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Eine unüberwindliche Anzahl von Geräten, sei es Ihr Smartphone, Ihr VR-Headset oder die Überwachungskameras außerhalb Ihres Hauses, stellen gleichzeitig eine Verbindung zu Telekommunikationsnetzen her. Dies führt zu einem raschen Anstieg des Datenverkehrs im Laufe der Zeit, wobei Verbesserungen der Bandbreite zum Gebot der Stunde werden. Was wir alle brauchen, sind hohe Datengeschwindigkeiten, nicht wahr? Wie der chinesische Telekommunikationsriese Huawei prognostiziert, wird der weltweite mobile Datenverkehr im Jahr 2021 im Vergleich zu 2016 um das Siebenfache zunehmen. Der Datenbedarf für eine Person wird in den nächsten fünf Jahren durchschnittlich 15 GB pro Monat erreichen. Wir erleben immer noch das Aufkommen von 4G LTE-Netzen in Ländern wie Indien, aber Telekommunikationsbetreiber auf der ganzen Welt haben begonnen, mit noch komplexeren und robusteren Technologien zu experimentieren, um die Signalstärke, Benutzerkapazität und Datengeschwindigkeit zu maximieren. Sie verwenden eine intelligente Antennentechnologie namens Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), die die Grundlage für unsere 5G-Mobilfunktechnologie der fünften Generation bildet. Es befindet sich noch im Anfangsstadium der Entwicklung, wird aber voraussichtlich bald an Bedeutung gewinnen. Wenn Sie sich gefragt haben, was massives MIMO ist, finden Sie hier alles, was Sie über massives MIMO wissen müssen:
Was ist Massive MIMO und seine Beziehung zu 5G?
Massives MIMO (Multiple Input, Multiple Output), ebenfalls bekannt als Großantennensysteme, ist das Rückgrat für die Entwicklung der drahtlosen Kommunikation. Es wird erwartet, dass sich die MIMO-Technologie als äußerst nützlich erweist, um mehr mobile Benutzer zu unterstützen und auf lange Sicht schnellere Geschwindigkeiten und zuverlässigere Netzwerkdienste bereitzustellen.
Derzeit ermöglichen die meisten 4G LTE-Netzwerkinfrastrukturen nur die Platzierung von 8 Antennen (Sender + Empfänger) an der Basisstation, was nicht ausreicht, um den wachsenden Anforderungen mobiler Benutzer gerecht zu werden. Dies bietet eine begrenzte Bandbreite, die sich auf die Datengeschwindigkeit und die Anzahl der Benutzer auswirkt, die eine Verbindung zu dieser Station herstellen können.
Hier setzt MIMO an und ermöglicht es Ihnen, zwei oder mehr Sender und Empfänger gleichzeitig zu verwenden, um Daten über denselben Funkkanal auszutauschen. Die Technologie hat wurde bereits in einigen fortgeschrittenen 4G-Netzwerkstationen implementiert in Form von 4 x 4 MIMO und wird derzeit auch von einigen Betreibern in Indien untersucht. 
Die Erweiterung dieses Konzepts auf nahezu 100 Antennen in einem einzigen Array an der Basisstation (Mobilfunkmast) bildet jedoch die Grundlage für künftige 5G-Netze. Die Erhöhung der Gesamtzahl der Antennen führt zu mehr Sendern / Empfängern an einem Ort, was zu einer Erhöhung der möglichen Signalpfade und einer besseren Leistung sowohl hinsichtlich der Datengeschwindigkeit als auch der Verbindungszuverlässigkeit führt. Massives MIMO kann zu einer bis zu vierfachen Geschwindigkeitsverbesserung und einer mehrfachen Erweiterung der Netzwerkkapazität führen.
Die Sammlung von Antennensystemen in einem massiven MIMO-Netzwerk bildet keine exakten ballonartigen Strahlen, wie sie in den meisten früheren und aktuellen Netzwerksystemen zu sehen sind. Stattdessen bildet die orthogonale Natur der von der Antennensammlung emittierten Signale einzelne Strahlen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt eine oder mehrere Mobilstationen (die Benutzer) bedienen. Da Massive MIMO zahlreiche komplexe Technologien verwendet, lässt sich die Funktionsweise seines Antennensystems am einfachsten anhand des unten angehängten Diagramms erklären. 
Dies bedeutet, dass die Betreiber durch den Einsatz der Massive MIMO-Technologie eine größere Anzahl mobiler Geräte in einem Gebiet bedienen können. Das Gleiche ist weiter skalierbar, da die Bediener dem aktuellen Setup noch mehr Antennen hinzufügen können, um mögliche Signalpfade zu erhöhen und die Effizienz zu verbessern, ohne das vorhandene Spektrum zu beeinträchtigen.
Vorteile von Massive MIMO gegenüber aktuellen 4G-Netzen
Da im Massive MIMO (5G) -System eine größere Anzahl von Eingangs- und Ausgangsantennen verwendet wird, können Telekommunikationsbetreiber die Abdeckung und die Datengeschwindigkeit erheblich verbessern. Dies wird durch eine hohe Spektral- und Energieeffizienz ermöglicht, die aufgrund eines großen Multiplexens zunimmt, sowie durch die kombinierte Verstärkung des Antennenarrays. Hier sind die Hauptvorteile von Massive MIMO (M-MIMO) -Antennensystemen gegenüber aktuellen 4G-Systemen:
1. Verbesserte Abdeckung und höhere Geschwindigkeiten
Dank des Einsatzes der Massive MIMO-Technologie, möglicherweise kombiniert mit höherfrequenten Spektren, können die Telekommunikationsunternehmen künftig auf die Anforderungen einer größeren Vielfalt von Geräten eingehen. Nicht nur das, die Die Signalstärke in Innenräumen wäre extrem stark und aus den Charts.
Die Strahlformungsfähigkeiten von Massive MIMO-Systemen ermöglichen es Telekommunikationsbetreibern, schnelle Verbreitung der Hochgeschwindigkeitsabdeckung in ländlichen Gebieten auch. Eine direkte Sichtlinie funktioniert gut mit höheren Frequenzen und bietet somit noch höhere Geschwindigkeiten.
Das Hauptziel eines Upgrades ist auch die Erhöhung der Datengeschwindigkeit. Experten erwarten Mindestgeschwindigkeiten von 1 Gbit / s bis zu 10 Gbit / s. Dies wurde bereits in einigen Experimenten mit Gigabit-LTE-Demos bewiesen, die der chinesische Netzwerkgigant ZTE Anfang dieses Jahres auf der CES gezeigt hat.
2. Niedrige Infrastruktur- und Komponentenkosten
Da die meisten globalen Telekommunikationsgiganten ihre Infrastruktur ständig aktualisieren, um jetzt 4G-Hochgeschwindigkeitsnetze (mit Geschwindigkeiten vor 5G) zu unterstützen, wäre die vollständige Aktualisierung auf 5G eine reibungslose Fahrt. Die vorhandenen 4G-Systeme verwenden bereits MIMO-Techniken, die skaliert werden sollen, wenn eine plausible 5G-Technologie zum Tragen kommt.
Die neuen Massive MIMO-Antennensysteme werden nicht nur eine große Anzahl von Antennen haben, sondern auch skalierbar sein. Es wird sein Für Telekommunikationsgiganten ist es einfacher, diesem System neue Antennen hinzuzufügen vorhandene Geschwindigkeiten und Benutzerbasis anhängen. Die große Anzahl von Antennen führt auch zur Bildung eines robusten Netzwerks, das nicht von einem individuellen Ausfall des Antennensystems betroffen ist.
3. Unterstützung für zeitlich begrenzte Verbindungen
Massive MIMO-fähige 5G-Netzwerke bieten zwar eine verbesserte Abdeckung und Datengeschwindigkeit, reduzieren jedoch die Zeit, die die Signale für die Übertragung zwischen Sender und Empfänger benötigen. Dies wird als Latenz bezeichnet, und kommende 5G-Netzwerke werden dazu beitragen, diese zu reduzieren, um die Verwendung dieser Netzwerke für weiter zu vereinfachen VR / AR, selbstfahrende und andere AI- oder ML-gesteuerte Dienste.
Herausforderungen bei der massiven Bereitstellung von MIMO-Antennen
Während Forscher in den letzten Jahren mit massiven MIMO-Antennentests experimentiert haben, haben die Systeme, die es auf den Markt geschafft haben, immer noch weniger Antennen, als die Telekommunikationsunternehmen für das Aufkommen von 5G-Netzen wünschen. Dies ist auf die Einschränkungen zurückzuführen, auf die wir bei der Implementierung der Technologie gestoßen sind. Hier sind die Herausforderungen, denen sich ihr weit verbreiteter Einsatz gegenübersieht:
1. Komplexität der Signalverarbeitung
Dies ist eine der größten Schwierigkeiten beim Aufbau der Massive MIMO-Basisstationen. Das Eine erhöhte Anzahl von Antennen und die Frequenzen an einem einzelnen Ort führen zu einer erhöhten Interferenzwahrscheinlichkeit. Dieses Problem kann jedoch durch die Einführung eines breiteren Spektrums und einer Null-Fehler-Präzisionstechnologie gelöst werden, die die Interferenz zwischen den Standorten des Kanals verringert. Die große Anzahl von Antennen erhöht zwar die Komplexität auf der ganzen Linie, macht das Netzwerk jedoch noch widerstandsfähiger gegen Ausfälle.
2. Begrenzte Frequenzverfügbarkeit
Wie Sie vielleicht bereits gehört haben, wird die Verteilung eines Frequenzspektrums vom Leitungsgremium gesteuert, und Telekommunikationsbetreiber müssen Gebote abgeben, um einen Teil dieses bestimmten Spektrums zu sichern.
Das Grundproblem liegt nun in der Tatsache, dass das in der heutigen Zeit vorherrschende 3-GHz-Spektrum aufgrund der Überlastung neuer Datenverbindungen bereits unübersichtlich ist. Und es beweist Es ist schwierig, Millimeterwellen mit höherer Frequenz (3 GHz - 300 GHz) für den Bau massiver MIMO-Basisstationen zu verwenden da die Wellen keine festen Materialien durchdringen und von Bäumen oder Regenwolken absorbiert werden. 
Technologiegiganten und Telekommunikationsbetreiber arbeiten jedoch Hand in Hand, um die Signalverstärkung zu erhöhen, indem mehrere Antennen (MIMO) Funksignale in einem engen Richtstrahl konzentrieren, ohne ihre Sendeleistung zu erhöhen. Samsung R & D und Huawei haben in den Experimenten Erfolg gehabt, aber diese schmalen Strahlen reagieren äußerst empfindlich auf Ausrichtungsänderungen.
Laufende Forschung und Bereitstellung massiver MIMO-Netzwerke
Das oben genannte Netzwerksystem ist kein Prototyp, wurde jedoch im bestehenden 4G-Szenario bereits in kleinerem Maßstab implementiert. Huawei arbeitet seit über ein paar Jahren mit lokalen Telekommunikationsbetreibern wie China Mobile und Japans SoftBank zusammen, um seine Massive MIMO-Setups kommerziell zu testen.
Nach strengen Experimenten, SoftBank wurde nun zum Telekommunikationsbetreiber ernannt, der sein Debüt gibt kommerzielles massives MIMO-Netzwerk gegen Ende 2016. Andere Betreiber wie China Mobile, Vodafone und T-Mobile haben ebenfalls damit begonnen, diese Technologie für eine begrenzte Anzahl ihrer Benutzer in ihren jeweiligen Ländern einzuführen.
Wenn die größte Frage, die Sie im Hinterkopf haben, lautet: Werden unsere aktuellen Smartphones mit diesen massiven MIMO-Netzwerken kompatibel sein? Dann ist die Die einfache Antwort lautet meistens Ja. Eine große Anzahl vorhandener Geräte kann 4G-MIMO-Netzwerke nutzen und bietet Gigabit-Geschwindigkeiten ohne Probleme.
Erste 5G-fähige Bereitstellungen in Indien
Während zahlreiche globale Telekommunikationsanbieter in Zusammenarbeit mit Hardware-Giganten bereits mit Massive MIMO in ihren Netzwerken experimentiert haben, hat sich Indien erst kürzlich mit der Bereitstellung seines ersten solchen Netzwerks dem futuristischen 5G-Laufwerk angeschlossen.
Der führende Telekommunikationsriese des Landes, Airtel, machte Schlagzeilen, als er bekannt gab, dass er derjenige ist, der dieses Kunststück vollbracht hat. Der Rollout von Indiens erste M-MIMO-Technologie (Massive Multiple-Input Multiple-Output-Technologie) wurde gestartet mit Bengaluru und Kolkata. Es wird jedoch erwartet, dass der Prozess in den kommenden Monaten auf andere Teile des Landes ausgeweitet wird.
Airtel hat die neue 5G-Technologie im Rahmen seines laufenden Netzwerkumwandlungsprogramms namens Airtel eingesetzt Projektsprung. Es wird erwartet, dass die Massive MIMO-Technologie die vorhandene Netzwerkkapazität um das Siebenfache verbessert und dabei das gleiche Spektrum nutzt, das sie bereits besitzt. Es wird davon ausgegangen, dass das Gleiche bei der bestehenden 4G-Bereitstellung sogar eine doppelt so hohe Geschwindigkeit bieten wird.
Darüber hinaus hat der chinesische Netzwerkriese ZTE angekündigt, in Zusammenarbeit mit bekannten Betreibern wie Vodafone und Reliance Jio an den massiven MIMO-Experimenten vor 5G teilzunehmen. Während Huawei das Gesicht hinter Airtels Einsatz im Land ist, heißt es in einer offiziellen Erklärung.
Aus der Sicht des aktuellen Zustands der Telekommunikationsindustrie in Indien ist dies ein Versuch der Teile dieses Telekommunikationsgiganten, eine Hochburg im Land zu erhalten. Sie wurden kürzlich von ihrem schärfsten neuen Konkurrenten, Reliance Jio, mit einem überraschenden Ruck geweckt, der es nun geschafft hat, sie mit seinem 4G LTE-Netz-Rollout innerhalb eines Jahres mit Füßen zu treten.
Voraussichtlicher weit verbreiteter Rollout
Die meisten Berichte von Netzwerkgiganten wie Ericsson oder Nokia schlagen derzeit die 5G-Netzwerktechnologie vor wird einen Durchbruch erleben und die Massen bis 2020 erreichen. Dies ist kein starrer Zeitplan, sondern entspricht dem Betriebsmuster der Branche, in der innerhalb eines Jahrzehnts eine verbesserte Technologie eingeführt wird. 
Die 3G-Netzwerktechnologie wurde erstmals im Oktober 2001 eingeführt, während 4G LTE nach einem Jahrzehnt um 2011 weit verbreitet war. Man kann also spekulieren, dass die laufenden massiven MIMO-Bemühungen bis Ende dieses Jahrzehnts zum Tragen kommen werden. Man kann Implementierungen der Technologie vor 5G sowohl beim Verbraucher als auch beim Betreiber in den nächsten Jahren sehen. Die Menge an Die Olympischen Winterspiele 2018 könnten die ersten sein, die Zeuge dieser Innovation werden, gefolgt von der FIFA-Weltmeisterschaft 2018. Selbst der Chiphersteller Qualcomm hat angekündigt, 5G-kompatible (Gigabit) Geräte auf einer ähnlichen Zeitachse einzuführen.
Möglicherweise haben wir in Indien einen längeren Rollout von 4G LTE-Diensten erlebt, der derzeit noch in Bearbeitung ist. Die Telekommunikations-Giganten des Landes wollen sich jedoch aufgrund des sich abzeichnenden Wettbewerbs und der Konsolidierung innerhalb des Landes nicht länger im Wettlauf um die Einführung der neuesten Technologien zurückziehen.
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Massive MIMO: Ein technologisches Rennen für die Einführung von 5G
Ein Blick aus der Vogelperspektive auf die massiven MIMO-Entwicklungen zeigt auch, dass Indien sein transformatives Image als technologisches Kraftwerk weiter ausbaut. Die Regierung unternimmt jetzt die erforderlichen Schritte, um die Entwicklung der Mobilfunktechnologie anzukurbeln.
Die Regierung hat bereits ein hochrangiges Forum eingerichtet, um das aktuelle Szenario zu bewerten und Aktionspläne für die rechtzeitige Einführung von 5G-Diensten zu genehmigen. Es hat einen massiven Korpus von 500 Crore für 5G-Forschungs- und Entwicklungszwecke bereitgestellt, der uns neben den Ländern, die die Einführung solcher technologischer Fortschritte anführen, auf die Weltkarte setzt. Derzeit ist kein echtes „5G“ -Netzwerk definiert, und wir müssen in den kommenden Jahren danach Ausschau halten.
