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Was Sie über MU-MIMO wissen sollten
MU-MIMO hat das WLAN revolutioniert. Es ermöglicht Access Points, gleichzeitig mit mehreren Geräten zu kommunizieren, was die Netzwerkkapazität und Effizienz erheblich steigert.
Ähnlich wie ein Stadtautobahnnetz während eines Bevölkerungsbooms kämpft das Legacy-WLAN seit Langem damit, das exponentielle Wachstum des Netzwerkverkehrs zu bewältigen. Die Zahl der vernetzten Geräte nimmt ständig zu und der Wunsch nach noch mehr Geschwindigkeit steigt. Mit der Weiterentwicklung zu Wi-Fi 6 und Wi-Fi 7 sind jedoch neue Technologien zur Bewältigung dieser Herausforderungen auf dem Vormarsch.
MU-MIMO tauchte erstmalig beim WLAN-Standard 802.11ac Wave 2 (kurz Wi-Fi 5), auf, ein entscheidender Schritt in Richtung High-Density Wi-Fi. Bei der MU-MIMO-Technologie wird die verfügbare Bandbreite eines Access Points (AP) in separate räumliche Streams aufgeteilt.
Auf diese Weise ist ein einzelner AP Multitasking-fähig und kann mit mehr als einem WLAN-Gerät gleichzeitig kommunizieren. Wi-Fi 5 Wave 2 umfasst beispielsweise Unterstützung für 4x4 MU-MIMO. Das bedeutet, ein AP mit vier Sendeantennen kann Daten an bis zu vier Clients gleichzeitig übertragen.
Mit Wi-Fi-6 beziehungsweise Wi-Fi 6E wurde MU-MIMO sowohl für den Downlink- als auch für den Uplink-Verkehr erweitert, was die Kapazität und Effizienz in Netzwerken mit hoher Dichte deutlich erhöhte. Darüber hinaus unterstützt Wi-Fi 6 bis zu acht räumliche Streams, so dass mehr Geräte gleichzeitig kommunizieren können. Diese Entwicklung ist besonders wichtig in Umgebungen wie Smart Homes, IoT-Netzwerken und großen Bürokomplexen, in denen viele Geräte gleichzeitig verbunden sind.
Wi-Fi 7, auch bekannt als 802.11be, hebt die MU-MIMO-Technologie auf ein neues Niveau. Es wird nicht nur eine noch höhere Anzahl räumlicher Streams (bis zu 16) unterstützt, sondern diese Funktion auch mit anderen Technologien kombiniert wie Multi-Link Operation (MLO), um die gleichzeitige Nutzung mehrerer Frequenzbänder zu ermöglichen. Dadurch werden sowohl die Netzwerkgeschwindigkeit als auch die Stabilität weiter verbessert.
4 Dinge, die Sie über die MIMO-Technologie wissen sollten
1. Was sind SISO, SIMO, MISO und MIMO?
SISO, SIMO (Single Input, Multiple Output), MISO (Multiple Input, Single Output) und MIMO mögen wie Kauderwelsch klingen. Aber jedes Akronym beschreibt im Grunde einfach nur eine Variante des gleichen Themas: Wie viele Streams kann ein Sender übertragen und ein Client empfangen?
- SISO. Das Sendegerät und der Empfangsclient verfügen jeweils über eine Antenne für einen einzelnen Stream.
- SIMO. Das Sendegerät besitzt eine Antenne, der Empfangsclient aber mehrere Antennen, um mehrere Streams zu empfangen.
- MISO. Das Sendegerät kann mehrere Streams mithilfe mehrerer Antennen senden. Der Empfangsclient hingegen verfügt nur über eine Antenne.
- MIMO. Sowohl das Sendegerät als auch der oder die Empfängerclient(s) können mehrere Streams mit mehreren Antennen senden und empfangen. Alternativ dazu kann das Sendegerät auch mehrere Antennen besitzen, die es nutzt, um gleichzeitig Daten an mehrere Clients zu übertragen. Einige oder alle dieser Clients sind lediglich mit jeweils einer Empfangsantenne ausgestattet.
2. Was sind die Unterschiede zwischen SISO und MIMO sowie SU-MIMO und MU-MIMO?
Die ersten Wireless-Stationen waren dazu gedacht, Daten über eine einzelne Antenne an jeweils nur ein Gerät zu senden. Diese Konfiguration bezeichnet man als SU-SISO. Später dann ermöglichte Single-User MIMO (SU-MIMO), zuerst eingeführt als Funktion von 802.11n (Wi-Fi 4), zusätzliche räumliche Streams über zwei oder mehr Antennen. SU-MIMO, manchmal einfach nur MIMO genannt, unterstützt stabilere, transparentere und effizientere Datenübertragungen zwischen AP und Endpunkt.
Durch die MU-MIMO-Technologie kam es zu weiteren Änderungen bei der Wireless-Einbindung. So kann ein AP oder Router seine separaten räumlichen Streams nutzen, um mit mehreren Endpunkten oder Nutzern gleichzeitig zu kommunizieren. Indem eine Wireless-Station die zur Verfügung stehende Bandbreite unter einer Gruppe von Clients dynamisch aufteilt, kann sie eine effizientere Konnektivität erreichen. Dies führt zu einer größeren Netzwerkkapazität.
3. Was bedeuten 1x1, 2x2, 3x3, 4x4, 8x8 und 16x16 für MU-MIMO?
Diese Werte geben die Anzahl der Antennen in einem Access Point, Router oder Endpunkt an und damit die Anzahl der gleichzeitig unterstützten räumlichen Streams. Ein Access Point nach Wi-Fi 5 Wave 2 etwa mit der Bezeichnung 4x4 verfügt über eine Konfiguration mit vier Antennen – mit vier Sendern und vier Empfängern – und kann vier räumliche Streams gleichzeitig unterstützen. Ein 2x2-Smartphone verfügt über zwei Antennen, ein 1x1-Gerät nur über eine. Ein Access Point für Wi-Fi 6 ist mit bis zu acht Sende- und Empfangsantennen ausgestattet (8x8). Somit kann er acht 1x1-Clients, vier 2x2-Clients, zwei 4x4-Clients etc. gleichzeitig erreichen. Mit Wi-Fi 7 sind bis zu 16 Antennen möglich.
4. Was ist der Unterschied zwischen Downlink MU-MIMO und Uplink MU-MIMO?
Beim Downstream Traffic in einem WLAN ist der AP der Sender, während das Clientgerät der Empfänger ist. Beim Upstream Traffic, wenn zum Beispiel ein Endnutzer Videos in die Cloud hochlädt, ist der Endpunkt der Sender und der AP der Empfänger.
Als Wi-Fi 5 Wave 2 die MU-MIMO-Technologie einführte, umfasste dies lediglich die Downstream-Konnektivität von AP zu Clients, was als Downlink MU-MIMO bezeichnet wird. Upstream-Verbindungen, von Clients zu AP, blieben allerdings Single User, wobei nur ein Knoten in der Lage ist, Daten an jeweils einen AP zu übertragen.
Stellen sie sich eine Autobahn mit vier Spuren in die eine und nur einer Spur in die Gegenrichtung vor. (Hinweis: Uplink SU-MIMO ermöglicht es einem Client mit mehr als einer Sendeantenne, gleichzeitig mehrere räumliche Streams an den AP zu übertragen, aber nicht zur gleichen Zeit wie andere Endpunkte.)
Nach Angaben von Cisco hat das IEEE überlegt, Uplink MU-MIMO in Wi-Fi 5 Wave 2 aufzunehmen, sich aber am Ende dagegen entschieden. Die Technologie von Uplink MU-MIMO ist hochkomplex und wird erst ab Wi-Fi 6 unterstützt.
Fazit
Die Entwicklung der MU-MIMO-Technologie wird kontinuierlich weiterentwickelt und ist so für moderne Netzwerke sehr wichtig. Insbesondere durch die Integration mit anderen Technologien wie Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) ab Wi-Fi 6 und Beamforming wird die Effizienz und Leistungsfähigkeit moderner WLAN-Standards optimiert.
Hinweis: Dieser Artikel wurde ursprünglich von Alissa Irei verfasst und von der ComputerWeekly-Redaktion aktualisiert, um Branchenveränderungen widerzuspiegeln und das Leseerlebnis zu verbessern.
