Qu'est-ce que le multi-utilisateur à entrées et sorties multiples (MU-MIMO) ?
Le Wi-Fi est une technologie qui a révolutionné la façon dont nous accédons à Internet. De nos jours, avec un seul routeur sans fil ou même un smartphone, vous pouvez connecter plusieurs appareils de votre maison ou de votre bureau à Internet avec peu ou pas d'impact sur la vitesse. Avec le hotspot de votre smartphone, par exemple, vous pouvez simultanément connecter vos enfants à leur chaîne YouTube préférée sur votre smart TV, assister à une réunion Zoom et permettre aux autres membres de la famille de profiter d'un accès Internet sans entrave sur leurs PC et tablettes avec peu ou pas d'impact sur le réseau. vitesse globale. Au lieu que votre téléviseur intelligent, votre ordinateur portable et votre smartphone reçoivent à tour de rôle le service Internet du point d'accès, ils peuvent simultanément diffuser ou télécharger à partir d'Internet. Mais ça n’a pas toujours été comme ça ; dans le passé, les points d'accès sans fil ne pouvaient transmettre qu'à plusieurs récepteurs, un à la fois. Tout cela a changé grâce à la technologie multi-utilisateurs à entrées et sorties multiples (MU-MIMO).
MU-MIMO est une technologie de communication sans fil qui permet à un seul point d'accès de communiquer simultanément avec plusieurs périphériques terminaux pour améliorer l'efficacité globale.
Dans MU-MIMO, le périphérique de point d'accès ou le routeur Wi-Fi divise la bande passante disponible en flux individuels séparés qui partagent la connexion de manière égale et simultanée avec plusieurs utilisateurs. Il permet d'envoyer et de recevoir plusieurs signaux de données simultanément sur la même fréquence radio en exploitant la propagation par trajets multiples. MU-MIMO fonctionne exclusivement dans la bande 5 GHz ; il a été créé pour améliorer la capacité du réseau et les performances des connexions sans fil.
MIMO a été inventé par Greg Raleigh en 1996 lorsqu'il a prouvé qu'en utilisant plusieurs antennes et en précodant les données, différents flux de données pouvaient être envoyés en même temps sur la même fréquence sur plusieurs chemins. Le terme « MIMO » fait référence à la transmission simultanée de plusieurs signaux pour augmenter l'efficacité spectrale (capacité). L'« entrée multiple » représente la présence de plusieurs antennes d'émission ; et « sorties multiples » représente la présence de plusieurs antennes de réception. MU-MIMO utilise le concept deformation de faisceaupour diriger les signaux vers l'appareil sans fil prévu plutôt que de manière aléatoire dans toutes les directions afin d'obtenir de meilleures portées, vitesses et débit réseau Wi-Fi.
Comment fonctionne la technologie MU-MIMO
Pour comprendre le fonctionnement de la technologie MU-MIMO, vous devez d’abord comprendre comment fonctionnait son prédécesseur, la technologie MIMO mono-utilisateur (SU-MIMO). SU-MIMO nécessite que les appareils Wi-Fi disposent de plusieurs antennes afin de prendre en charge l'envoi et la réception de plusieurs flux. Par exemple, un routeur sans fil qui transmet et reçoit des données à l'aide de deux antennes peut gérer deux clients simultanément. Un routeur sans fil à quatre antennes peut gérer quatre flux de transfert simultanés avec quatre clients. Tout appareil prenant en charge plus de flux fonctionnera avec tout appareil qui en prend en charge moins (et vice versa), mais les performances globales seront limitées par l'appareil le moins pris en charge. Le point d'accès compatible SU-MIMO représenté dans le schéma de la figure 1.0 ci-dessous dispose de deux émetteurs-récepteurs radio et de deux antennes. Avec ce point d'accès, nous pouvons prendre en charge deux flux de données.
Cependant, le réseau se comporte beaucoup comme un hub, car nous ne pouvons transmettre les données qu'un par un aux périphériques réseau récepteurs. Nous ne pouvons pas transmettre des flux de données en parallèle vers les deux ordinateurs en même temps ; chaque système doit recevoir à son tour les flux de données. Bien entendu, un plus grand nombre d’utilisateurs peuvent être pris en charge au sein du réseau, mais ils devront tous se relayer pour recevoir et envoyer des données. Lorsque de nouveaux appareils se connectent au réseau, l'attente devient encore plus longue. Par conséquent, plus vous connectez d'appareils clients au réseau sans fil SU-MIMO, plus la latence augmente et le taux de transfert diminue pour chaque appareil. Vous ne remarquerez peut-être pas vraiment que le point d'accès dessert chaque périphérique client à tour de rôle, à part peut-être en voyant les effets, tels que des vitesses de téléchargement plus lentes et des flux vidéo saccadés. C’est là que la technologie MU-MIMO se démarque.
Avec MU-MIMO, une meilleure efficacité spectrale peut être obtenue et la qualité de l'expérience des utilisateurs peut être considérablement améliorée. Un routeur sans fil peut transmettre et recevoir des données de plusieurs appareils clients Wi-Fi en même temps. Bien que les périphériques réseau doivent également prendre en charge MU-MIMO pour l'utiliser, ils ne sont pas obligés d'avoir plusieurs antennes ou d'effectuer un traitement de signal aussi avancé que SU-MIMO l'exige.
Le point d'accès compatible MU-MIMO représenté dans le schéma de la figure 2.0 ci-dessous dispose de quatre émetteurs-récepteurs radio et de quatre antennes, chacun transmettant quatre flux de données différents en parallèle sur la même fréquence. Contrairement à SU-MIMO, il agit beaucoup plus comme un commutateur que comme un hub. Les postes clients composés de deux tablettes, d'un smartphone et d'un ordinateur portable sont capables de recevoir des données en parallèle depuis le point d'accès de gauche. Vous pourriez avoir beaucoup plus de périphériques clients pris en charge par le réseau en parallèle à tout moment sans compromettre l'efficacité. Un réseau 4×4 MU-MIMO peut prendre en charge jusqu'à quatre utilisateurs simultanément ; un réseau 8 × 8 MU-MIMO peut prendre en charge jusqu'à huit utilisateurs simultanément. Vous pouvez penser aux connexions MU-MIMO comme l’ajout de camions de livraison à une flotte. Chaque camion peut être envoyé à différents clients, dans différentes directions, en même temps. MU-MIMO fonctionne mieux avec les appareils clients Wi-Fi fixes. Si vous vous promenez chez vous ou au bureau tout en diffusant des vidéos sur votre smartphone, vous ne bénéficierez pas pleinement des avantages de MU-MIMO même si votre appareil le prend en charge.
L'évolution de la technologie MU-MIMO dans les normes sans fil
Chaque nouvelle norme sans fil publiée dans le passé a tenté d'améliorer les performances des réseaux Wi-Fi. En 2009, lorsque la norme sans fil Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n) a été lancée sur le marché, la technologie SU-MIMO l'a accompagnée. Il s'agit de la première norme à introduire le concept de technologie MIMO avec des vitesses allant jusqu'à 600 Mbps. Cela a permis aux routeurs Wi-Fi et aux appareils clients de transmettre ou de recevoir simultanément plusieurs flux de données entre eux, augmentant ainsi la vitesse de connexion. Le Wi-Fi 4 a également introduit l’idée de la formation de faisceaux dans le réseau Wi-Fi, mais il n’a pas été vraiment utilisé de manière très efficace avec cette norme car il fonctionnait beaucoup comme une architecture de hub.
Afin de surmonter les limites de la norme Wi-Fi 4, la norme Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac) a été introduite sur le marché en 2014. Le Wi-Fi 5 a considérablement amélioré la vitesse de connexion jusqu'à 3,46 Gbps. Pour atteindre ce type de performances, le Wi-Fi 5 fonctionne exclusivement dans la bande 5 GHz au lieu de 2 GHz et prend en charge jusqu'à huit (8 × 8) flux de données simultanés au lieu de 4 × 4 comme le Wi-Fi 4. -Fi 5 a introduit l'idée de la technologie MU-MIMO pour prendre en charge plusieurs utilisateurs en parallèle. La combinaison de MU-MIMO et de formation de faisceaux garantissait que les flux de données étaient dirigés vers des appareils spécifiques, ce qui augmentait les performances globales du réseau Wi-Fi.
La norme Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) sortie en 2019 est l'évolution actuelle de la norme Wi-Fi. Il a été introduit pour aider à atténuer les problèmes de performances associés à la présence d'un grand nombre d'appareils Wi-Fi sur un seul réseau, en particulier dans les environnements très denses tels que les campus universitaires, les centres d'événements ou les complexes d'appartements urbains où de nombreux clients ont besoin d'un accès Internet Wi-Fi. . Le Wi-Fi 6 a considérablement amélioré la vitesse de connexion jusqu'à 9,6 Gbit/s et prend en charge la capacité de liaison montante (UL MU-MIMO), de sorte que plusieurs utilisateurs peuvent effectuer des téléchargements simultanément, contrairement au Wi-Fi 5 qui ne prend en charge que les connexions de liaison descendante.
Le Wi-Fi 6 met à niveau la technologie MU-MIMO des normes sans fil précédentes. La combinaison de MU-MIMO et OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) détient la clé des performances tant vantées des connexions Wi-Fi 6. OFDMA divise le canal radio en un grand nombre de sous-canaux rapprochés pour fournir des communications plus fiables à des vitesses plus rapides. Vous pouvez considérer OFDMA comme étant capable d’utiliser n’importe quel camion de votre flotte pour livrer des marchandises à plusieurs endroits. L'objectif est de tirer rapidement le meilleur parti de chaque transmission de données acheminant un signal Wi-Fi d'un routeur vers votre appareil. La combinaison de MIMO et OFDMA garantit des débits de données plus élevés. MIMO-OFDM constitue la base des réseaux locaux sans fil les plus avancés et l'interface aérienne dominante pour les réseaux mobiles à large bande 4G et 5G, car elle permet d'obtenir la plus grande efficacité spectrale et le plus grand débit de données.
La prochaine génération à venir dans l’évolution des normes sans fil est la norme Wi-Fi 7, qui promet de meilleures vitesses allant jusqu’à 30 Gbit/s. Le Massive MIMO – qui étend, entre autres, l'ancien MIMO par une augmentation massive du nombre d'antennes, le Cooperative MIMO (CO-MIMO) – qui regroupe plusieurs appareils dans un réseau d'antennes virtuelles pour réaliser des communications MIMO et des améliorations possibles de la liaison montante ( UL MU-MIMO) et les capacités de traitement du signal numérique sont actuellement au centre des recherches dans ce domaine, notamment en ce qui concerne le réseau 5G.
Produits compatibles MU-MIMO prêts à être commercialisés
Afin de maximiser les avantages de la technologie MU-MIMO, vous aurez besoin d’un routeur et de périphériques clients compatibles Wi-Fi 6 (la génération actuelle de normes sans fil). Les fabricants de chipsets et de produits déploient déjà sur le marché des appareils pris en charge par MU-MIMO. Des entreprises telles que Google, Ubiquity, Asus, Netgear, TP-Link, Huawei, Cisco et d'autres ont toutes déployé des routeurs et des points d'accès Wi-Fi 6 compatibles MU-MIMO sur le marché. Le routeur maillé Wi-Fi Google Nest, le routeur maillé Ubiquiti AmpliFi Alien, le routeur maillé Asus ZenWifi AX, le système maillé sans fil Netgear Orbi AX6000, le routeur TP-Link Archer AX6000, les points d'accès Huawei AirEngine et les points d'accès Cisco Catalyst 9100 sont quelques-uns des produits phares de cette catégorie.
Il existe également un nombre croissant de nouveaux ordinateurs portables livrés avec le Wi-Fi 6 compatible 8 × 8 MU-MIMO comme norme par défaut. Certaines des principales marques incluent HP Spectre x360, Dell XPS 13 (2020), Lenovo Yoga c940 et Asus Chromebook Flip c436, entre autres. Même l’industrie des smartphones n’est pas en reste dans la course à l’intégration de la dernière norme MU-MIMO/Wi-Fi 6 dans ses produits. Samsung a été le premier à proposer la série Galaxy S10. D'autres comme Apple (iPhone 11), Motorola (Motorola Edge Plus), LG (LG V60 ThinQ) et Huawei (Huawei P40 Pro), etc., ont emboîté le pas.
Alors que le nombre d'appareils gourmands en données dans un même réseau continue d'augmenter grâce à la mise en œuvre de politiques BYOD, de l'IoT et d'autres appareils clients, il devient de plus en plus difficile de satisfaire les demandes de chacun de ces appareils clients tout en maintenant les performances à des niveaux optimaux. . En fin de compte, la seule voie garantie pour alléger le fardeau de la gestion des réseaux sans fil surchargés et augmenter les performances du réseau consiste à adopter les solutions de pointe d’aujourd’hui, qui se trouvent pour le moment être la technologie MU-MIMO.
FAQ MU-MIMO
MU-MIMO fait-il une différence ?
Oui, MU-MIMO fait la différence. Mais il ne s’agit pas nécessairement d’atteindre des vitesses Internet maximales, comme la plupart des gens le pensent à tort. MU-MIMO vise à améliorer le réseau sans fil lorsque de nombreux appareils sont connectés. La puissance de MU-MIMO devient évidente lorsque vous avez un grand nombre d’utilisateurs sur un seul réseau sans fil. Il garantit que la vitesse d’Internet ne se dégrade pas malgré le nombre croissant d’utilisateurs.
Les routeurs Wi-Fi 6 prennent-ils en charge les appareils Wi-Fi ?
Oui. Mais pour profiter de tous les avantages des routeurs Wi-Fi 6, vous aurez besoin d’appareils Wi-Fi 6. Bien que vous puissiez toujours constater certains avantages en vous connectant aux gadgets Wi-Fi 5, car le routeur Wi-Fi 6 est capable de communiquer avec plusieurs appareils à la fois. Cependant, les performances globales seront limitées par les appareils Wi-Fi 5.
Quels appareils sont compatibles MU-MIMO ?
Les appareils compatibles MU-MIMO incluent tous les appareils Wi-Fi 5 et Wi-Fi 6. Certains routeurs sans fil compatibles incluent : Cisco Catalyst 9100, Ubiquiti AmpliFi Alien et le point d'accès Netgear Orbi AX6000, entre autres. Les ordinateurs portables et smartphones compatibles MU-MIMO incluent : HP Spectre x360, Dell XPS 13, Lenovo Yoga c940, Asus Chromebook Flip c436, Samsung Galaxy S10, iPhone 11, Motorola Edge Plus, LG V60 ThinQ et Huawei P40 Pro, entre autres.
Quels appareils sont compatibles MU-MIMO ?
Les ordinateurs portables fonctionnant sous Windows ou Mac OS peuvent être compatibles MU-MIMO. Cette fonctionnalité n’est pas automatiquement disponible sur tous les appareils car elle nécessite la présence physique d’une antenne et le déploiement d’une norme WiFi adaptée. Les protocoles WiFi IEEE 802.11ax incluent la prise en charge de MU-MIMO. Recherchez un autocollant sur la boîte de l'appareil indiquant « WiFi 6 », car il implémente MU-MIMO. D’autres indicateurs à surveiller sont les termes 1x1 MIMO, 2x2 MIMO ou 3x3 MIMO. Ces étiquettes expliquent le nombre d'antennes dont dispose l'appareil et le nombre de flux simultanés qu'il peut gérer. Cette fonctionnalité est disponible dans une gamme d’appareils électroniques grand public, tels que les tablettes, les téléphones et les appareils intelligents.
