בעידן המודרני של קישוריות בכל מקום, אות Wi-Fi חזק ואמינה כבר אינו מותרות אלא צורך עבור בתים, עסקים ומרחבים ציבוריים, כמו מספר המכשירים המחוברים לנפש ממשיך לזחול – מסמארטפונים וקופסאות לחיישנים ביתיים חכמים וציוד תעשייתי של IoT – הדרישות המונחות על רשתות אלחוטיות מעולם לא היו גבוהות יותר.

מה זה Beamforming?

בליבתו, beamforming היא שיטה המשמשת ציוד Wi-Fi מודרני להתמקד בתדירות הרדיו (RF) של אות אלחוטי ישירות לעבר מכשיר קבלה ספציפי, ולא לשדר אותו באותה מידה בכל הכיוונים, נתבים מסורתיים פולטים אותות בתבנית spherical או omnidirectional פחות, כלומר, בעוד כמה אות מגיע לכל פינה של החדר, רוב זה מבזבז על קירות, רהיטים, חלל ריק, ומול שימושים מרובים של אלגוריתמים יעיל יותר יעיל יותר.

המושג של beamforming אינו חדש - הוא שימש במשך עשרות שנים במכ"ם, בנאריק ותקשורת סלולרית.עם זאת, אימוץ נרחב שלה בציוד Wi-Fi של הצרכן והמפעלים של ה-Wi-Fi – החל מהסטנדרט 802.11n ומצליח עם 802.11ac (Wi-Fi 5) ו- 802.11ax (Wi-Fi 6/6E) – הפך אותו לנגיש למשתמשי היומיום על ידי מינוף של מכשיר בדיקה טכנית יכול להיות מחובר באופן יעיל יותר:

איך עובד Beamforming?

כדי להעריך את כוחו של beamforming, זה עוזר להבין את המנגנון הבסיסי. A beamforming-caper מכיל אנטנה מרובים (שניים, שלושה, ארבעה או יותר) מסודרים במערך מגובש.השבבים של נתב כל הזמן לפקח על המידע של מדינת ערוץ (CSI) מכל מכשיר - מדגמי על זווית ההגעה, אות, שלב, והשתקפות רב-מולתית של כל הזמן מפריעה של התקנים אחרים של אלקטרו-מפוספס:

תהליך זה קורה דינמי ובזמן אמיתי.כמשתמש נע ממקום אחד למשנהו, נתב חישוב מחדש את תבנית הדבורה אופטימלית ומתאים את הפרמטרים שלה שידור בהתאם, לעתים קרובות בתוך מילימטרים.התוצאה היא "באם" ממוקדת שעוקב אחר המכשיר, שמירה על קשר חזק אפילו כמו השינויים בסביבה.חשוב לציין כי beamforming דורש שיתוף פעולה בין המדר ל: שני מקלט ו- Skype חייב להיות תמיכה מלאה, עם זאת, עם זאת, כדי להשיג את ה-Fireams, כדי להשיג תמיכה מלאה, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, יש צורך לספק תמיכה בטלפונים חכמים.

יש שתי שיטות עיקריות של beamforming בשימוש ברשתות Wi-Fi:0iscoit beamformingFLT 1 ו-FLT:2implicit beamformingFLT 3; ב- 1 {\displaystyle \ \ \ \"הההנעה של ספקול" (הופנה מהדף ⁇ ) או "הההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה

סוגי ופרטים

Explicit Beamforming (Standardized)

(הידוע גם בשם FLT:0 Transmit Beamforming (TxBF)BuildFLT:1, הוא השיטה המוגדרת ב -802.11n ומאוחר יותר.

  1. נקודת הגישה שולחת Null Data Packet (NDP) מסגרת של קידוד לקוח.
  2. הלקוח מודד את הערוץ (phase, amplitude, ועיכוב) מכל אנטנה משדרת ושולח בחזרה דוח מצורף דחוס המכיל את פרטי ערוץ המדינה (CSI).
  3. נקודת הגישה משתמשת ב- CSI כדי למקם מטריצה מכונן – באופן משמעותי מערך של משקולות שמספר לכל אנטנה כמה כדי לשנות את שלבה ואמפליטודו.
  4. עבור כל חבילת נתונים לאחר מכן, נקודת הגישה חלה על המשקלים האלה כדי ליצור קרן ממוקדת כלפי הלקוח.

תהליך משוב זה יכול לחזור על עצמו מעת לעת להסתגל לשינויים סביבתיים.הראש הוא מינימלי, ואת הרווחים באיכות אות הם משמעותיים - לעתים קרובות 2-5 dB של שיפור ב SNR, אשר יכול לתרגם לנתוני גבוה משמעותית במרחק נתון.

⁇ (Proprietary Legacy)

לפני סטנדרטיזציה של beamforming מפורש, כמה ספקים מיושמים beamforming.כאן, נקודת הגישה מניחה שהערוץ האלחוטי הוא הדדי, כלומר נתיב ה-AP ללקוח זהה לנתיב של הלקוח לגישה של AP.המאזינים לכל שידור (כמו בקשה או חבילת נתונים) ומשתמשת באותו אות לפרמטרים הטובים ביותר בעוד שלקוח לא צריך משוב מדויק יותר על פני המכשיר אינו מאובטח יותר.

MU-MIMO ו- Beamforming

(בשיתוף ו- Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) הם טכנולוגיות קשורות הדוקות, אך הן אינן דומות ל- MU-MIMO מאפשרות נקודת גישה להעביר ללקוחות מרובים בו זמנית באמצעות אותו ערוץ תדר 3, אך זרמי מרחביים שונים.Beamforming in ape:0enablesFLT:1-MI- MU-MI- על ידי התמקדות באנרגיה כלפי כל לקוח תוך צמצום של אותם תדרים, בין היתר, בין היתר, ל-MO-Fact, ל-Fact, על ידי טיפול ב-FLT2, באופן דרמטי, על ידי התמקדות ב-Firepertancedance, ב-MO-MO-FLT2, ב-MO-FLT2, ב-FLT2, באופן דרמטי, ב-FLT2, ב-MO-MO-FLT1, כלומר, כלומר, כלומר, ב-MI-FLT2, על ידי התמקדות ב-FLT1, באופן דרמטי, ב-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-MI-M.

היתרונות של Beamforming

היתרונות של beamforming להרחיב הרבה מעבר למזימות שיווק פשוטות.כאשר ייושמו כראוי, הטכנולוגיה הזו מספקת שיפורים למדידה לכל רשת אלחוטית.

1 כוח אותות משופר

על ידי ריכוז אנרגיית רדיו בכיוון מסוים, beamforming מגביר את כוח האות האפקטיבי שמגיע למכשיר הלקוח.זה משפר ישירות את מדד כוח האות המקבל (RSSI), וכתוצאה מכך חיבור יציב יותר.מכשירים שנאבקו בעבר לשמור על קישור בקצה החדר עשויים ליהנות כעת אות מלא, צמצום אובדן החבילה וניתנות מחדש.

2. המורחבת טווח יעיל

מכיוון ש- beamforming מפחית קרינה מבוזבזת, אותו כוח שידור יכול לכסות שטח פיזי גדול יותר. A 2 dB שיפור ב- SNR יכול למעשה להכפיל את הטווח שניתן להעלות על הדעת עבור שיעור נתונים נתון.זה אומר פחות אזורי מת וכיסוי עקבי יותר על פני בתים גדולים יותר או משרדים, מבלי להוסיף בהכרח חזרות או ליש.

מהירות מידע מהירה יותר

SNR גבוה יותר מאפשר למערכת Wi-Fi להשתמש בתוכניות מודולציה מסדר גבוה (כגון 256-QAM או 1024-QAM) ושיעורי הקידוד צפופים יותר. במונחים מעשיים, מכשיר שעשוי היה להתחבר 300 Mbps במיקום תת-אופטימי יכול להשיג 600 Mbps או יותר עם beamforming פעיל.

4.צמצם את בעיות ההתערבות והמגוון

היכולת של Beamforming להנעת אנרגיה מכיוונים אחרים מסייעת למזער התערבות משותפת עם רשתות שכנות ומכשירים אחרים.בנוסף, על ידי התמקדות בדרך הישירה, beamforming יכול להפחית כמה מהאפקטים של multipath (שם אותות קופצים מקירות ומגיעים בזמנים מעט שונים). בעוד beamforming לא מבטל multipath לחלוטין, זה יכול להפחית את ההשפעה על ידי הדגשת קו הראייה הראשי או נתיב חזק יותר משתקף.

שיפור יכולת הרשת

בסביבות עם משתמשים רבים, beamforming מאפשר נקודת הגישה לשרת כל לקוח ביעילות רבה יותר.כל שידור סביר יותר להצליח בניסיון הראשון, שחרור זמני אוויר עבור מכשירים אחרים.כאשר בשילוב עם MU-MIMO, beamforming מאפשר שידורים בו זמנית, להגדיל באופן דרסטי את הרשת הכוללת באמצעות לוח.זה קריטי במיוחד בעסקים, בתי ספר, ומקומות ציבוריים שבהם עשרות או מאות לקוחות מתחרים על זמן אוויר.

ביצועים טובים יותר למכשירים של Low-Power

מכשירים IoT, חיישנים חכמים, וניתן ללבוש לעתים קרובות יש אנאנטנות קטנות, בעלות כוח נמוך שמתמודדות לשמוע נתבים מרוחקים. Beamforming עוזר למכשירים אלה על ידי מתן אות חזק יותר באותו כוח שידור, ומאפשר להם להישאר מחוברים מבלי לרוקן את הסוללות שלהם מחפש את הרשת.זה מאפשר מפתח עבור מערכות אקולוגיות בית חכמות ופריסה תעשייתית של IoT.

יישום Beamforming ברשת שלך

כדי לנצל את מלוא היתרונות של beamforming, כמה תנאים יש לפגוש. הראשון, הן נתב (או נקודת גישה) ואת המכשיר הלקוח חייב לתמוך beamforming. רוב Wi-Fi 5 (802.11ac) וכל מכשירי Wi-Fi 6 (802.11ax) כוללים beamforming מפורש, אבל מכשירים ישנים עשויים לא לבדוק את המפרטים של המכשירים שלך הוא התחלה טובה.

שנית, beamforming הוא לעתים קרובות מופעל על ידי ברירת מחדל על נתבים מודרניים, אבל כמה דגמים מאפשרים לך לטבול אותו על או מחוץ להגדרות אלחוטיות.חפש אפשרויות שכותרתו "Beamforming", "Transmit Beamforming", או "Explicit Beamforming" בממשק הניהול.אם יש לך מערכת mesh, beamforming נבנה בדרך כלל לתוך קושחה ו עובד שקוף.

שלישית, הסביבה חשובה.Beamforming עובד הכי טוב כאשר האנטנה יש קו ברור של ראייה ללקוח, אבל זה עדיין יכול לספק הטבות בתנאים שאינם קו-of-of-ראייה על ידי התמקדות דרך מסלולים משתקפים. מתכת, קירות מוחשיים ומערכות חימום יכול לשבש את תבנית beam, כך מיקום פיזי של נתב נשאר חשוב.

לבסוף, שימו לב כי beamforming יכול אינטראקציה עם תכונות אחרות כגון חיבור ערוצים ומגוון רחב של מספרxing.במקרים נדירים, משתמשים דיווחו כי המאפשרת beamforming על קושחה מסוימת גרם חוסר יציבות עם לקוחות מבוגרים מסוימים.אם אתה נתקל בבעיות קישוריות, לנסות להשבית beamizing באופן זמני כצעד פתרון בעיות. עבור רוב המשתמשים, עם זאת, beamforming צריך להישאר אפשרי עבור ביצועים אופטימליים.

השוואת מידע לטכנולוגיות אחרות

עקבו אחרי MIMO

MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) משתמש באנטנות מרובות כדי לשלוח זרמי נתונים עצמאיים בו זמנית, הגדלת דרךput. Beamforming משתמשת באנטנות מרובות כדי לכוון זרם יחיד (או מספר זרמים) לעבר מכשיר.הם משלימים אחד את השני: MIMO מגביר את יכולת, בעוד beamforming את טווח ו-Fi מודרני משתמש הן ב-למשל, 4×4 יכול להיות זרם רדיו אחד של כל אחד.

תגית: Mesh Wi-Fi

מערכות Msh Wi-Fi משתמשות במספר רב של נקודות כדי ליצור רשת מאוחדת עם שוטה חלקה. בעוד mesh משפר כיסוי על ידי הצבת נקודות קרוב יותר ללקוחות, זה לא משפר באופן מהותי את עוצמת האות per-node. beamforming יכול להיות מיושם בתוך כל מזכר כדי לשפר את הקשר בין הצומת ללקוח, או אפילו בין nodes עצמם באמצעות קידוד אחורי מסור להיות מערכי הרבה מאוד גבוה (למשל, מ- Google) משלבים, או מ-Eameram) או מ-reameramware, או מ-reamware, או מ-Es.

Beamforming vs. Wi-Fi Range Extenders

(ב) ,לאור, יש לו אות חלש ומשנה אותו, אך עם עונש בעקביות ובמבצע חצי-דופלקס. Beamforming, לעומת זאת, משפר את ה-FLT:0.1.1 אות, הימנעות מהשאיפה של רוחב פס טיפוסי של מרחיבים.

Wi-Fi 6,E ו-Wi-Fi 7

הסטנדרטים האחרונים של Wi-Fi המשיכו לחדד ולהרחיב את יכולות ההזנה.Wi-Fi 6 (802.11ax) הציגו את FLT:0uplink beamformingFLT:1, ומאפשרים למכשירים של הלקוחות להיות מאמתים את השידורים שלהם בחזרה לנקודת הגישה.זה קריטי עבור יישומים כמו וידאו מקנה וחיישנים ששולחים נתונים משמעותיים במעלה הזרם.

Wi-Fi 6E מרחיב את היכולות האלה לתוך הלהקה 6 GHz, אשר פחות מדביק ומציע ערוצים רחבים יותר. Beamforming ב- 6 GHz הוא אפילו יותר יעיל בשל התערבות נמוכה יותר, אם כי תדירות גבוהה יותר סובל חדירה מופחתת במקצת באמצעות מכשולים. Wi-Fi 7 (802.11be) מבטיח לדחוף להיות מעודפים עד 16 זרמים מרחביים ועוד, ומאפשר אמינות מופחתת עבור 7KF הבאים תכונות סטרימינג:

בעיות בזיהוי

בעוד שדבורה עובדת באופן שקוף, בעיות מזדמנות יכולות להתעורר.כאן הן בעיות נפוצות ופתרונות:

  • (FLT:0) תאימות: 1 (FLT) כמה מכשירים מבוגרים (pre-802.11ac) עשויים לא להגיב למסגרות מגובשות.לוודא שהנתב שלך אינו מוגדר למצב "להתאים רק"; ירידה לשידור רגיל צריכה להיות אוטומטית.
  • (FLT:0)Firmware באגים:FLT:103) הודעות קושחה מוקדמות עבור כמה נתבים היו יישום מגובש שגרם טיפות קישוריות.
  • (FLT:0) interference:cioFLT:1) לא יכול להיות להתגבר על התערבות קיצונית.בסביבות רועשות מאוד, נטיות אחרות (החלפת ערוצים, צמצום כוח שידור, או באמצעות ערוצי DFS) עשויים להיות נחוצים.
  • (FLT:0) יותר מדי לקוחות:FLT:1 בסביבות צפופות מאוד, חישוב מחדש של מזחלות עבור כל לקוח יכול לצרוך משאבים חישוביים. נתבים מודרניים להתמודד עם זה היטב, אבל חומרה ישנה מאוד עשוי להראות ביצועים מוזנחים.

מסקנה

Beamforming עומד כאחת הטכנולוגיות היעילות והמעשיות ביותר לשיפור כוח האות Wi-Fi וטווח ללא צורך בתשתיות נוספות.על ידי הפיכת הדרך שבה אותות אלחוטיים מכוונים - מלשדור פסולת ועד לאם מדויק, ממוקד לקוחות - זה מספק יתרונות מוחשיים: קשרים חזקים יותר, מהירות מהירה יותר, כיסוי מורחב, וצמצום ההתערבות.