MIMO là gì? Những Lợi ích mà công nghệ MIMO mang lại

Trong thời đại công nghệ phát triển mạnh mẽ như hiện nay, kết nối Internet không dây đã trở thành một nhu cầu thiết yếu của cuộc sống. Để đáp ứng nhu cầu này, các nhà sản xuất đã không ngừng nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới nhằm cải thiện tốc độ và độ ổn định của kết nối Wifi. Một trong những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay là MIMO. Vậy MIMO là gì? Công nghệ này mang lại lợi ích gì? Hãy cùng Wifiruckus tìm hiểu nhé! 

MIMO là gì? Những Lợi ích mà công nghệ MIMO mang lại

Khái niệm MIMO là gì?

MIMO là viết tắt của Multiple In, Multiple Out – Đây là một công nghệ trong truyền thông không dây tăng dữ liệu của tần số vô tuyến bằng cách sử dụng nhiều anten phát và thu tín hiệu. MIMO chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống truyền thông không dây như Wifi, 4G, 5G và các hệ thống di động khác.

Nói một cách đơn giản, công nghệ MIMO sử dụng nhiều anten đầu vào và nhiều anten đầu ra đồng thời để truyền và nhận dữ liệu. Qua việc sử dụng nhiều đường truyền không dây cùng một lúc, MIMO có thể cải thiện tốc độ truyền dữ liệu và độ tin cậy của kết nối mà không cần tăng thêm băng thông. Công nghệ này giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống truyền thông không dây, đặc biệt là trong môi trường có nhiều nhiễu và đa đường truyền.

Công nghệ MIMO sử dụng nhiều anten đầu vào và nhiều anten đầu ra đồng thời để truyền và nhận dữ liệu

Nguyên lý hoạt động của công nghệ MIMO

Công nghệ MIMO tận dụng sự lan truyền đa đường trong môi trường liên lạc vô tuyến phức tạp. Khi tín hiệu đi qua các vật cản như tường, trần nhà,…nó sẽ phản xạ và gửi về anten thu từ nhiều hướng khác nhau. Điều này dẫn đến việc thông tin được truyền gửi với các góc và thời điểm khác nhau. 

Ngoài việc một tín hiệu được nhận nhiều lần tại một ăngten thì một anten có thể truyền tới nhiều anten khác nhau cùng một lúc. Trong trường hợp có nhiều anten trong một dãy, khi chúng cùng phát sóng đồng thời, tất cả các anten của người dùng trong khu vực có thể nhận được tín hiệu từ tất cả các anten phát. 

Bên cạnh đó, công nghệ MIMO hoạt động dựa trên 3 kỹ thuật cơ bản đó là: Beamforming (Định dạng chùm), Spatial Multiplexing (Ghép kênh không gian) và Space-time coding (Mã hóa không gian-thời gian):

• Space – time coding: Đây là phương pháp truyền dữ liệu qua nhiều anten cùng một lúc để tăng tin cậy và hiệu suất. Dữ liệu được biến đổi và gửi qua nhiều ăng-ten, sau đó máy thu kết hợp để trích xuất thông tin hiệu quả. Phương pháp này giúp giảm nhiễu và cải thiện độ tin cậy, sử dụng cả đa dạng về không gian và thời gian.
• Spatial Multiplexing: MIMO sử dụng nhiều anten để tạo ra không gian kênh ghép. Tín hiệu được chia thành các luồng và truyền từ các ăng-ten khác nhau, mỗi ăng-ten hoạt động ở tần số giống nhau. Số ăng-ten thu phải ít nhất bằng số ăng-ten phát để giải mã từng luồng. Ví dụ, hệ thống 4 × 4 (anten 4 máy phát và máy thu) có thể truyền bốn luồng và dung lượng dữ liệu cao hơn gấp bốn lần so với SISO. Số luồng tối đa có thể bị giới hạn bởi số anten ít nhất ở máy phát hoặc thu. 
• Beamforming: Beamforming là kỹ thuật tối ưu hóa tín hiệu Wifi bằng cách điều chỉnh pha và trọng số của anten để tạo ra một “chùm tia” tín hiệu. Điều này giúp tăng công suất tín hiệu tại máy thu, giảm nhiễu và cải thiện độ lợi tín hiệu. Beamforming đạt được nhờ các anten thông minh có thể được chia thành các hệ thống mảng pha hoặc hệ thống mảng thích ứng. 

Nguyên lý hoạt động của công nghệ MIMO

Lợi ích và hạn chế của công nghệ MIMO

Lợi ích

Công nghệ MIMO mang lại nhiều lợi ích và lợi thế góp phần tối đa hóa hiệu suất không dây:

• Tốc độ dữ liệu được cải thiện: Công nghệ MIMO cho phép tốc độ dữ liệu cao hơn bằng cách truyền nhiều luồng dữ liệu cùng một lúc. Điều này giúp kết nối nhanh hơn và đáng tin cậy hơn cho dù bạn đang truyền phát nội dung đa phương tiện hay truyền các tệp lớn.
• Tăng dung lượng mạng: Bằng cách sử dụng nhiều anten, công nghệ MIMO nâng cao đáng kể dung lượng mạng tổng thể. Nó cho phép nhiều người dùng kết nối đồng thời hơn mà không bị giảm tốc độ, đảm bảo trải nghiệm liền mạch cho tất cả người dùng.
• Phạm vi và vùng phủ sóng tốt hơn: Công nghệ MIMO sử dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu thông minh để cải thiện phạm vi tiếp cận của tín hiệu, giúp tín hiệu có khả năng chống nhiễu tốt hơn và giảm điểm chết. Điều này dẫn đến phạm vi phủ sóng mở rộng và hiệu suất tốt hơn trên toàn mạng không dây.
• Độ tin cậy nâng cao: Với khả năng giảm thiểu nhiễu và pha-đinh đa đường, công nghệ MIMO nâng cao độ tin cậy của kết nối không dây, giảm thiểu tác động của sự tắc nghẽn và phản xạ tín hiệu, đảm bảo hiệu suất ổn định và nhất quán.
• Cải thiện năng lượng: Công nghệ MIMO tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng bằng cách tận dụng tính đa dạng của anten, cho phép truyền và nhận tín hiệu hiệu quả hơn, giúp tăng tuổi thọ pin cho thiết bị di động.

Lợi ích của công nghệ MIMO

Hạn chế

Mặc dù MIMO mang lại những lợi thế đáng kể về tốc độ dữ liệu tăng lên, độ tin cậy được cải thiện và hiệu suất phổ nâng cao trong truyền thông không dây, nhưng vẫn có một số hạn chế và thách thức liên quan đến việc triển khai công nghệ này đó là:

• Độ phức tạp và chi phí của phần cứng: Việc triển khai MIMO liên quan đến nhiều ăng-ten và chuỗi vô tuyến, dẫn đến độ phức tạp và chi phí phần cứng tăng lên. Nhu cầu về các thành phần phần cứng bổ sung, chẳng hạn như nhiều ăng-ten và chuỗi RF, có thể khiến hệ thống MIMO tốn kém hơn khi triển khai.
• Nhiễu và xuyên âm: Hệ thống MIMO có thể gặp hiện tượng nhiễu và nhiễu xuyên âm giữa nhiều anten, đặc biệt trong các tình huống triển khai dày đặc. 
• Hạn chế trong môi trường không có tầm nhìn thẳng: Hiệu suất MIMO được tối ưu hóa trong điều kiện tầm nhìn thẳng (LOS) hoặc gần LOS. Trong các tình huống không theo đường ngắm (NLOS), trong đó tín hiệu bị phản xạ hoặc nhiễu xạ, lợi ích của MIMO có thể bị hạn chế và các hệ thống SISO truyền thống có thể hoạt động tương đương.
• Độ nhạy đối với vị trí đặt anten: Hiệu suất của hệ thống MIMO rất nhạy cảm với vị trí vật lý của anten. Việc đạt được khoảng cách và hướng tối ưu cho anten là điều cần thiết và cấu hình dưới mức tối ưu có thể dẫn đến mức tăng MIMO bị giảm.

Vai trò của công nghệ MIMO đối với Internet hiện nay

Vai trò của MIMO trong LTE

Công nghệ MIMO đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai LTE và tiêu chuẩn công nghệ băng thông rộng không dây. LTE sử dụng MIMO và ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM) để tăng tốc độ lên tới 100 Mbps và hơn thế nữa. Tỷ lệ này cao gấp đôi so với mức được cung cấp trong wifi 802.11a trước đó.

MIMO trong LTE giúp tăng cường đáng kể khả năng truyền dữ liệu. Nó phân tách dữ liệu thành nhiều luồng riêng lẻ trước khi truyền, cũng như sử dụng ghép kênh không gian để truyền các kênh độc lập theo không gian.  

Tìm hiểu thêm về OFDM là gì tại đây

Vai trò của MIMO trong 5G

MIMO tiếp tục nâng cấp và phát triển khi ngành công nghiệp không dây hoạt động để đáp ứng nhiều anten, mạng và thiết bị hơn. Một trong những ví dụ nổi bật nhất về điều này đó là việc triển khai công nghệ 5G.

Trong mạng 4G, công nghệ MIMO sử dụng hệ thống song công phân chia theo tần số (FDD) để hỗ trợ nhiều thiết bị. Còn trong mạng 5G, MIMO sử dụng hệ thống song công phân chia thời gian (TDD) mang lại nhiều lợi thế hơn FDD.   

So sánh SU-MIMO và MU-MIMO

Có hai loại MIMO chính: một người dùng (SU) và nhiều người dùng (MU). Trong hệ thống SU-MIMO, luồng dữ liệu chỉ có thể tương tác với một thiết bị trên mạng tại một thời điểm. Do đó, hệ thống MU-MIMO hoạt động tốt hơn SU-MIMO. 

Sự cố phát sinh với SU-MIMO khi nhiều người dùng cố gắng sử dụng mạng đồng thời. Nếu một người đang tải video lên và một người khác đang hội nghị, luồng dữ liệu sẽ bị nghẹt, khiến độ trễ hoặc độ trễ tăng vọt. Còn MU-MIMO có lợi thế là có thể truyền nhiều bộ dữ liệu đến nhiều thiết bị cùng một lúc.

Phân biệt cơ bản giữa MIMO và MU-MIMO

Dưới đây là bảng so sánh chi tiết giữa SU-MO và MU-MO:

Tương lai và ứng dụng của công nghệ MIMO

Khi nhu cầu kết nối không dây tiếp tục tăng, công nghệ MIMO được kỳ vọng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình bối cảnh không dây. Dưới đây là một số phát triển và xu hướng chính làm nổi bật tiềm năng tương lai của MIMO:

• Mạng 5G: MIMO là công nghệ cơ bản làm nền tảng cho mạng không dây thế hệ thứ năm (5G). Mạng 5G dự kiến ​​sẽ cung cấp tốc độ chưa từng có, độ trễ thấp hơn và khả năng kết nối lớn. MIMO sẽ là nhân tố chính hỗ trợ các khả năng này, cho phép mạng 5G đáp ứng các yêu cầu thông lượng cao và hỗ trợ đồng thời một số lượng lớn thiết bị.
• Huge MIMO/Massive MIMO (MIMO khổng lồ): Là một sự phát triển của công nghệ MIMO tận dụng số lượng ăng-ten thậm chí còn lớn hơn. Bằng cách triển khai hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn ăng-ten, Huge MIMO có thể cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn, tăng công suất và cải thiện phạm vi phủ sóng. Nó có khả năng biến đổi các mạng không dây bằng cách cung cấp công suất cực cao và hiệu suất quang phổ nâng cao.
• MIMO trong các thiết bị IoT: Internet of Things (IoT) đang có sự tăng trưởng chưa từng có, với hàng tỷ thiết bị dự kiến ​​sẽ được kết nối trong tương lai gần. Công nghệ MIMO sẽ rất cần thiết trong việc cung cấp kết nối đáng tin cậy và hiệu quả cho các thiết bị IoT này.

Huge MIMO – Massive MIMO có thể cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn, tăng công suất và cải thiện phạm vi phủ sóng 

Tại sao nên mua bộ phát wifi có MIMO

Có rất nhiều lý do để bạn lựa chọn bộ phát wifi được trang bị công nghệ MIMO, đó là:

• Tăng tốc độ Download: Bộ phát wifi hỗ trợ MIMO có khả năng tận dụng nhiều anten để truyền và nhận dữ liệu cùng một lúc, giúp tăng tốc độ download, làm cho trải nghiệm trực tuyến nhanh chóng và mượt mà hơn.
• Giảm thời gian chờ đợi: MIMO giúp giảm thời gian chờ đợi dữ liệu xuống mức thấp nhất, giúp người dùng truy cập nhanh chóng và không gặp sự trễ không mong muốn.
• Chịu tải cao và ổn định: bộ phát Wifi có MIMO cho phép nhiều thiết bị kết nối mà vẫn duy trì sự ổn định, tránh hiện tượng giật lag, đặc biệt khi có nhiều người sử dụng mạng.
• Nâng cao trải nghiệm người dùng: Bạn sẽ có trải nghiệm mạng wifi linh hoạt và mạnh mẽ hơn, đặc biệt là khi sử dụng nhiều thiết bị đồng thời. Video streaming, chơi game hay công việc trực tuyến sẽ trở nên suôn sẻ hơn.

Tổng kết

Qua bài viết trên, có thể thấy được công nghệ MIMO đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tốc độ, độ ổn định của kết nối không dây. Và trong tương lai, công nghệ này vẫn tiếp tục được phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. Hãy theo dõi chúng tôi thường xuyên để cập nhật những xu hướng công nghệ mới nhất nhé!