Gadgetshowto
Et uoverstigeligt antal enheder, hvad enten det er din smartphone, VR-headset eller sikkerhedskameraer uden for dit hus, tilslutter sig til telekommunikationsnetværk på én gang. Dette tilføjer en hurtig stigning i datatrafik over tid, hvor forbedringer i båndbredde bliver timens behov. Hvad vi alle har brug for er høje datahastigheder, er det ikke? Som den kinesiske telegigant Huawei forudsiger, vil året 2021 være vidne til en syv gange stigning i global mobildatatrafik i forhold til 2016. Det har yderligere tilføjet, at datakravet til en person når gennemsnitligt 15 GB pr. Måned i de næste fem år. Vi er stadig vidne til fremkomsten af 4G LTE-netværk i lande som Indien, men teleoperatører over hele kloden er begyndt at eksperimentere med endnu mere komplekse og robuste teknologier for at maksimere signalstyrke, brugerkapacitet og datahastigheder. De bruger en smart antenneteknologi kaldet Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), der vil danne grundlaget for vores femte generation (5G) cellulære teknologi. Det er stadig i begyndende udviklingsstadier, men det forventes snart at blive fremtrædende. Så hvis du har spekuleret på, hvad der er massiv MIMO, er her alt hvad du behøver at vide om massiv MIMO:
Hvad er Massive MIMO og dets forhold til 5G?
Massiv MIMO (flere indgange, flere udgange), også kendt som storskala antennesystemer, er rygraden i udviklingen af trådløs kommunikation. Det forventes, at MIMO-teknologien viser sig at være yderst gavnlig for at støtte flere mobile brugere, levere hurtigere hastigheder og mere pålidelige netværkstjenester i det lange løb.
I øjeblikket muliggør de fleste 4G LTE-netværksinfrastrukturer kun placering af 8 antenner (sender + modtager) på basestationen, hvilket ikke viser sig nok til at imødekomme mobilbrugernes voksende behov. Dette giver en begrænset båndbredde, der påvirker datahastigheden og antallet af brugere, der kan oprette forbindelse til denne station.
Det er her MIMO træder ind og giver dig mulighed for at bruge to eller flere sendere og modtagere samtidigt til at udveksle data over den samme radiokanal. Teknologien har allerede implementeret i nogle avancerede 4G-netværksstationer i form af 4 x 4 MIMO og undersøges i øjeblikket af et par operatører også i Indien. 
Men at udvide det nævnte koncept til at rumme tæt på 100 antenner i et enkelt array ved basestationen (mobiltelefontårnet) er det, der vil danne grundlaget for kommende 5G-netværk. Stigningen i det samlede antal antenner tilføjer flere sendere / modtagere på et sted, hvilket fører til en stigning i mulige signalveje og bedre ydeevne med hensyn til både datahastigheder og linkpålidelighed. Massiv MIMO kan inducere op til fire gange forbedring af hastigheder og flere gange mere udvidelse af netværkskapacitet.
Samlingen af antennesystemer i et massivt MIMO-netværk danner ikke nøjagtige ballonlignende stråler, der ses i de fleste tidligere og nuværende netværkssystemer. I stedet for udgør den ortogonale karakter af signalerne, der udsendes af samlingen af antenner, individuelle stråler, der imødekommer en eller flere mobilstationer (brugerne) på et øjeblik. Da Massive MIMO gør brug af adskillige komplekse teknologier, er den enkleste måde at forklare funktionen af dets antennesystem på ved hjælp af diagrammet nedenunder. 
Dette betyder, at det gør det muligt for operatørerne at betjene et større sæt mobile enheder i et område ved at implementere Massive MIMO-teknologien. Og det samme er yderligere skalerbart, da operatører kan tilføje endnu flere antenner til den nuværende opsætning for at øge mulige signalstier og forbedre effektiviteten uden at hæmme det eksisterende spektrum.
Fordele ved massiv MIMO i forhold til nuværende 4G-netværk
Da der anvendes et større antal input- og output-antenner i Massive MIMO (5G) -systemet, vil det hjælpe teleoperatører i vid udstrækning med at forbedre dækningen og datahastighederne. Dette vil blive gjort muligt på grund af høj spektral- og energieffektivitet, som øges på grund af en stor multiplexing såvel som kombineret antennearrayforstærkning. Her er de primære fordele ved Massive MIMO (M-MIMO) antennesystemer i forhold til nuværende 4G-systemer:
1. Forbedret dækning og højere hastigheder
Takket være brugen af Massive MIMO-teknologi, muligvis kombineret med højere frekvensspektrum, vil teleselskaberne være i stand til at imødekomme behovene hos et større udvalg af enheder i fremtiden. Ikke kun dette, det signalstyrke indendørs ville være ekstremt stærk og ude af hitlisterne.
De stråledannende muligheder i Massive MIMO-systemer gør det muligt for teleoperatører at spreder hurtigt højhastighedsdækning til landdistrikterne såvel. En direkte synsfelt fungerer godt med højere frekvenser, hvilket giver endnu større hastigheder.
Det primære mål med en opgradering er også at øge datahastigheden, og eksperter forventer minimumshastigheder på 1 Gbps og når op til 10 Gbps. Dette er allerede bevist i nogle eksperimenter med Gigabit LTE-demoer vist af den kinesiske netværksgigant ZTE på CES tidligere på året.
2. Lave infrastruktur- og komponentomkostninger
Da de fleste globale telegiganter støt opgraderer deres infrastruktur til nu at understøtte højhastigheds 4G-netværk (med pre-5G-hastigheder), ville den komplette opgradering til 5G være en glat tur. De eksisterende 4G-systemer anvender allerede MIMO-teknikker, der skaleres, når en plausibel 5G-teknologi kommer til at fungere.
De nye Massive MIMO-antennesystemer har ikke kun et stort antal antenner, men det kan også skaleres. Det vil være lettere for telegiganter at tilføje nye antenner til dette system at tilføje eksisterende hastigheder og brugerbase. Det store antal antenner vil også resultere i dannelsen af et robust netværk, som ikke vil blive påvirket af en individuel fejl i deres antennesystem.
3. Support til tidsbegrænsede forbindelser
Mens Massive MIMO-aktiverede 5G-netværk giver en forbedret dækning og datahastighed, reducerer det den tid, det tager for signalerne at rejse mellem senderen og modtageren. Dette kaldes latens, og kommende 5G-netværk hjælper med at reducere det samme for yderligere at lette brugen af disse netværk til VR / AR, selvkørende og andre AI- eller ML-kontrollerede tjenester.
Udfordringer i massiv implementering af MIMO-antenner
Mens forskere har eksperimenteret med Massive MIMO-antennetest i de sidste par år, har de systemer, der har gjort det til markedet, stadig mindre antenner, end teleselskaberne ønsker for fremkomsten af 5G-netværk. Dette skyldes de begrænsninger, vi er stødt på i implementeringen af teknologien. Her er de udfordringer, der står over for i deres udbredte implementering:
1. Signalbehandlingskompleksitet
Dette er en af de mest fremtrædende vanskeligheder, der opstår ved opsætning af Massive MIMO-basestationer. Det øget antal antenner og frekvenserne på et enestående sted fører til øgede chancer for interferens. Dette problem kan dog løses ved vedtagelsen af et bredere spektrum og nulfejl-præcisionsteknologi, der vil skære interferens mellem kanalinterferens. Mens det store antal antenner øger kompleksiteten overalt, gør det netværket endnu mere modstandsdygtigt over for fejl.
2. Begrænset spektrumtilgængelighed
Som du måske allerede har hørt, styres fordelingen af et frekvensspektrum af det styrende organ, og teleoperatører skal afgive bud for at sikre en del af det specifikke spektrum.
Nu ligger det grundlæggende problem i det faktum, at 3GHz-spektret, der er udbredt i nuværende tider, allerede er rodet på grund af overbelastningen af nye dataforbindelser. Og det viser sig udfordrende at bruge millimeterbølger med højere frekvens (3 GHz - 300 GHz) til at opbygge massive MIMO-basestationer da bølgerne ikke trænger ind i faste materialer og absorberes af træer eller regnskyer. 
Men teknologigiganter og teleoperatører arbejder hånd i hånd for at øge signalforstærkningen ved at få flere antenner (MIMO) til at koncentrere radiosignaler i en smal retningsstråle uden at øge deres transmissionskraft. Samsung R&D og Huawei har smagt succes i eksperimenterne, men disse smalle bjælker er ekstremt følsomme over for justeringsændringer.
Løbende forskning og implementering af massive MIMO-netværk
Det førnævnte netværkssystem er ikke en prototype, men er allerede implementeret i mindre skala i det eksisterende 4G-scenario. Huawei har arbejdet med lokale teleoperatører som China Mobile og Japans SoftBank i over et par år for at eksperimentere sine Massive MIMO-opsætninger kommercielt.
Efter strenge eksperimenter, SoftBank er nu blevet udnævnt til den meget teleoperatør, der har debuteret sin kommercielt Massive MIMO-netværk mod slutningen af 2016. Andre operatører som China Mobile, Vodafone og T-Mobile er også begyndt at udrulle denne teknologi til et begrænset sæt af sine brugere i deres respektive lande.
Hvis det største spørgsmål, der griner bagest i dit sind, er, vil vores nuværende smartphones være kompatible med disse Massive MIMO-netværk? Så, den ligetil svar er for det meste ja. Et stort antal eksisterende enheder kan drage fordel af 4G MIMO-netværk, hvilket giver Gigabit-hastigheder uden nogen hikke.
Første nogensinde 5G-kompatible implementeringer i Indien
Mens adskillige globale telekomafspillere i forbindelse med hardwaregiganter allerede har eksperimenteret med Massive MIMO på deres netværk, har Indien for nylig også tilsluttet sig 5G futuristisk drev med implementeringen af sit første sådant netværk.
Landets førende telegigant, Airtel, skabte overskrifter, da den meddelte, at det er blevet den, der opnår denne bedrift. Udrulningen af Indiens første M-MIMO (Massive Multiple-Input Multiple-Output-teknologi er blevet startet med Bengaluru og Kolkata. Retssagen forventes dog at ekspandere til andre dele af landet i de kommende måneder.
Airtel har implementeret den nye 5G-teknologi som en del af deres igangværende netværkstransformationsprogram kaldet Projekt spring. Det forventer, at Massive MIMO-teknologien forbedrer den eksisterende netværkskapacitet syv gange, mens den bruger det samme spektrum, som det allerede ejer. Det mener, at det samme endda vil give to gange bedre hastigheder på deres eksisterende 4G-implementering.
Derudover har den kinesiske netværksgigant ZTE meddelt, at de deltager i pre-5G Massive MIMO-eksperimenter i samarbejde med almindeligt kendte operatører som Vodafone og Reliance Jio. Mens Huawei er ansigtet bag Airtels indsættelse i landet, som sagt i en officiel erklæring.
Hvis man ser det fra perspektivet af den aktuelle tilstand i telekommunikationsindustrien i Indien, er dette et forsøg på disse telekommunikationsdele at opretholde en højborg i landet. De er for nylig blevet vækket med en overraskende stød af deres hårdeste nye konkurrent, dvs. Reliance Jio, der nu har formået at trampe dem med sin 4G LTE-netværksudrulning inden for et år.
Forventet udbredt udrulning
De fleste rapporter udgivet af netværksgiganter som Ericsson eller Nokia antyder i øjeblikket, at 5G-netværksteknologi vil være vidne til et gennembrud og nå masserne inden 2020'erne. Dette er ikke en stiv tidslinje, men falder i tråd med driftsmønstret i branchen, der ser en opgraderet teknologi, der debuteres inden for et årti. 
3G-netværksteknologien blev første gang debuteret tilbage i oktober 2001, mens 4G LTE oplevede en bred udbredelse efter et årti omkring 2011. Det er således muligt at spekulere i, at den igangværende massive MIMO-indsats vil blive gennemført ved udgangen af dette årti. Man kan se pre-5G-implementeringer af teknologien, både hos forbrugeren og operatør-enden i de næste par år. Publikum ved Vinter-OL 2018 kunne være den allerførste til at være vidne til den nævnte innovation efterfulgt af FIFA World Cup 2018. Selv chipmaker Qualcomm har udtalt, at den planlægger at udrulle 5G-kompatible (Gigabit) enheder langs en lignende tidslinje.
Vi har måske været vidne til en langvarig udrulning af 4G LTE-tjenester i Indien, noget der stadig er under proces. Men landets telekommunikation ønsker ikke længere at trække bagud i løbet af at vedtage de nyeste teknologier på grund af den truende konkurrence og konsolidering i selve landet.
SE OGSÅ: Hvad er Bluetooth Mesh Networking og hvordan det fungerer
Massiv MIMO: Et teknologisk løb om 5G-vedtagelse
En fugleperspektiv af massiv MIMO-udvikling viser også, at Indien bygger videre på sit transformerende billede af at være et teknologisk kraftværk. Regeringen foretager nu de nødvendige skridt for at sætte gang i udviklingen af cellulær teknologi.
Regeringen har allerede oprettet et forum på højt niveau til at evaluere det nuværende scenarie og godkende handlingsplaner for rettidig udrulning af 5G-tjenester. Det har tildelt et massivt crore-korpus på 500 £ til 5G-forsknings- og udviklingsformål, hvilket sætter os på det globale kort sammen med de lande, der fører vedtagelsen af sådanne teknologiske fremskridt. Der er ikke noget ægte “5G” netværk defineret i øjeblikket, og vi bliver nødt til at være på udkig efter det samme i de kommende år.
