Wie gehen MU-MIMO-Router mit Nicht-MU-MIMO-Geräten um?

Ich denke, dass die Antwort von "Corporate Geek" nicht klar genug war, um zwischen grundlegendem MIMO zu unterscheiden, das seit einem Jahrzehnt (seit 802.11n im Jahr 2007) in Wi-Fi verfügbar ist, und MU-MIMO, das recht neu ist von 802.11ac-Geräten der zweiten Generation (Vermarkter nennen diese "Wave 2" -Geräte, obwohl "Wave 2" in den Standards nicht formell definiert ist).

Grundlegendes MIMO

MIMO steht für "Multiple Inputs, Multiple Outputs" und bezeichnet die Verwendung mehrerer Sender- und Empfängerfunkgeräte (Funkketten) pro Gerät, um die Wireless-Leistung zu verbessern. Die zusätzlichen Funkketten in MIMO-Funkgeräten können auf zwei Arten verwendet werden:

1. Mehrere räumliche Streams: Senden / Empfangen unterschiedlicher Daten mit jeder Funkkette, um die Datenrate zu erhöhen.
2. Beamforming: Senden / Empfangen der gleichen Daten mit mehr als einer Funkkette, wobei das Timing (Phasing) genau so eingestellt ist, dass sie wie eine "phased array" -Antenne wirken, wobei mehr Sendesignalstärke und der Antennengewinn des Empfängers rechts ausgerichtet werden Richtung, um die Reichweite zu erhöhen.

Sie können eine bestimmte Funkkette nur für einen dieser beiden Zwecke für eine bestimmte Paketübertragung verwenden. Wenn Sie eine bestimmte Funkkette verwenden, um ihren eigenen räumlichen Strom zu übertragen, kann es nicht helfen, den räumlichen Strom aus einer der anderen Funkketten zu bündeln. Wenn es jedoch an der Zeit ist, das nächste Paket zu senden, kann der WLAN-Chipsatz wechseln, ob eine bestimmte Funkkette für ihren eigenen räumlichen Strom oder für das Beamforming verwendet wird. In WLAN-Geräten werden meistens alle Funkgeräte für separate räumliche Streams und nicht für das Beamforming verwendet.

Sowohl das sendende Gerät als auch das empfangende Gerät müssen eine bestimmte Anzahl von räumlichen Strömen aufweisen können, damit diese Anzahl von räumlichen Strömen für Übertragungen zwischen diesen beiden Geräten verwendet werden kann. Wenn Sie also einen 3x3: 3-AP haben (3 Sendefunkketten, 3 Empfangsfunkketten mit 3 räumlichen Streams), aber nur einen 2x2: 2-Client, dann können der Client und der AP miteinander kommunizieren Verwenden Sie nur maximal 2 räumliche Streams. Der AP verwendet immer noch alle drei räumlichen Streams, wenn er mit 3x3: 3-Clients spricht, sodass die bloße Anwesenheit eines 2x2-Clients auf einem 3x3-fähigen AP nicht dazu führt, dass sich jeder Benutzer auf 2x2 oder ähnliches beschränkt (es gibt einen lang gehegten Mythos unter Wi -Fi-Benutzer, die langsamere / ältere / ältere Kunden der vorherigen Generation das gesamte Netzwerk dazu zwingen, die langsameren / älteren / früheren / früheren Generationstechnologien zu verwenden, aber das ist "

MU-MIMO

MU-MIMO steht für "Multi-User MIMO" (Multi-User-MIMO). Dies ist ein Weg für ein Gerät, normalerweise ein AP (Wireless Router), um mehr als ein Paket gleichzeitig an verschiedene Empfangsgeräte zu übertragen. Dies geschieht durch Aufteilen der mehreren räumlichen Ströme, so dass verschiedene Ströme die Pakete für verschiedene Geräte gleichzeitig übertragen. Damit ein Gerät mehrere Pakete gleichzeitig über MU-MIMO übertragen kann, müssen alle vorgesehenen Empfangsgeräte auch MU-MIMO-fähig sein.

Wie "Corporate Geek" erwähnt, kann MU-MIMO die räumlichen Ströme auf mehrere Arten aufteilen. Beispielsweise könnte ein 4x4: 4-MU-MIMO-AP bis zu 4 Pakete gleichzeitig übertragen, wobei jeweils ein einzelner räumlicher Stream verwendet wird, wenn sich 4 MU-MIMO-fähige Clients im Netzwerk befinden und der AP bereits über Mindestens ein Paket ist für jeden von ihnen zum Senden bereit.

Wenn Sie über einen MU-MIMO-fähigen AP mit einer Mischung aus MU-MIMO-fähigen und nicht MU-MIMO-fähigen Geräten verfügen, kann der AP bei der Übertragung an die MU-MIMO-fähigen Geräte MU-MIMO nach Bedarf verwenden verwendet bei der Übertragung an nicht-MU-MIMO-fähige Geräte Plain-MIMO (oder "SISO" -Stromübertragung, falls erforderlich).

Damit MU-MIMO tatsächlich für eine bestimmte Übertragung verwendet werden kann, muss Ihr AP und mindestens zwei seiner Clients dies unterstützen, und der AP muss Pakete für mindestens zwei der MU in die Warteschlange gestellt haben und für die Übertragung bereit sein -MIMO-fähige Clients zur gleichen Zeit, und der AP muss bestimmt haben, dass angesichts der Länge der Pakete und der räumlichen MIMO-Stream-Fähigkeiten der vorgesehenen Empfänger der Einsatz von MU-MIMO luftfahrteffizienter ist als das Senden der Pakete separat Rücken an Rücken.

MU-MIMO-fähige Kunden sind meiner Erfahrung nach noch recht selten. Apple-Produkte (Macs, iPhones, iPads, Apple TVs, Apple Watches) unterstützen dies noch nicht, und wenige Android-Handys oder PC-Laptops tun dies, soweit ich gesehen habe. Ich habe noch nicht viel über MU-MIMO-fähige USB-Dongles für die Nachrüstung von Laptops gesprochen. Die installierte Basis von MU-MIMO-fähigen Geräten erscheint mir zu diesem Zeitpunkt verschwindend klein.

Manchmal kommt eine verwandte Frage auf, die lautet: "Verbessert ein MU-MIMO-fähiger Router die Dinge für meine nicht MU-MIMO-fähigen Clients?". Die Antwort ist, wenn MU-MIMO-Übertragungsereignisse in Ihrem Netzwerk so häufig sind, dass dadurch Sendezeit eingespart wird, sodass für nicht-MU-MIMO-fähige Clients mehr Sendezeit verfügbar ist. In Anbetracht dessen, wie selten MU-MIMO-Übertragungen zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich in den meisten Netzen sind (siehe den fettgedruckten Absatz oben), profitieren nicht-MU-MIMO-fähige Clients wahrscheinlich nicht auf merkliche Weise.

MU-MIMO ist eine drahtlose Übertragungstechnologie, die zwei Zwecke hat:

1. Um mehrere gleichzeitige Verbindungen gleichzeitig zu handhaben
2. Schnellere Verbindungen anbieten

Sie haben 2x2 MIMO-, 3x3-MIMO-, 4x4-MIMO- oder experimentelle 8x8-MIMO-Implementierungen (es gibt jedoch keine Router mit dieser Technologie). Diese Zahlen beziehen sich auf die Anzahl der verfügbaren Streams und Antennen: Ein 2x2-MIMO-Router verfügt über zwei Antennen für zwei gleichzeitige Datenströme, während ein 3x3-MIMO-Router über drei Antennen für drei Streams verfügt.

Geräte wie Laptops mit Windows oder Mac OS, Smartphones, Tablets usw. können auch MU-MIMO unterstützen. Die meisten Verbrauchergeräte bieten 1x1 MIMO, 2x2 MIMO oder 3x3 MIMO. Diese Zahlen beziehen sich auf die Anzahl der Antennen und die Anzahl der Streams, die sie zur Kommunikation mit dem WLAN-Router verwenden können.

Das folgende Diagramm zeigt, wie viele Streams von einem 4x4-MIMO-Router gesendet werden und wie sie von Geräten mit MU-MIMO-Unterstützung verwendet werden können.

Wie Sie sehen, kann ein Router mit 4x4 MIMO gleichzeitig zwei vier Geräte mit 1x1 MIMO, zwei mit 2x2 MIMO, eines mit 3x3 MIMO und eines mit 1x1 MIMO oder ein Gerät mit 4X4 MIMO gleichzeitig sprechen. Wenn Sie mehr über diese Technologie für drahtlose Übertragungen erfahren möchten, lesen Sie diese Anleitung: Was ist MU-MIMO WiFi? Benötigen Sie es auf Ihrem Router? . Im Gegensatz zu vielen anderen, die Sie online finden, wird auch ausführlich erläutert, wie die MU-MIMO-Unterstützung auf Geräten funktioniert, die mit dem Netzwerk verbunden sind, nicht nur auf drahtlosen Routern.

Geräte ohne MU-MIMO (Single-User-MIMO oder SU-MIMO) kommunizieren mit dem Router weiterhin auf Round-Robin-Weise. Dies wird formal als Time Division Multiple Access (TDMA) bezeichnet . Alle MU-MIMO-Geräte können gleichzeitig auf denselben Zeitscheiben kommunizieren, wodurch der Gesamtdurchsatz erhöht wird. Um dies zu veranschaulichen, nehmen wir ein Heimnetzwerk mit fünf 802.11ac-Clientgeräten:

• Ein 2x2 SU-MIMO-Client (Gerät A)
• Ein 1x1 SU-MIMO-Client (Gerät B)
• Ein 2x2 MU-MIMO-Client (Gerät C)
• Zwei 1x1 MU-MIMO-Clients (Geräte D und E)

Die folgende Tabelle zeigt, was auf einem Quad-Stream-Router (4x4) geschehen würde, der MU-MIMO nicht unterstützt, wenn alle Geräte gleichzeitig kommunizieren.

 Spatial Streams  Time Slice | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | A | A | - | - | 2 | B | - | - | - | 3 | C | C | - | - | 4 | D | - | - | - | 5 | E | - | - | - | 

Beachten Sie, dass es fünf Zeitscheiben braucht, um fünf Geräte gleichzeitig zu bedienen, wobei einige räumliche Streams nicht verwendet werden. Dies bedeutet verschwendete Bandbreite, wobei nur 35% der theoretischen Bandbreite tatsächlich nutzbar sind. In größeren Netzwerken mit Dutzenden von Geräten kann dies ein ernstes Problem sein, insbesondere wenn Sie bedenken, dass 4x4-MIMO-Clients selten sind.

Nun sehen wir uns an, was auf einem Quad-Stream-MU-MIMO-Router im Idealfall passiert:

 Spatial Streams  Time Slice | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | A | A | - | - | 2 | B | - | - | - | 3 | C | C | D | E | 

Es dauert jetzt nur drei Zeitscheiben, um alle Geräte zu bedienen. Beachten Sie, dass die MU-MIMO-Geräte jetzt alle gleichzeitig auf derselben Zeitscheibe sprechen können. Die SU-MIMO-Geräte können nicht gleichzeitig kommunizieren und erhalten immer noch ihre eigenen Zeitscheiben, wenn der Router sie durchläuft, aber Sie haben jetzt viel weniger verschwendete Bandbreite - 58% der Bandbreite können jetzt bei allen Geräten genutzt werden gleichzeitig kommunizieren.

Bei den obigen Beispielen wird davon ausgegangen, dass alle Geräte gleichzeitig kommunizieren und alle Übertragungen dieselbe Größe haben. Der volle Nutzen von MU-MIMO kann nur realisiert werden, wenn alle Geräte im Netzwerk MU-MIMO unterstützen, da ältere SU-MIMO-Geräte keine Zeitscheiben teilen können, wie dies bei MU-MIMO-Geräten der Fall ist. Außerdem ignorieren wir die Auswirkungen von Interferenzen, die Entfernung der Kunden zum Router oder andere Umwelt- oder technische Faktoren. Die Leistung in der Realität wird also nicht genau so aussehen.

How-To Geek erklärt diese Technologie einfacher, deckt jedoch nicht die Koexistenz mit SU-MIMO-Geräten ab.