Echipamente MIMO 3×3 pe antene MIMO 2×2
Odata cu cresterea necesitatii de a avea un throughput cat mai mare in benzile nelicentiate ,a aparut inerent problema capacitatii pe care chipseturile actuale o pot suporta . Astfel , producatorii s-au vazut nevoiti sa respecte un standard de baza, relativ invechit , si sa asigure o banda cat mai mare .
Una din solutiile care a fost adoptata pe larg , in mod comercial este MIMO 3 x 3 . Adica trasmiterea si receptionarea simultana a trei stream-uri in aceeasi frecventa.
Diferenta dintre MIMO 2X2 si mimo 3 X 3
Capacitatea link-ului intr-o transmisie radio in standardul 802.11 este influentata de foarte multi factori , atat externi , dependenti de mediul si conditiile fizice de montaj si propagare ale benzii respective, cat si de factori interni, aici facand referire la structura interna a echipamentului . Atat pe partea hardware , chipset-uri radio , procesoare , transceivere , cat si partea software , drivere ,sisteme de operare ..etc.
Pentru a putea compara diverse echipamente de la diversi producatori , se incearca a se recurge la un numitor comun de exprimare a performantei lor.
Cand toate lucrurile sunt egale, va puteti astepta la performante mai mari de la un AP MIMO 3 × 3 comparat cu un AP MIMO 2 × 2 din mai multe motive. În primul rând, pentru un AP 802.11ac, un AP de 3 × 3 ofera o viteza maxima de 1,3 Gbps (3 x 433 Mbps) fata de 867 Mbps (2 x 433 Mbps) pentru un 2 x 2. Retineti ca vitezele maxime sunt folosite in scop de referita. În aplicatiile din viata reala, transferurile reale observate sunt semnificativ mai mici datorate atenuarii si altor factori.
În al doilea rând, cresterea numarului de antene , fiecare stream se presupune ca emite si receptioneaza cu propria antena ,ajuta la îmbunatatirea calitatii si fiabilitatii liniei de semnal printr-o tehnica numita diversitate spatiala. Deoarece antenele sunt separate fizic unele de altele, fiecare antena vede o copie putin diferita a semnalului. Semnalul vazut de o antena poate fi usor imperfect într-o zona a transmisiei, în timp ce cealalta antena o poate vedea perfect. Acest lucru este deosebit de important în medii în care mediul RF este mai putin ideal datorita geometriei site-ului, a materialelor de constructie si a interferentelor.
Pentru a se putea respecta diversitatea spatiala a streamurilor , standardul obliga la o separatie minima de -18 dB atenuare intre streamuri . Lucrul acesta s-a putut respecta in transmisiile MIMO 2 x 2 prin folosirea de antene dual polarizate . Exemplu , antene cu polarizare verticala si orizontala.
La aceste tipuri de polarizari duale , prin diverse metode ,s-a reusit sa se ajunga la separatii mult mai mari intre stream-uri decat minimul prevazut de standard . Exemplu de Feeder MIMO 2 x 2 in banda 5 Ghz cu separatie intre porturi de pina la -35 dBi .
Problema a aparut la cel de-al treile stream , fizic el neputand fi separat cu minimul de -18 dB cerut .
Conform tabelului urmator se poate usor constata ca orice combinatie intre tipurile de polarizari nu poate atinge acel minim pentru mai mult de doua stream-uri . Se poate observa ca folosind oricare combinatii intre polarizari ,pentru al treilea stream nu va depasi -3dB atenuare .
Tip polarizare Mod Atenuare
————————————————————————————————-
Liniara vertical + vertical = 0 dB
orizontal + orizontal = 0 dB
vertical + orizontal = infinit (practic – 18 dB)
Slant ( +/-45 grade) vertical + 45 grade slant = -3 dB
*variatie a polarizarii vertical – 45 grade slant =-3 dB
liniare orizontal + 45 grade slant = -3 dB
orizontal – 45 grade slant = -3 dB
+45 grade slant => – 45 grade slant = infinit (practic -18 dB)
Circular circular dreapta + circular dreapta = 0 dB
circular stanga + circular stanga = 0 dB
circular stanga + circular dreapta = infinit (practic -18 d
Liniara + circulara vertical + circular dreapta = -3 dB
vertical + circular stanga = -3 dB
orizontal + circular dreapta = -3 dB
orizontal + circular stanga = -3 dB
**Exista si al treilea tip de polarizare, eliptica, mai putin folosita in constructia antenelor, similar cu polarizarea liniara.Diferenta constand in magnitudini diferite a celor doua polarizari.
In acest caz, exita mai multe metode pentru a atinge scopul propus .
O metoda ar fi folosirea a trei antene separate intre ele cu un spatiu de minim 10 λ .
Este buna, dar implica un spatiu relativ mare pentru amplasarea celor trei antene pe pilon .
In plus este si foarte scumpa . Cele trei antene SISO fiecare, cu un factor de separatie suficient de mare intre polarizari , plus cablurile RF de legatura intre antene si echipament .
Alta metoda simpla , ieftina si la indemana ar fi insumarea a doua stream-uri printr-un multiplexor (link intern) .Metoda este eficienta numai daca multiplexorul folosit este de calitate si asigura o separatie buna intre stream-uri . Pentru banda de 5 Ghz recomandam folosirea multiplexorului .
Ce este un multiplexor RF
Este un cuplor hibrid , sau cuplor la 90 grade , cum poate fi gasit in literatura de specialitate .
Este un dispozitiv pasiv folosit in special in tehnologia radio .
Pe scurt ,cuplorul la 90 grade are 4 porturi , din care unul este intrare , unul este la masa printr-o inchidere (rezistenta) de 50 ohmi si celelate doua porturi se considera iesiri .
Iesirile cuplorului hibrid au calitatea de a fi defazate una fata de cealalta cu 90 grade . De aici si numele de cuplor la 90 grade. Fiind un dispozitiv pasiv reversibil , intrarea poate fi folosita ca iesire si invers, este adecvat scopului propus . Deci fiecare din cele doua stream-uri insumate prin multiplexor vor fi defazate cu 90 grade , insemnand o atenuare de minim -20 dB intre ele . In continuare ,iesirea multiplexorului este legata la unul din conectorii antenei MIMO 2 x 2 , reprezentand una din cele doua polarizari V sau H. Cel de al treilea stream ramas se poate lega acum la conectorul ramas liber al antenei .
In felul acesta am realizat o conectare a unui echipament MIMO 3 x 3 la o antena MIMO 2 x 2 fara a fi afectata izolatia minima impusa intre cele trei stream-uri.
In acelasi mod se pot cupla doua echipamente MIMO 2 x 2 la o antena , un feeder MIMO 2 x 2.
Echipamentele MIMO 2 x 2 prin cuplarea multiplexorului la bornele lor de antena se vor transforma in echipamente independente SISO (single input / single output ) . Acestea la randul lor se pot lega la o singura antena MIMO 2x 2 . Avantajele sunt evidente atunci cand se doreste folosirea unei singure antene pentru doua sau mai multe echipamente . Pentru mai multe echipamente se pot folosi matrice de multiplexori .
Ca exemplu, sistemul descris mai sus este realizat comercial de catre firma Ubiquiti prin produsul lor NxN , care practic este unul sau o matrice de mai multe cuploare hibride , in functie de numarul de iesiri , doua sau patru .
Ca orice dispozitiv pasiv de radiofrecventa , cuplorul hibrid prezinta o atenuare specifica intre intrare si oricare din iesiri . Si viceversa.
Aceasta atenuare , teoretic este de -3 dB , in practica este ceva mai ridicata datorita rezistentei de contact a conectorilor ,plus atenuarea pe cablurile de legatura, putand ajunge la -4 ; -5dB, functie de frecventa , calitate..etc
In practica , aceasta atenuare este mai putin sau aproape deloc vizibila deoarece prin insumarea stream-urilor , se realizeaza si o dublare in putere a celor doua canale a echipamentului .
De exemplu ,dorim sa facem un link wireless , avem echipamente MIMO 3 x 3 model NetMetal 5 triple care este in standard AC ,amanunt important de stiut atunci cand insumam canalele, vom vedea imediat de ce, dar antena este parabola cu feeder MIMO 2 x 2 in banda 5 Ghz . In fisa tehnica a echipamentului observam ca puterea data de producator pentru MCS9 este de 24dBm.
***Nota – Pentru standardul N puterile afisate in datele tehnice sunt pentru un singur canal . Pentru AC cifra reprezinta suma puterilor pentru cele doua ,sau trei canale (chain-uri ) care le are echipamentul .
Asta este unul din motivele pentru care multi utilizatori se plang ca dupa ce au ahizitionat un router cu standard AC in locul unuia cu N , nu mai “bate” asa departe !!!
Normal , puterea debitata in antena este mai mica de doua sau de trei ori , functie de numarul de chain-uri (antene).
Deci in exemplul de fata ,find in standard AC , rezulta ca fiecare canal are o putere maxima de 18 dBm pentru MCS9.
Acum , doua chain-uri,18 dBm + 18dBm = 21 dBm – 3dB ,pierderea de insertie a multiplexorului , = 18 dBm . Ajungem la aceeasi putere debitata in antena .
Link-ul wireless se poate executa in conditii foarte bune cu echipamentele din exemplu si cu multiplexorul descris .
Am demonstrat ca folosind multiplexorul in banda 5 Ghz , obtinem practic acelasi raport de puteri debitat in antena de catre echipament .
Solutia descrisa mai sus se poate aplica cu succes si in retelele PtmP (punct la multipunct ) atunci cand o parte din clientii asociati la un AP MIMO 3 x 3 folosesc echipamente in standardul MIMO 2 x 2 .
Sistemul presupune ca antena sau feederul folosit sa aibe o izolare intre porturi mai mare sau cel putin egala cu -20dB.
Atentie! Pentru a putea folosi modelul cu doua echipamente transformate in SISO , descris mai sus, pe o antena MIMO 2 x 2, este nevoie de un spatiu in frecventa suficient de mare pentru a nu aparea intermodulatii intre echipamente. In cazul in care spectrul de frecventa folosit nu permite acest lucru intre multiplexor si antena se intercaleaza filtre de banda . Vom arata intr-un articol viitor cum se poate face acest lucru cu filtre realizate de
Exista si feeder MIMO 3 x 3 realizat dupa acelasi principiu al defazarii si insumarii semnalului intr-un ghid de unda . Pentru detalii , cei interesati ma pot contacta contacta la numarul de telefon afisat pe site sau prin email.
