הכירו את Mimo, היורש של Wi-Fi

בעשור הקודם הוכיחו חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד האמריקנית, כי אחד המאפיינים הבעייתיים בהתפשטות גלי הרדיו, המכונה Multipath, יכול דווקא להגביר משמעותית את קצב תעבורת הנתונים.

על בסיס הגילוי המהפכני הזה, מתפתחות כיום טכנולוגיות אלחוט חדשות כדוגמת 802.11n, העתידות כבר בעוד שנים ספורות להחליף את רשתות ה-WI FI הנוכחיות, ולתת בידינו קצבי תעבורה של עד מאות מגה-ביטים לשנייה. רשתות אלחוט מקומיות הפכו מאז 1999 לעובדה מוגמרת בשטח. יותר ויותר משתמשים, פרטיים כעסקיים, עושים בהן שימוש בבית, במשרד, בקמפוס וכמובן בבתי קפה, במסעדות, בשדות תעופה ולאחרונה – כפי שניתן לראות גם בישראל – בקניונים גדולים.

אך לא הכל מושלם: ככל שיש יותר משתמשים ברשת, כך קצב התעבורה מאט. כידוע, לרשתות האלחוטיות יש מגבלה המאפיינת כל משאב אלחוטי במאה ה-21: טווח התדרים מצומצם ומגביל בשלב זה או אחר את היכולת ליהנות מערוצי הרדיו הזמינים למשתמשים. בנוסף, היישומים החדשים – שיחות וידאו ומשחקי רשת, למשל – צורכים כל טיפה של תעבורת נתונים. ה-ieee (המכון האמריקני למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה), האחראי לפיתוחן של טכנולוגיות אלחוט רבות ומוכרות כדוגמת WI-FI, מגבש בימים אלה תקן חדש בשם 802.11n.

מגבירה את ניצול טווח התדרים

אך מתברר שהעניינים לא כל-כך פשוטים: בקבוצת העבודה האחראית על פיתוחו של התקן מתרחש מאבק בין שני גופים ענקיים. הגוף הראשון מכנה את עצמו בשם TGN, בהנהגתן של חברות כגון סוני, פיליפס ואינטל. מולו מתייצב גוף המתקרא wwise, שבו חברות ענקיות כמו מוטורולה, טקסס אינסטרומנטס וברודקום.

שני גופים אלה לא מצליחים להביא את הצעתם לסטנדרט להכרעה, מכיוון שלפי תקנות ה-ieee כדי שתקן יתקבל נדרשת הכרעה על-פי 75% מקולות החברים בקבוצת העבודה. עם זאת, הדבר החיובי בשתי ההצעות הוא העובדה שהן מסתמכות על טכניקה חדשה בשם MIMO (כלומר:Multiple Input Multiple Output) – קלט כפול, פלט כפול.

Mimo מגבירה את הניצול של טווח התדרים הזמין ואת ביצועי הרשתות המקומיות באמצעות אנטנות חכמות, ומביאה אותם באופן תיאורטי לקצב של עד 300 מגהביט לשנייה. בפועל, עשויה הטכניקה הזו להביא לשיפור צנוע מעט יותר – קצב משוער של עד 100 מגהביט לשנייה – אך גם זה הישג יפה מאוד בהתחשב בעובדה שהקצב הממוצע של רשתות 802.11a ו- 802.11g עומד על 20 מגהביט לשנייה בלבד.

איך זה עובד?

בעוד שהתקן טיפוסי הפועל על גלי רדיו, כמו הטלפון הסלולרי, משתמש באנטנה אחת כדי לשדר מידע, Mimo מסתייעת בכמה אנטנות המאפשרות לה להתגבר על מגבלות הצצות במהלך השידור. אנלוגיה טובה לכך היא מערך של כבישים. אל ערוץ הרדיו המסורתי, כפי שמשתמשים בו כיום, ניתן להתייחס כאל נתיב בודד שבו משתרכות מכוניות בפקק מייגע.

מערכת רדיו מתקדמת יותר, המסתייעת ב"אנטנה חכמה", היא כמו שוטר תנועה המכוון בתבונה את קצב התנועה של המכוניות הנוסעות בכביש הבודד, כך שהן יכולות לנסוע מהר יותר. מערכת Mimo עושה אף יותר מכך: היא מאיצה את תנועת המכוניות עד למהירות המקסימלית המותרת באותו נתיב, אך במקביל גם פותחת נתיבי תנועה חדשים כך שבעצם קצב התעבורה מוכפל בהתאם למספר הנתיבים שנפתחו.

כאן חבה Mimo חוב לחוקרים מסטנפורד. במהלך שנות התשעים הם גילו שמה שנחשב עד אז כבעיה הנובעת מהתפשטות גלי הרדיו – היא למעשה ברכה. התופעה, הנקראת Multipath, מתרחשת כאשר אותות רדיו הנשלחים ממשדר פוגעים בדרך ליעדם במכשולים על-פני הקרקע כמו בניינים ומכוניות.

ה-Mimo עדיין יקר 

המכשולים הללו מפצלים את אותות הרדיו ומסיטים חלק מהם ממסלולם המקורי. התוצאה: אותות הרדיו מגיעים באיחור, משובשים ולעיתים בכלל לא מגיעים אל המקלט – בדיוק כמו שקורה לנו כשאנחנו מאזינים לרדיו באוטו במהלך נסיעה בכבישים נידחים. אלא שהחוקרים מסטנפורד הוכיחו שניתן להפיק תועלת מתופעת ה-Multipath ולהגביר באמצעותה את הקיבולת של מערכת הרדיו.

בעזרת Mimo אפשר לנצל את התופעה הזו לטובתנו. טכנולוגיית Mimo משתמשת בכמה אנטנות נפרדות, הנמצאות במרחק מה זו מזו ומצליחות לאחד את המידע מהערוצים הנפרדים הללו. מקלט הרדיו במערכת Mimo משתמש באלגוריתמים מתמטיים בכדי לשחזר ולאחד את השדרים. כך יכול להישלח הרבה יותר מידע על גבי טווח התדרים הזמין.

בהתחשב בהצלחת הרשתות האלחוטיות בעולם, צפויים שבבי Mimo להשתלב מהר מאוד בשלל התקנים. כבר כיום יש כמה מוצרי WI-FI שמסתייעים חלקית בטכניקת Mimo – אם כי בינתיים מדובר בפיתרון יקר למדי.