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

Ich habe das Gefühl, dass die Antwort von "Corporate Geek" nicht klar genug war, um zwischen grundlegendem MIMO, das es seit einem Jahrzehnt in Wi-Fi gibt (seit 802.11 n in 2007), und MU-MIMO zu unterscheiden ziemlich neu, ab 802.11 ac-Geräten der zweiten Generation (Vermarkter nennen diese "Wave 2" - Geräte, obwohl "Wave 2" keine formale Definition in den Standards hat).

Basic-MIMO -

MIMO steht für "Multiple Inputs, Multiple Outputs", und bezieht sich auf die Verwendung mehrerer Sender und empfänger radios (radio ketten) pro gerät zu verbessern drahtlose leistung. Die zusätzlichen Funkketten in MIMO-Radios können auf zwei Arten verwendet werden:

1. Mehrere räumliche Ströme: 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 richtig eingestellt ist, so dass sie wie eine "Phased Array Antenna" wirken und mehr Sendesignalstärke fokussieren, und empfänger antenne gain, in die richtige richtung zu erhöhen palette.

Sie können eine bestimmte Funkkette nur für einen dieser beiden Zwecke bei einer bestimmten Paketübertragung verwenden. Wenn Sie eine bestimmte Funkkette verwenden, um einen eigenen räumlichen Stream zu übertragen, kann dies nicht dazu beitragen, den räumlichen Stream, der aus einer der anderen Funkketten kommt, zu beamformieren. Wenn es jedoch an der Zeit ist, das nächste Paket zu übertragen, kann der Wi-Fi-Chipsatz umschalten, ob eine bestimmte Funkkette für seine eigene verwendet wird. stream oder für Beamforming. Die meiste Zeit in Wi-Fi-Geräten, alle Radios werden für separate räumliche Ströme verwendet, anstatt beamforming.

Sowohl das Sendegerät als auch das Empfangsgerät müssen in der Lage sein, eine bestimmte Anzahl räumlicher Ströme zu empfangen, damit diese Anzahl räumlicher Ströme für Übertragungen zwischen diesen beiden Geräten verwendet werden kann. Wenn Sie also einen 3x3:3 AP haben (3 Funkketten senden, 3 Funkketten empfangen, die 3 räumliche Streams verarbeiten können), aber nur einen 2x2:2-Client, dann wenn dieser Client und dieser AP miteinander sprechen, können sie nur maximal 2 räumliche Streams verwenden. Der AP verwendet weiterhin alle 3 räumlichen Streams, wenn er mit 3x3:3-Clients spricht, sodass die bloße Anwesenheit eines 2x2-Clients auf einem 3x3-fähigen AP nicht alle auf 2x2 oder ähnliches reduziert (es gibt einen langjährigen Mythos unter Wi-Fi-Benutzern, dass langsamere/ältere / Clients der vorherigen Generation das gesamte Netzwerk dazu zwingen, die langsameren/älteren/Technologien der vorherigen Generation zu verwenden, aber das ist einfach nie wahr gewesen).

MU-MIMO -

MU-MIMO steht für "Multi-User MIMO", eine Möglichkeit für ein Gerät, typischerweise einen AP (Wireless Router), mehr als ein Paket gleichzeitig an verschiedene Empfangsgeräte zu übertragen. Dies geschieht, indem die mehreren räumlichen Streams so aufgeteilt werden, dass verschiedene Streams die Pakete für verschiedene Geräte gleichzeitig übertragen. Damit ein Gerät mehrere Pakete gleichzeitig über MU-MIMO übertragen kann, sind alle vorgesehenen Empfangs Geräte müssen auch MU-MIMO-fähig.

Wie "Corporate Geek" erwähnt, kann MU-MIMO die räumlichen Streams auf mehrere Arten aufteilen. Beispielsweise könnte ein 4x4: 4 MU-MIMO-AP bis zu 4 Pakete gleichzeitig übertragen,wobei jeder einen einzelnen räumlichen Stream verwendet, wenn sich 4 MU-MIMO-fähige Clients im Netzwerk befinden und der AP bereits mindestens ein Paket für jeden von ihnen senden kann.

Wenn Sie einen MU-MIMO-fähigen AP haben, mit einer Mischung aus MU-MIMO-fähigen und nicht-MU-MIMO-fähigen geräte, kann der AP MU-MIMO verwenden, wie erforderlich, wenn an die MU-MIMO-fähigen Geräten zu übertragen, und wird Plain MIMO (oder "SISO" Single-Stream-Übertragung, je nach Bedarf) verwenden, wenn an die nicht-MU-MIMO-fähigen Geräten zu übertragen.

Damit MU-MIMO tatsächlich für eine bestimmte Übertragung verwendet wird, müssen Ihr AP und mindestens zwei seiner Clients unterstützen, und Der AP muss Pakete für mindestens zwei der MU-MIMO-fähigen Clients in die Warteschlange gestellt haben und bereit sein, Pakete für mindestens zwei der MU-MIMO-fähigen Clients zu senden gleichzeitig müssen und der AP festgestellt haben, dass der Einsatz von MU-MIMO angesichts der Länge der Pakete und der räumlichen MIMO-Stream-Funktionen der beabsichtigten Empfänger effizienter wäre als das separate Senden der Pakete von hinten nach hinten.

MU-MIMO fähige Clients sind meiner Erfahrung nach immer noch ziemlich selten. Keine Apple-Produkte (Macs, iPhones, iPads, Apple-TVs, Apple-Uhren) unterstützen es noch, und nur wenige Android-Handys oder PC-Laptops tun es auch, soweit Ich habe gesehen. Ich habe nicht einmal viel über MU-MIMO-fähige USB-Dongles für Aftermarket-Upgrades von Laptops gesprochen. Die installierte Basis von MU-MIMO-fähigen Geräten erscheint mir zu diesem Zeitpunkt also verschwindend klein.

Manchmal stellt sich eine verwandte Frage: "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 häufig genug sind, dass Sendezeit gespart wird, bleibt mehr übrig sendezeit verfügbar für Ihre nicht-MU-MIMO-fähigen Kunden zu verwenden. Angesichts der Tatsache, wie selten MU-MIMO-Übertragungen derzeit wahrscheinlich in den meisten Netzwerken sind (siehe den fett gedruckten Absatz oben), kommt es wahrscheinlich nicht-MU-MIMO-fähigen Clients in keiner merklichen Weise zugute.

Geräte ohne MU-MIMO (Single-User-MIMO oder SU-MIMO genannt) kommunizieren weiterhin rund um die Uhr mit dem Router. Dies ist formal als Zeit-division mehrere-Zugang (TDMA). Alle MU-MIMO-Geräte können gleichzeitig auf den gleichen Zeitscheiben kommunizieren, wodurch der Gesamtdurchsatz erhöht wird. Um dies zu veranschaulichen, nehmen wir ein Heimnetzwerk mit fünf 802.11 ac-Clientgeräten:

• Ein 2x2 SU-MIMO Client (Gerät A)
• Ein 1x1 SU-MIMO Client (Gerät B)
• Einer 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) passieren 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 benötigt, um fünf Geräte gleichzeitig zu bedienen, wobei einige räumliche Streams vollständig ungenutzt sind. Dies bedeutet Verschwendung von Bandbreite, mit nur 35% der theoretischen Bandbreite eigentlich nutzbar. In größeren Netzwerken mit Dutzenden von Geräten kann dies ein ernstes Problem sein, insbesondere wenn Sie bedenken, dass 4x4 MIMO-Clients selten sind.

Nun wollen wir sehen, was auf einem Quad-Stream MU-MIMO Router passiert, in einer idealen Situation:

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

Es dauert jetzt nur noch drei Zeitscheiben, um alle Geräte zu handhaben. Beachten Sie, wie die MU-MIMO-Geräte jetzt alle gleichzeitig auf derselben Zeitscheibe sprechen können. Die SU-MIMO-Geräte können nicht gleichzeitig kommunizieren und erhalten trotzdem ihre eigene Zeit slices wie der Router Zyklen sie round-robin, aber Sie haben jetzt weit weniger Bandbreite verschwendet-58% der Bandbreite kann jetzt genutzt werden, wenn alle Geräte gleichzeitig kommunizieren.

Die obigen Beispiele gehen davon aus, dass alle Geräte gleichzeitig kommunizieren und dass alle Übertragungen gleich groß sind. Der volle Nutzen von MU-MIMO kann nur realisiert werden, wenn alle Geräte im Netzwerk MU-MIMO unterstützen, da ältere SU-MIMO-Geräte keine Zeit teilen können, wie MU-MIMO-Geräte können. Außerdem ignorieren wir die Auswirkungen von Interferenzen, Cliententfernung vom Router oder anderen ökologischen oder technischen Faktoren, sodass die reale Leistung nicht genau so aussieht.

How-To Geek hat eine einfachere Erklärung für diese Technologie, deckt jedoch nicht die Koexistenz mit SU-MIMO-Geräten ab.