиме передачи и приема данных, он может подключаться только к одному сетевому устройству за раз. Предположим, у вас есть три пользователя, каждый со своим устройством, подключенным к Wi-Fi через этот маршрутизатор. Маршрутизатор сможет передавать и принимать данные только от первого пользователя. Затем он переключится ко второму пользователю, а затем к третьему.

Количество одновременных потоков данных ограничено количеством используемых антенн в беспроводном маршрутизаторе. Если ваш маршрутизатор оборудован четырьмя антеннами, то при использовании SU-MIMO вы можете одновременно иметь до четырех потоков данных. Например, беспроводной маршрутизатор с двумя антеннами может одновременно обрабатывать двух пользователей – одного на каждой антенне. В то время как маршрутизатор с четырьмя антеннами может обрабатывать до четырех отдельных потоков данных и обслуживать до четырех клиентов одновременно.

Однако в ситуации, когда в Wi-Fi сети подключено много беспроводных клиентов, каждый из которых запрашивает доступ к своему потоку данных, маршрутизатор функционирует, как быстро вращающийся пулемет на карусели. Он поочередно передает данные от нескольких устройств, сбрасывая биты информации. При этом каждое устройство ждет своей очереди для отправки и приема данных, что может вызвать увеличение латентности и снижение скорости передачи данных для каждого устройства. С увеличением числа подключенных устройств к беспроводному маршрутизатору с технологией SU-MIMO ухудшается общая производительность, что приводит к возможным задержкам и уменьшению скорости для всех пользователей.

ПРИМЕЧАНИЕ. В некоторой технической документации SU-MIMO называется 1×1 MIMO. Имейте это в виду, когда вы видите 1×1 MIMO, который будет использоваться далее в этой статье.

Что делает MU-MIMO

MU-MIMO, также известный как многопользовательский MIMO или многопользовательский множественный вход-множественный выход, представляет собой технологию, которая позволяет передавать данные нескольким клиентам одновременно, а не только одному, или обеспечивать передачу данных сетевому клиенту с использованием нескольких параллельных потоков данных, что приводит к увеличению скорости передачи данных. С использованием этой передающей техники, беспроводной маршрутизатор может вести “разговор” с несколькими пользователями одновременно на одном беспроводном радиоканале или обслуживать одного пользователя с помощью нескольких параллельных потоков данных на одной частоте.

В беспроводных маршрутизаторах и устройствах существует несколько типов реализации MU-MIMO:

1. 2×2 MIMO: предоставляет два пространственных потока для беспроводной передачи и приема данных на одном канале или частоте. Для этой реализации требуется всего две антенны, и вы можете одновременно подключить до двух клиентов – по одному на каждый поток.
2. 3×3 MIMO: обеспечивает три пространственных потока, и для работы этой реализации необходимы три антенны. Вы можете одновременно подключить до трех клиентов.
3. 4×4 MIMO: позволяет использовать четыре пространственных потока, для чего требуется четыре антенны. Вы можете одновременно подключить до четырех клиентов.
4. 8×8 MIMO: предоставляет восемь пространственных потоков на одном беспроводном канале или на одной частоте, позволяя обслуживать до четырех клиентов одновременно. Для этой реализации необходимо наличие восемь антенн. Стоит отметить, что в настоящее время 8×8 MIMO еще не является основной технологией и не так широко распространен, как другие реализации MIMO.

Таким образом, благодаря технологии MU-MIMO беспроводные маршрутизаторы могут обеспечивать более эффективную передачу данных, позволяя устройствам работать параллельно и увеличивая общую скорость беспроводного интернета.

На рисунке ниже вы можете увидеть представление маршрутизатора с поддержкой 3×3 MIMO, сообщающегося одновременно с тремя устройствами.

Что происходит, когда ваши беспроводные устройства также поддерживают MU-MIMO?

MU-MIMO включает в себя интересный аспект – возможность поддержки этой технологии беспроводными клиентами. У недорогих смартфонов и планшетов обычно установлена лишь одна беспроводная антенна для снижения производственных затрат, что предоставляет им 1×1 MIMO. В то время как премиум-смартфоны и планшеты обычно имеют две антенны и могут использовать 2×2 MIMO. Доступные ноутбуки обычно также имеют две антенны Wi-Fi и поддерживают 2×2 MIMO, тогда как более дорогие модели снабжены тремя антеннами и могут работать с 3×3 MIMO. Однако на рынке уже появился сетевой адаптер PCI-Express ASUS PCE-AC88, реализующий 4×4 MIMO. Этот адаптер позволяет любому пользователю использовать его на настольном компьютере для подключения к сети Wi-Fi.

Основная задача MU-MIMO заключается не только в одновременном подключении большего количества устройств к беспроводной сети, но и в увеличении скорости передачи данных. Сетевые устройства предлагают одну из следующих реализаций MU-MIMO:

1. 1×1 MIMO – устройства с одной антенной, которые могут подключаться только к одному беспроводному потоку.
2. 2×2 MIMO – устройства с двумя антеннами, которые могут одновременно подключаться к двум потокам MIMO.
3. 3×3 MIMO – устройства с тремя антеннами, которые могут одновременно подключаться к трем потокам MIMO.
4. 4×4 MIMO – устройства с четырьмя антеннами, которые могут одновременно подключаться к четырем потокам MIMO.

Если у вас в сети есть разные типы беспроводных устройств с различными реализациями MIMO, то, предположим, у вас есть беспроводной маршрутизатор с 4×4 MIMO. Этот маршрутизатор обеспечивает четыре потока данных, что позволяет подключить и одновременно передавать данные на четыре смартфона с 1×1 MIMO, так как каждый смартфон использует только один поток. Кроме того, вы можете подключить и одновременно передавать данные на два планшета с 2×2 MIMO, на один ноутбук с 3×3 MIMO и один смартфон с 1×1 MIMO, или только на одно устройство, если оно поддерживает 4×4 MIMO. Однако устройство с 4×4 MIMO будет иметь преимущество в скорости передачи данных, которая значительно превосходит скорость одного смартфона с 1×1 MIMO.

Преимущества MU-MIMO:

Если вы приобретаете беспроводной маршрутизатор или Wi-Fi сеть с поддержкой MU-MIMO, вы получаете следующие преимущества:

1. Уменьшение времени ожидания каждого устройства для получения данных: MU-MIMO позволяет маршрутизатору передавать данные сразу нескольким устройствам одновременно. Это сокращает время ожидания и улучшает общую производительность сети для всех подключенных устройств.
2. Увеличение скорости загрузки для всех устройств с поддержкой MU-MIMO: За счет одновременной передачи данных на несколько устройств, каждое устройство получает более высокую скорость загрузки, что делает процесс загрузки контента более быстрым и эффективным.
3. Улучшение возможностей Wi-Fi для всех устройств: Даже устройства, не поддерживающие MU-MIMO, могут испытывать улучшенное качество подключения и производительности Wi-Fi благодаря более эффективному управлению сетью MU-MIMO.
4. Увеличение емкости сети и возможность работы с большим количеством устройств одновременно: MU-MIMO увеличивает пропускную способность сети и ее способность обслуживать большое количество устройств, что особенно полезно в насыщенных сетях с большим числом подключенных устройств.

Недостатки MU-MIMO:

Тем не менее, использование беспроводных сетей и маршрутизаторов с MU-MIMO также имеет некоторые недостатки:

1. Ограничение работы только с беспроводным стандартом 802.11ac и частотой Wi-Fi 5 ГГц: MU-MIMO не поддерживается на частоте 2,4 ГГц и более старых стандартах, таких как 802.11n. Возможности частоты 2,4 ГГц ограничиваются использованием SU-MIMO.
2. Увеличение скорости скачивания, но не загрузки: MU-MIMO сфокусирован на улучшении скорости скачивания данных с сервера на устройства, что может оказаться менее важным для некоторых пользователей, чем увеличение скорости загрузки данных с устройств на сервер.
3. Необходимость поддержки MU-MIMO устройствами: Чтобы получить преимущества от ускоренной загрузки данных, необходимо иметь как маршрутизатор с поддержкой MU-MIMO, так и сетевые устройства (компьютеры, смартфоны и т. д.) с поддержкой MU-MIMO. Если устройства не поддерживают эту технологию, преимущества MU-MIMO не будут реализованы.

Дата выпуска MU-MIMO:

Технология MU-MIMO стала частью беспроводного стандарта 802.11ac Wave 2, который был представлен Wi-Fi Alliance летом 2015 года. В июне 2016 года Wi-Fi Alliance расширил свою программу Wi-Fi CERTIFIED, включив в нее спецификации стандарта 802.11ac Wave 2. Wi-Fi Alliance объединяет более 500 компаний, включая таких крупных производителей, как Cisco, Qualcomm, Microsoft, Dell, Samsung, Apple, Intel и многих других.

Нужен ли мне MU-MIMO?

В современных домах количество умных устройств, требующих постоянного беспроводного соединения, постоянно растет. Даже если не все ваши устройства поддерживают технологию MU-MIMO, приобретение беспроводного маршрутизатора с поддержкой MU-MIMO все равно имеет свои преимущества, так как он может одновременно обрабатывать больше устройств. Если в вашем доме также есть премиум-смартфоны, ноутбуки и игровые консоли, тогда применение MU-MIMO становится еще более выгодным. Рекомендуется рассмотреть покупку маршрутизатора Wi-Fi с MU-MIMO, если в вашем домашнем сетапе есть восемь или более устройств, подключенных к беспроводной сети.

Какие беспроводные маршрутизаторы и сетевые WiFi-системы поддерживают MU-MIMO?

Технология MU-MIMO предлагается во всех современных беспроводных маршрутизаторах и сетевых WiFi-системах, выпущенных после завершения стандарта 802.11ac Wave 2 в 2015 году. На ресурсе Digital Citizen было проведено тестирование многих маршрутизаторов и сетевых WiFi-систем с поддержкой MU-MIMO. Вот некоторые из лучших рекомендаций:

• Премиум-уровень: ASUS RT-AC86U, ASUS ROG Rapture GT-AC5300, TP-LINK AC3200, TP-LINK Archer C5400 и TP-Link Deco M5.
• Средний диапазон: ASUS Blue Cave, TP-LINK Archer C2600 и Linksys EA7500 v2.
• Бюджетный уровень: ASUS RT-AC1200G+, TP-Link Archer C1200 и TP-Link Archer C5 v4.

Также Wi-Fi Alliance предлагает портал, где вы можете найти все устройства, поддерживающие стандарт 802.11ac Wave 2, включая беспроводные маршрутизаторы, смартфоны, компьютеры и планшеты. Посетите их Product Finder и ознакомьтесь с различными типами продуктов, которые вас интересуют.