MIMO là gì? Nguyên lý hoạt động của công nghệ MIMO

MIMO là gì? MIMO là một công nghệ trong Wifi với nhiều công nghệ giúp tối ưu và cải thiện tốc độ dữ liệu truy cập. Vậy MIMO hoạt động như thế nào? SU-MIMO khác gì so với MU-MIMO? Cùng Mikrotik Networks tìm hiểu chi tiết hơn các thông tin về công nghệ MIMO và tiềm năng ứng dụng của MIMO trong tương lai. 

Công nghệ MIMO là gì?

Công nghệ MIMO hay còn gọi là Multiple Input Multiple Output – là một công nghệ trong Wifi có vai trò thu phát tín hiệu không dây. MIMO được sử dụng để mở rộng hiệu suất của sóng vô tuyến bằng cách sử dụng nhiều anten truyền và nhận để khai thác và phát huy tối đa các tính năng của bộ định tuyến. 

Công nghệ MIMO giúp cải thiện khả năng truy cập không dây trong các ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong các ứng dụng Wifi như ở điểm phát sóng hay trong gia đình, giúp các thiết bị kết nối khai thác tốc độ tối đa. Hạn chế tối đa các tình trạng như tắc nghẽn, gián đoạn mạng, chập chờn, giật lag, tốc độ kém ổn định. 

Công nghệ MIMO còn giúp chia nhỏ dữ liệu ra thành nhiều gói tin và phân phối đồng đều đến các thiết bị sử dụng. Các dữ liệu cũng sẽ được gửi đi liên tục bởi MIMO, đảm bảo toàn bộ thiết bị đều có thể kết nối dễ dàng.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ MIMO

Với công nghệ MIMO, các tín hiệu thu và phát sẽ được truyền tín hiệu thông qua nhiều ăn ten trên cùng một băng thông và đường dẫn. Mỗi tín hiệu được truyền đến các ăn ten lại đi qua mỗi đường dẫn khác nhau, đảm bảo an toàn cho dữ liệu. 

Vì số lượng và mật độ ăn ten cũng khá cao nên tốc độ của tín hiệu cũng được cải thiện đáng kể. Khi sử dụng cùng lúc 2 thiết bị, MIMO cũng cho phép sử dụng nhiều ăn ten để tăng tốc độ và đảm bảo ổn định cho tín hiệu được truyền dẫn mượt mà. 

Công nghệ MIMO hoạt động dựa trên 3 phương pháp cơ bản như sau: Beamforming, Spatial Multiplexing, Space time coding. Các phương pháp này có thể được linh hoạt sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp để có hiệu suất hoạt động tốt hơn, băng thông cao, chống nhiễu sóng, mở rộng phạm vi,…

Beamforming

Beamforming được sử dụng để tập trung và tăng cường công suất tín hiệu từ Router đến thiết bị nhận. Phương pháp này tạo ra một mẫu ăng-ten cố định tại router, thông qua việc điều chỉnh pha và trọng số khuếch đại của các ăng-ten. Kết quả là tín hiệu được tập trung và tối ưu hóa, tạo ra một kết nối ổn định và tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. 

Spatial Multiplexing

Spatial Multiplexing tách các tín hiệu từ tốc độ cao xuống các tín hiệu thấp hơn, tạo thành các luồng tín hiệu và mỗi luồng nhận tín hiệu từ một ăng ten khác nhau ở tần số chung giống nhau. Với điều kiện số lượng ăngten truyền đi phải bằng hoặc lớn hơn số lượng ăngten nhận về để có thể giải thích được chi tiết các luồng phát tín hiệu. 

Space time coding

Space time coding cho phép người dùng gửi đi nhiều bản sao lưu của dữ liệu cùng lúc thông qua nhiều ăng ten với độ tin cậy cao. Trong phương pháp này, các tín hiệu của cùng 1 thông tin được chia nhỏ và biến đổi thành nhiều phiên bản khác nhau sau đó truyền qua nhiều ăng ten cùng lúc, mỗi ăng ten là một luồng dữ liệu riêng biệt. Space time coding cũng cải thiện tình trạng nhiễu sóng tín hiệu trong khi gửi khi sử dụng nhiều bản sao lưu dữ liệu,

Những ký hiệu cần lưu ý của MIMO

Khi sử dụng các thiết bị được tích hợp công nghệ MIMO, hãy để ý quan sát các thông số của ăng ten như 3×2 hay 2×2 với chữ số đầu tiên là số ăng ten đang truyền tín hiệu và chữ số phía sau là số ăng ten đang nhận tín hiệu. 

Với thông số 3×2 cũng có nghĩa là thiết bị đó có thể dùng đồng thời 3 ăng ten 1 lúc để phát tín hiệu sóng vô tuyến không dây và có 2 ăng ten được sử dụng để nhận về tín hiệu đó. Các thông số này rất dễ để người dùng có thể bắt gặp ở các thiết bị điện tử, thông số card wifi máy tính,… nên nắm được những thông tin này sẽ rất hữu ích trong quá trình sử dụng. 

>>> Xem thêm bài viết so sánh: So sánh Wifi 5 và Wifi 6 – Tổng hợp những cải tiến đáng giá.

Phân loại MIMO, Phân biệt SU-MIMO và MU-MIMO

Nhắc đến công nghệ MIMO, người ta thường nhắc đến 2 công nghệ là SU-MIMO (Single User) và MU-MIMO (Multiple User). Với công nghệ SU-MIMO, tại một thời điểm nhất định, luồng dữ liệu chỉ có thể giao tiếp và kết nối với một thiết bị duy nhất, đúng với tên gọi của SU-MIMO. Chính vì vậy, khi so sánh ta sẽ thấy công nghệ MU-MIMO hoạt động tốt hơn. 

SU-MIMO

Trong công nghệ SU-MIMO, SU là viết tắt của Single User (một người dùng) và được giới thiệu vào năm 2007 với tiêu chuẩn Wi-Fi 802.11n. MU-MIMO cho phép người dùng tăng tốc độ Wifi bằng cách cho phép hai thiết bị không dây truyền và nhận dữ liệu cùng lúc. Nhưng SU-MIMO lại gặp phải vấn đề khi có nhiều người dùng cố gắng sử dụng mạng đồng thời. 

Ví dụ, khi một người đang tải video lên và người khác đang tham gia một buổi họp trực tuyến, luồng dữ liệu có thể bị tắc nghẽn, gây ra độ trễ hoặc giảm hiệu suất đáng kể. MU-MIMO được phát triển nhằm khắc phục nhược điểm này bằng khả năng truyền đồng thời nhiều luồng dữ liệu đến nhiều thiết bị.

MU-MIMO

MU trong MU-MIMO là viết tắt của Multiple User (nhiều người dùng) và là thế hệ tiếp theo của SU-MIMO được ra mắt vào năm 2015 với tiêu chuẩn Wi-Fi 802.11ac nhằm khắc phục các điểm còn hạn chế của SU-MIMO. MU-MIMO cho phép bộ router Wifi tương tác với nhiều thiết bị cùng một lúc, giảm độ trễ và tăng tốc độ truy cập mạng. 

Với MU-MIMO, mạng Wi-Fi có thể gửi nhiều tập dữ liệu đến nhiều thiết bị cùng một lúc qua internet, tận dụng tối đa băng thông và cải thiện hiệu suất mạng. Đây là một tiến bộ quan trọng trong công nghệ MIMO, giúp nhiều người dùng có thể truy cập đồng thời với trải nghiệm mạng tốt hơn. 

Lợi ích và hạn chế khi sử dụng MIMO

MIMO cũng như bất cứ công nghệ hay công cụ nào khác, luôn có những lợi ích và tồn tại những hạn chế nhất định. Nhưng nếu người dùng biết tận dụng cả hai điều này và ứng dụng trong những tình huống phù hợp thì các hạn chế của MIMO sẽ được khắc phục 1 phần. 

Lợi ích của MIMO

MIMO giúp cho độ trễ của các thiết bị giảm xuống tối đa, người dùng hoàn toàn có thể gửi nhận dữ liệu liên tục và đồng thời cho nhiều thiết bị cùng lúc, nâng cao trải nghiệm người dùng trong các tác vụ lướt web, xem phim, học tập, làm việc,… Các tỷ lệ lỗi hay hiệu ứng fading cũng được giảm đi đáng kể. 

Hạn chế của MIMO 

Công nghệ này tuy có nhiều lợi thế nổi bật, nhưng lại tương đối phức tạp trong cấu hình, tài nguyên, phần cứng. Với việc phân phối cùng lúc nhiều ăng ten, mỗi ăng ten lại hoạt động riêng biệt để xử lý các tín hiệu khác nhau nên cần sử dụng chip DSP để xử lý các thuật toán nâng cao. Ngoài ra, việc tài nguyên tăng lên cũng đồng nghĩa với việc tiêu tốn điện năng và làm pin sụt giảm nhanh hơn khi phải xử lý các thuật toán chuyên sâu và phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của pin. Mặt khác, các hệ thống sử dụng công nghệ MIMO cũng sẽ có chi phí và giá thành đắt đỏ hơn do các yêu cầu về cấu hình cao hơn bình thường. 

Cùng tìm hiểu thêm bài viết: Mạng 5G là gì? Tiềm năng phát triển của mạng 5G trong tương lai.

Sự khác biệt giữa MIMO và Beamforming

Nếu nhiều người còn đang nhầm lẫn giữa hai khái niệm MIMO và Beamforming thì cần phân biệt rõ vì đây là hai khái niệm hoàn toàn khác nhau. Trong khi Beamforming là một ăng ten có khả năng định hướng vị trí linh hoạt thì MIMO lại là một ăng ten được cài đặt cố định. So với MIMO, Beamforming có thể linh hoạt thay đổi vị trí phủ sóng tín hiệu để dồn tín hiệu về hướng đang có thiết bị sử dụng nhiều hơn, nhờ vào khả năng phân tích dữ liệu cực kỳ thông minh. 

Tiềm năng ứng dụng của công nghệ MIMO trong tương lai

Công nghệ MIMO được ứng dụng rộng rãi trong các công nghệ không dây như WiFi, 4G, 5G,.. và ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau như giải trí, xã hội, kinh tế, chính trị,… Ngoài ra MIMO cũng được ứng dụng phổ biến trong mạng WLAN cục bộ và tương thích với hầu hết các sản phẩm không dây hiện nay. 

Bằng cách hình thức khác nhau, công nghệ MIMO xuất hiện trong hầu hết các thiết bị truyền thông không dây hiện đại và đang ngày càng lan tỏa tầm ảnh hưởng của mình đến các ứng dụng không dây mạnh mẽ hơn như truyền thông di động, mạng gia đình, kỹ thuật số, mạng cục bộ không dây,… 

Tạm kết

Trên đây bài viết đã vừa chia sẻ đến bạn một số thông tin về công nghệ MIMO cũng như các thông tin quan trọng về ký hiệu, cách thức hoạt động,.. Hy vọng đã mang đến những kiến thức hữu ích để bạn đọc có thể hiểu hơn về công nghệ này cũng như ứng dụng hiệu quả trong lựa chọn và sử dụng các thiết bị không dây.