Droši, stabili un paplašināmi bezvadu sakari ir būtiski lietotājiem, kuriem nepieciešams nezaudēt sakarus pat izaicinošā radiofrekvenču spektra vidē.
Vairāku ieeju (Multiple-input) un vairāku izeju (Multiple-output) jeb MIMO radiosistēmas ir pamatnosacījums, lai izveidotu jaudīgus mobilos ad-hoc tīklus (Mobile Ad-hoc Networks) (MANET), kas nodrošina drošu un uzticamu savienojumu dažādos operatīvajos lietojumos.
Izmantojot kopā ar MIMO antenām, tās sniedz vairākkārtēju sakaru uzlabojumu, veidojot jaudīgus un adaptīvus tīklus, kas apvieno dažādus sakaru līdzekļus kopējā vidē.
Tālāk šis raksts sniedz ieskatu MIMO bāzētās radiosistemās un antenās, kā arī to, kā tās var izmantot, lai izveidotu augstas veiktspējas taktisko sakaru arhitektūru mūsdienu misij-kritiskam pielietojumam.
MIMO sakaru sistēmu loma un nozīmīgums
Savā būtībā MIMO sakaru sistēmas izmanto vairākas antenas gan raidītāja, gan uztvērēja pusē, lai vienlaikus sūtītu un saņemtu dažādas signāla datu plūsmas.
Apstrādājot vairākus saņemtos signālus, MIMO radiosistēmas var mazināt trokšņa un traucējumu ietekmi, tādējādi ievērojami uzlabojot sakaru veiktspēju salīdzinājumā ar tradicionālajām vienas antenas raiduztvērēja sistēmām (SISO).
Turklāt, pateicoties to spējai radīt vairākas paralēlas datu plūsmas, kas nodrošina augstu joslas platuma caurlaidspēju, MIMO sakaru sistēmas nodrošina lietotājiem mērogojamus tīkla risinājumus, kas darbojas droši dinamiskā un sarežģītā RF vidē.
Izmantojot dažādas pieejamās MIMO radio iekārtas un MIMO antenu konstrukcijas, operatoriem ir integrācijas elastības iespējas, pielāgojot risinājumus, kas atbilstu viņu tīkla un misijas prasībām.
Mūsdienās MIMO sakaru sistēmas nodrošina paaugstinātu sniegumu un uzticamību, padarot tās par būtisku tehnoloģiju misij kritiskiem aizsardzības, tiesībsargāšanas, sabiedriskās drošības un komerciālās apraides lietojumiem.
MIMO sakaru sistēmu priekšrocības
MIMO sakaru sistēmas sniedz būtiskus ieguvumus, padarot tās par populāru izvēli organizācijām, kas ievieš drošus sakaru tīklus. Dažas no priekšrocībām:
- Palielināta uzticamība. Vairāku signāla ceļu izmantošana padara uz MIMO bāzes veidotās sakaru sistēmas robustākas, īpaši vietās, kur ir šķēršļi vai virsmas, kas atstaro signālus. Izmantojot telpisko dažādību, MIMO sakaru sistēmas var izmantot vidi savā labā – izmantojot atstarojumus un izkliedi, lai signālam ļautu pārvietoties pa vairākiem ceļiem starp raidītāju un uztvērēju. Šī dažādība palīdz samazināt signāla vājināšanos un uzlabot sakaru uzticamību sarežģītā un dinamiski mainīgā vidē. Galvenais secinājums ir tāds, ka ar MIMO sakaru sistēmām lietotājiem nav nepieciešams nodrošināt tiešās redzamības apstākļus, ļaujot viņiem brīvību veikt misijas sarežģītā vidē vai vairākos domēnos (zemē, jūrā, gaisā).
- Uzlabota noturība. Izmantojot telpisko kodēšanu, MIMO sistēmas pastiprina datu plūsmu. Digitalizētā signāla biti tiek kodēti arī laikā, ar papildu bitiem, kas tiek sūtīti dažādos intervālos, lai kompensētu jebkādas laika-balstītas izmaiņas vidē. Pat ja vienā datu plūsmā pazūd paketes, citas plūsmas tās kompensē.
- Palielināta datu caurlaidspēja. Izmantojot signālu apvienošanu un antenu izstarojumu modificēšanu (Eigen-Beamforming) MIMO sistēmas ļauj lietotājiem pārraidīt lielus datu apjomus ar augstu caurlaidspēju. Nobīdītu signālu apvienošana izmanto vairākas antenas, lai pārraidītu vairākas unikālas informācijas plūsmas. Sakaru tīkls ar MIMO radioiekārtām un antenām raidītāja un uztvērēja pusēs var individuāli dekodēt šīs plūsmas, palielinot datu plūsmu. Antenu izstarojumu modificēšana (Eigen-Beamforming) darbojas nedaudz savādāk – pielāgojot raidītā signāla fāzi un amplitūdu, tiek nodrošināts, ka uztvērējam vienmēr tiek nosūtīts optimālais signāls. Pielietojot šīs divas metodes vienlaicīgi ir īpaši vērtīgi uzdevumiem ar lielu joslas platumu, tostarp reāllaika video straumēšanai, novērošanai un citiem datu ietilpīgiem uzdevumiem.
- Uzlabota audio un video kvalitāte. MIMO sakaru sistēmas spējas vienlaikus apvienot un rekonstruēt vairākas datu plūsmas ļauj novērst trokšņus vai attēla traucējumus, nodrošinot lietotājiem augstāko iespējamo audio un video kvalitāti.
- Palielināta elastība. MIMO sakaru sistēmas taktiskie mobilie ad-hoc tīkli nav ierobežoti ar fiksētas infrastruktūras instalācijām, tāpēc tās var ātri pielāgot un pārkonfigurēt, mainoties apstākļiem. Šī elastība ir kritiska militāro misiju laikā, kur vides apstākļi un komunikācijas vajadzības var strauji mainīties. MIMO sistēmu operatori var izvēlēties starp dažādām MIMO radioiekārtām un antenām, lai izveidotu pielāgotus tīkla risinājumus, kas atbilst viņu specifiskajām operacionālajām prasībām. Šī elastība ļauj lietotājiem optimizēt tīklu veiktspēju dažādiem pielietojumiem. Izmantojot adaptīvu signāla maršrutēšanu un citas modernas MIMO antenu metodes, šīs sistēmas var uzturēt saziņu pat sarežģītos apstākļos, piemēram, pilsētvidē ar daudziem šķēršļiem vai kalnainā apvidū ar netiešu redzamību. Šī spēja nodrošina uzticamu komunikāciju pat dinamiski mainīgos apstākļos. MIMO sistēmas ir piemērotas lietošanai dažādās vidēs, tostarp uz sauszemes, jūrā un gaisā. Šī daudzpusība ļauj apvienot dažādas militārās vienības un nodrošināt efektīvu saziņu starp tām.
MIMO radioiekārtu un antenu pārskats
Šī sadaļa sniedz pārskatu par MIMO radioaparātu un antenu veidiem, kas tiek izmantoti taktiskajos mobilajos ad-hoc tīklos. Apskatīsim galvenās atšķirības starp MIMO radioiekārtām un antenām.
MIMO radioiekārtas ir pieejamas dažādos izpildījumos, sākot no mazām un vieglām 2×2 MIMO rokas radioiekārtām līdz jaudīgām 4×4 MIMO radioiekārtām, kas paredzētas transportlīdzekļiem vai stacionārai uzstādīšanai. Daudzām MIMO radioiekārtām ir pieejamas moduļu (OEM) versijas, kas ļauj tos integrēt transportlīdzekļu apakšsistēmās. Tie spēj vienlaicīgi raidīt un uztvert vairākas datu plūsmas, nodrošinot augstas kvalitātes video, balss un IP datu pārraidi.
MIMO antenas no SISO antenām atšķiras ar to, ka tām ir vairāki porti datu pārraidīšanai un uztveršanai vienlaicīgi, tādējādi optimizējot datu caurlaidību un uzlabojot radio pieslēgumu efektivitāti.
OMNI ANTENNAS
OMNI antenas izstaro vienādu jaudu visos virzienos, padarot tās par elastīgu izvēli taktiskajam MANET radio tīklam. Tās ir pieskaitāmas pie SISO antenas tipa. Omni antenas parasti ir pievienotas tieši radioiekārtai vai izmantojot RF kabeļus. Omni antenas nodrošina 360° izstarojuma diagrammas vienā vai divās frekvenču joslās. Operatora izvēlei pieejamas gan zema, gan augsta pastiprinājuma antenas, vertikālā vai horizontālā polarizācijā, kas atļauj pielāgot sava komunikācijas tīkla RF nospiedumu.
PANEĻU ANTENAS
Pieejamas gan SISO, gan MIMO konfigurācijā, paneļa antenas virza jaudu noteiktā virzienā uzlabojot konkrētās vietas pārklājumu un palielinot sakaru veiktspēju. Šī virziendarbība ļauj antenas starojumam pārvarēt dažādus vides šķēršļus. Paneļa antenas nodrošina lietošanas gadījumu elastību, izmantojot ātri izvēršamas mastu sistēmas vai fiksētas instalācijas.
PLĀKSTERA ANTENAS
Paneļa antenas zema profila variants, kas pieejams gan SISO, gan MIMO konfigurācijās. Plākstera antenas, tāpat kā paneļa antenas fokusē izstaroto jaudu noteiktā virzienā, iegūstot lielāku pastiprinājumu salīdzinot ar OMNI antenām. Pateicoties kompaktajam izmēram, plākstera antenas var tikt novietotas uz operatora ķermeņa, vai instalētas transportlīdzekļos, vai uzstādītas stacionāros objektos.
AUGSTA PASTIPRINĀJUMA SEKTORA ANTENAS
Šīs MIMO antenas koncentrē signālus noteiktā apgabalā vai sektorā, nodrošinot efektīvu pieejamās jaudas un datu caurlaidības izmantošanu lielos attālumos. Lai panāktu vairāku sektoru pārklājumu, vairākas augsta pastiprinājuma sektora antenas var apvienot, lai izveidotu 360° pārklājumu.
ŠĶĪVJA ANTENAS
Šīs paraboliskās formas MIMO antenas nodrošina lielu pastiprinājumu un lielu caurlaidspēju lielos attālumos. Tā kā šīm antenām ir visšaurākais izstarotās jaudas kūlis no visām antenām, sakaru sistēmās tās parasti lieto kopā ar antenu pozicionēšanas iekārtām, kas automātiski maina antenas azimutu un pacēlumu lai maksimizētu antenas efektivitāti.
MIMO KOMUNIKĀCIJAS SISTĒMU PIELIETOJUMS
MIMO sakaru pielietojums ir tikpat dažāds kā to izmēru iespējas. To augstā tīkla kapacitāte un palielinātais pārklājums apvienojumā ar darbības elastību nodrošina efektīvas savienojamības iespējas taktiskajam un liela attāluma pielietojumam.
AIZSARDZĪBA, TIESĪBU AIZSARDZĪBA UN SABIEDRĪBAS DROŠĪBA
MIMO sakaru sistēmas ir ļoti svarīgas aizsardzības, tiesībaizsardzības un sabiedriskās drošības lietojumos, nodrošinot drošu un uzticamu tīkla savienojumu sarežģītā darbības vidē. Iespēja apvienot operatīvos līdzekļus, tostarp personālu, transportlīdzekļus, komandcentrus un apkalpes/bezpilota lidaparātus, vienotā paplašināmā MIMO radio tīklā var nodrošināt misijas panākumus.
KOSMOSS UN AVIĀCIJA
MIMO sakaru sistēmas nodrošina platjoslas datu sakarus starp lidmašīnu, vadības centru un personālu, kas atrodas uz zemes. Lietojot kopā ar MIMO tehnoloģiju, tiek samazināta signāla aizture un optimāli izmantots pieejamais spektrs, nodrošinot augstas caurlaidspējas sakaru linkus, kas ir ļoti svarīgas darba efektivitātei un drošībai pārslogotās gaisa telpās.
BEZPILOTA SISTĒMAS
Ar spēju gan nosūtīt, gan saņemt datu plūsmas vienlaikus, MIMO sakaru sistēmas var uzlabot C2, datu sakaru spējas bezpilota sistēmām, sākot no stratosfēras augsti lidojošām platformu sistēmām (HAPS) un bezpilota lidaparātiem (UAV), bezpilota sauszemes transportlīdzekļiem (UGV) un bezpilota virszemes kuģiem (USV). Ņemot vērā bezpilota misiju kritisko raksturu, droši un traucējumnoturīgi sakari ir būtiski, lai misija būtu veiksmīga. MIMO sakaru sistēmas nodrošina šo darbības iespēju, nodrošinot stabilu savienojumu un uzlabotu situācijas apzināšanos lielākā attālumā un naidīgā vidē.
APRAIDE UN MULTIMEDIJU SISTĒMAS
MIMO sakaru sistēmas izceļas ar savām unikālajām multipleksēšanas iespējām, ļaujot raidorganizācijām pārsūtīt vairākas datu plūsmas vienā frekvenču joslā. Tas apvienojumā ar progresīvām MIMO radio un antenu metodēm paver ceļu augstas izšķirtspējas signālu uztveršanai pat pārslogotā spektra vidē un sarežģītā pilsētvidē ar daudz atstarotiem signāliem. MIMO sakaru sistēmas izveido jaudīgu MANET tīklu, kas savieno un apvieno sakarus visā jūsu darbības zonā – no personāla, transportlīdzekļiem un komandpunktiem līdz liela attāluma bezpilota un pilotējamiem lidaparātiem.
SILVUS MIMO RADIOS
Silvus Technologies kā pasaulē vadošais MIMO sakaru sistēmu izstrādātājs, izmantojot Silvus patentēto MN-MIMO viļņformu (waveform), pielāgo mesh tīkla tehnoloģiju, taktiski kritiskajiem sakariem gan uz zemes, gan gaisā, gan jūrā. Silvus StreamCaster MANET radioaparātu saime ir izstrādāta, lai pārvarētu taktiskos RF izaicinājumus jebkurā vidē, nodrošinot savā klasē vadošo datu caurlaidspēju, attālumu, traucējumnoturību un mērogojamību. Šie raksturlielumi nodrošina nākamās paaudzes tehnoloģiskās iespējas aizsardzībai, sabiedriskajai drošībai un komerciālajiem klientiem visā pasaulē.
SILVUS MIMO ANTENAS
Silvus StreamCaster PRISM MIMO antenu saime ir modulārs risinājums, kas apvieno StreamCaster MANET radio veiktspēju ar augsta pastiprinājuma divu polarizāciju sektora antenām, nodrošinot līdz pat 360° pārklājumu taktiskajiem un fiksētajiem infrastruktūras pielietojumiem. Lai uzzinātu vairāk, apmeklējiet StreamCaster PRISM.
Silvus StreamCaster TRINITY divu joslu MIMO raiduztvērēju masīvs nodrošina platas joslas, liela attāluma tīkla sakarus jebkurā vidē. Katrai no StreamCaster TRINITY, 12 dbi sektora antenām ir unikāls dizains, kas nodrošina 120° pārklājumu, paplašinot gaisa un zemes transporta līdzekļu darbības zonu. Izmantojiet tās atsevišķi vai kopā, lai sasniegtu līdz pat 360° pārklājumu.