Thực đơn
trang chủTrò chơi

Công nghệ MIMO: nó là gì và dùng để làm gì? Công nghệ MIMO trong thiết bị mạng

Trên ngón tay của bạn về MIMO.

Hãy tưởng tượng rằng thông tin là con người, modem và trạm cơ sở của nhà điều hành là hai thành phố mà giữa đó có một con đường và ăng-ten là ga xe lửa. Chúng tôi sẽ vận chuyển người trên một chuyến tàu, chẳng hạn như chuyến tàu này có thể chở không quá một trăm người. Năng lực giữa các thành phố như vậy sẽ bị hạn chế, bởi vì... đoàn tàu chỉ có thể chở một trăm người một lúc.

Để 200 người có thể đến một thành phố khác cùng lúc, một tuyến đường thứ hai được xây dựng giữa các thành phố và chuyến tàu thứ hai được phóng đồng thời với chuyến tàu đầu tiên, nhờ đó tăng gấp đôi lưu lượng người. Công nghệ MIMO hoạt động theo cách tương tự; về bản chất, chúng tôi chỉ đơn giản là tăng gấp đôi số lượng luồng. Số lượng luồng được xác định theo tiêu chuẩn MIMO, hai luồng - MIMO 2x2, bốn luồng - MIMO 4x4, v.v. Để truyền dữ liệu qua Internet, ngày nay có thể là 4G LTE hoặc WiFi, tiêu chuẩn MIMO 2x2 thường được sử dụng. Để nhận được luồng kép cùng lúc, bạn sẽ cần hai ăng-ten thông thường hoặc tương tự, hai trạm, hoặc để tiết kiệm tiền, một ăng-ten MIMO, như thể đó là một trạm có hai nền tảng. Nghĩa là, ăng-ten MIMO là hai ăng-ten bên trong một.

Một ăng-ten MIMO bảng theo nghĩa đen có thể có hai bộ phần tử bức xạ ( "bản vá lỗi") trong một tòa nhà ( ví dụ: bốn miếng vá hoạt động theo phân cực dọc, bốn miếng còn lại hoạt động theo phân cực ngang, tổng cộng có tám miếng). Mỗi bộ được kết nối với ổ cắm riêng của nó.

Hoặc nó có thể có một bộ miếng vá nhưng với nguồn điện hai cổng (trực giao), do đó, các phần tử ăng-ten được cấp nguồn với độ lệch pha 90 độ, và sau đó mỗi miếng vá sẽ hoạt động đồng thời theo phân cực dọc và ngang.

Trong trường hợp này, một bộ miếng vá sẽ được kết nối với hai ổ cắm cùng một lúc; đây là những ăng-ten MIMO được bán trong cửa hàng trực tuyến của chúng tôi.

Thêm chi tiết

Việc phát sóng di động của luồng kỹ thuật số LTE liên quan trực tiếp đến sự phát triển 4G mới. Lấy mạng 3G để phân tích, bạn có thể thấy tốc độ truyền dữ liệu của nó kém hơn 4G 11 lần. Tuy nhiên, tốc độ cả nhận và truyền dữ liệu LTE thường có chất lượng kém. Điều này là do thiếu nguồn hoặc mức tín hiệu mà modem 4G LTE nhận được từ trạm. Để cải thiện đáng kể chất lượng phổ biến thông tin, ăng-ten 4G MIMO đang được giới thiệu.

Ăng-ten đã sửa đổi, so với các hệ thống phân phối dữ liệu thông thường, có mạch phát khác. Ví dụ: cần có bộ chia luồng kỹ thuật số để phân phối thông tin thành các luồng tốc độ thấp, số lượng luồng này liên quan đến số lượng ăng-ten. Nếu tốc độ luồng đến xấp xỉ 200 Megabit mỗi giây thì hai luồng sẽ được tạo - cả hai đều 100 Megabit mỗi giây. Mỗi luồng phải được phát qua một ăng-ten riêng. Độ phân cực của sóng vô tuyến truyền từ mỗi ăng ten sẽ khác nhau nhằm giải mã dữ liệu trong quá trình thu. Để duy trì tốc độ truyền dữ liệu, thiết bị thu cũng phải có hai ăng ten thu ở các phân cực khác nhau.

Ưu điểm của MIMO

MIMO là sự phân phối nhiều luồng thông tin cùng lúc trên một kênh, sau đó chúng đi qua một cặp hoặc nhiều ăng-ten trước khi đến các thiết bị thu độc lập để phát sóng vô tuyến. Điều này cho phép bạn cải thiện đáng kể thông lượng tín hiệu mà không cần dùng đến việc mở rộng băng thông.

Khi phát sóng vô tuyến, luồng kỹ thuật số trong kênh vô tuyến sẽ mờ dần có chọn lọc. Điều này có thể được nhận thấy nếu bạn được bao quanh bởi các tòa nhà cao tầng đô thị, lái xe với tốc độ cao hoặc di chuyển ra khỏi khu vực có thể tiếp cận được bằng sóng vô tuyến. Để giải quyết vấn đề này, một ăng-ten MIMO đã được tạo ra có khả năng truyền thông tin qua nhiều kênh với độ trễ nhẹ. Thông tin được mã hóa trước và sau đó được khôi phục ở đầu nhận. Kết quả là không chỉ tốc độ phân phối dữ liệu tăng lên mà chất lượng tín hiệu cũng được cải thiện đáng kể.

Theo đặc điểm thiết kế của chúng, ăng-ten LTE được chia thành ăng-ten thông thường và ăng-ten bao gồm hai thiết bị thu phát (MIMO). Hệ thống phân phối tín hiệu thông thường cho phép đạt tốc độ không quá 50 Megabit mỗi giây. MIMO mang lại cơ hội tăng tốc độ truyền tín hiệu hơn hai lần. Điều này đạt được bằng cách lắp đặt nhiều ăng-ten vào hộp cùng một lúc, chúng được đặt cách nhau một khoảng nhỏ.

Việc thu và phân phối đồng thời luồng kỹ thuật số bằng ăng-ten đến người nhận xảy ra thông qua hai dây cáp độc lập. Điều này cho phép bạn tăng đáng kể các thông số tốc độ. MIMO đã được sử dụng thành công trong các hệ thống không dây như WiFi, cũng như các mạng di động và WiMAX. Việc sử dụng công nghệ này, thường có hai đầu vào và hai đầu ra, giúp cải thiện chất lượng phổ của WiFi, WiMAX, 4G/LTE và các hệ thống khác, tăng tốc độ truyền thông tin và dung lượng luồng dữ liệu. Những lợi ích được liệt kê có thể đạt được bằng cách truyền dữ liệu từ ăng-ten 4G MIMO đến người nhận thông qua nhiều kết nối không dây. Đây là nơi mà tên của công nghệ này xuất phát (Nhiều đầu vào Nhiều đầu ra - nhiều đầu vào và nhiều đầu ra).

. MIMO được sử dụng ở đâu?

MIMO nhanh chóng trở nên phổ biến do dung lượng và thông lượng của các giao thức truyền dữ liệu như WiFi tăng lên. Chúng ta có thể lấy chuẩn WiFi 802.11n làm trường hợp sử dụng phổ biến nhất cho MIMO. Nhờ công nghệ truyền thông MIMO, giao thức WiFi này đạt được tốc độ hơn 300 Megabits mỗi giây.

Ngoài việc tăng tốc độ truyền luồng thông tin, mạng không dây nhờ MIMO còn nhận được các đặc tính được cải thiện về chất lượng truyền dữ liệu, ngay cả ở những nơi có mức tín hiệu thu khá thấp. WiMAX nhờ công nghệ mới có khả năng phát sóng dữ liệu với tốc độ lên tới 40 Megabits/giây.

Chuẩn 4G (LTE) có thể sử dụng MIMO với cấu hình lên tới 8x8. Về mặt lý thuyết, điều này sẽ cho phép phát một luồng kỹ thuật số từ trạm chính đến người nhận với tốc độ hơn 300 Megabits mỗi giây. Một khía cạnh hấp dẫn khác của việc sử dụng hệ thống mới là kết nối ổn định và chất lượng cao, được quan sát ngay cả ở rìa của ô.

Điều này có nghĩa là ngay cả ở một khoảng cách đáng kể so với nhà ga, cũng như khi ở trong một căn phòng có tường dày, người ta sẽ chỉ nhận thấy đặc điểm tốc độ giảm một chút. MIMO có thể được sử dụng trong hầu hết các hệ thống truyền thông không dây. Cần lưu ý rằng tiềm năng của hệ thống này là vô tận.

Họ không ngừng tìm cách phát triển cấu hình ăng-ten MIMO mới, chẳng hạn như lên tới 64x64. Trong tương lai gần, điều này sẽ giúp nâng cao hơn nữa hiệu quả của các chỉ báo quang phổ, tăng dung lượng mạng và tốc độ truyền thông tin.

Một cách tiếp cận để tăng tốc độ dữ liệu cho 802.11 WiFi và 802.16 WiMAX là sử dụng các hệ thống không dây sử dụng nhiều ăng-ten cho cả bộ phát và bộ thu. Cách tiếp cận này được gọi là MIMO (dịch theo nghĩa đen - “nhiều đầu vào nhiều đầu ra”) hoặc “hệ thống ăng-ten thông minh”. Công nghệ MIMO đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai chuẩn WiFi 802.11n.

Công nghệ MIMO sử dụng nhiều loại ăng-ten khác nhau được điều chỉnh trên cùng một kênh. Mỗi ăng-ten truyền một tín hiệu có đặc điểm không gian khác nhau. Do đó, công nghệ MIMO sử dụng phổ sóng vô tuyến hiệu quả hơn mà không ảnh hưởng đến độ tin cậy. Mỗi bộ thu Wi-Fi “lắng nghe” tất cả tín hiệu từ mỗi bộ phát Wi-Fi, điều này cho phép bạn tạo đường dẫn truyền dữ liệu đa dạng hơn. Bằng cách này, nhiều đường dẫn có thể được kết hợp lại, dẫn đến việc khuếch đại các tín hiệu mong muốn trong mạng không dây.

Một ưu điểm khác của công nghệ MIMO là công nghệ này cung cấp khả năng ghép kênh phân chia không gian (SDM). SDM ghép kênh không gian đồng thời nhiều luồng dữ liệu độc lập (chủ yếu là các kênh ảo) trong một băng thông phổ kênh đơn. Về bản chất, nhiều ăng-ten truyền các luồng dữ liệu khác nhau với mã hóa tín hiệu riêng lẻ (luồng không gian). Những luồng này, di chuyển song song trong không khí, “đẩy” thêm dữ liệu dọc theo một kênh nhất định. Tại máy thu, mỗi ăng-ten nhìn thấy sự kết hợp khác nhau của các luồng tín hiệu và máy thu “phân kênh” các luồng tín hiệu này để sử dụng chúng. MIMO SDM có thể tăng đáng kể thông lượng dữ liệu nếu số lượng luồng dữ liệu không gian tăng lên. Mỗi luồng không gian yêu cầu cặp ăng-ten truyền/nhận (TX/RX) riêng ở mỗi đầu truyền. Hoạt động của hệ thống được thể hiện trong Hình 1

Cũng cần phải hiểu rằng công nghệ MIMO yêu cầu một mạch RF và bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) riêng cho mỗi ăng-ten. Việc triển khai yêu cầu nhiều hơn hai ăng-ten trong một chuỗi phải được thiết kế cẩn thận để tránh tăng chi phí trong khi vẫn duy trì mức hiệu quả phù hợp.

Một công cụ quan trọng để tăng tốc độ truyền dữ liệu vật lý trong mạng không dây là mở rộng băng thông của các kênh quang phổ. Bằng cách sử dụng băng thông kênh rộng hơn với Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM), việc truyền dữ liệu được thực hiện ở hiệu suất tối đa. OFDM là một phương pháp điều chế kỹ thuật số đã được chứng minh là một công cụ để thực hiện truyền dữ liệu không dây tốc độ cao hai chiều trong mạng WiMAX / WiFi. Phương pháp mở rộng dung lượng kênh có hiệu quả về mặt chi phí và khá dễ thực hiện với mức tăng vừa phải trong xử lý tín hiệu số (DSP). Khi được triển khai đúng cách, có thể tăng gấp đôi băng thông của chuẩn Wi-Fi 802.11 từ kênh 20 MHz lên kênh 40 MHz và có thể cung cấp hơn gấp đôi băng thông của các kênh hiện đang sử dụng. Bằng cách kết hợp kiến ​​trúc MIMO với băng thông kênh cao hơn, kết quả là một phương pháp rất mạnh mẽ và tiết kiệm chi phí để tăng tốc độ truyền vật lý.

Công nghệ MIMO với các kênh 20 MHz rất tốn kém để đáp ứng các yêu cầu WiFi của IEEE 802.11n (thông lượng 100 Mbps trên MAC SAP). Ngoài ra, để đáp ứng các yêu cầu này khi sử dụng kênh 20 MHz, bạn sẽ cần ít nhất ba ăng-ten, cả trên máy phát và máy thu. Nhưng đồng thời, hoạt động trên kênh 20 MHz đảm bảo hoạt động đáng tin cậy với các ứng dụng yêu cầu thông lượng cao trong môi trường người dùng thực.

Việc sử dụng kết hợp MIMO và công nghệ mở rộng kênh đáp ứng mọi yêu cầu của người dùng và là một sự kết hợp khá đáng tin cậy. Điều này cũng đúng khi sử dụng đồng thời nhiều ứng dụng mạng tiêu tốn nhiều tài nguyên. Sự kết hợp giữa MIMO và phần mở rộng kênh 40 MHz sẽ cho phép nó đáp ứng các yêu cầu phức tạp hơn, chẳng hạn như Định luật Moore và việc triển khai CMOS của công nghệ DSP tiên tiến.

Khi sử dụng kênh 40 MHz mở rộng ở băng tần 2,4 GHz, ban đầu gặp khó khăn về khả năng tương thích với thiết bị dựa trên chuẩn WiFi 802.11a/b/g, cũng như với thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth để truyền dữ liệu.

Để giải quyết vấn đề này, chuẩn Wi-Fi 802.11n cung cấp một số giải pháp. Một cơ chế như vậy, được thiết kế đặc biệt để bảo vệ mạng, được gọi là chế độ dự phòng thông lượng thấp (không phải HT). Trước khi sử dụng giao thức dữ liệu WiFi 802.11n, cơ chế này sẽ gửi một gói đến mỗi nửa kênh 40 MHz để quảng cáo Vector phân phối mạng (NAV). Theo thông báo NAV ở chế độ dự phòng không phải HT, giao thức truyền dữ liệu 802.11n có thể được sử dụng trong khoảng thời gian được nêu trong thông báo mà không vi phạm tính kế thừa (tính toàn vẹn) của mạng.

Một cơ chế khác là một loại tín hiệu ngăn mạng không dây mở rộng kênh vượt quá 40 MHz. Ví dụ: một máy tính xách tay có cài đặt mô-đun 802.11n và Bluetooth; cơ chế này biết về khả năng nhiễu sóng khi hai mô-đun này hoạt động đồng thời và vô hiệu hóa việc truyền qua kênh 40 MHz của một trong các mô-đun.

Các cơ chế này đảm bảo rằng WiFi 802.11n sẽ hoạt động với các mạng 802.11 cũ hơn mà không cần phải di chuyển toàn bộ mạng sang thiết bị 802.11n.

Bạn có thể xem ví dụ về sử dụng hệ thống MIMO trong Hình 2

Nếu sau khi đọc có thắc mắc gì, bạn có thể hỏi họ thông qua biểu mẫu gửi tin nhắn ở phần

Yêu cầu về băng thông của mạng di động rất cao, đồng thời, chúng không ngừng tăng lên. Các lựa chọn rõ ràng để tăng thông lượng - tăng độ rộng kênh và sử dụng các điều chế bậc cao hơn - không giải quyết được hoàn toàn vấn đề đảm bảo thông lượng cao. Dải tần vẫn còn hạn chế. Và việc sử dụng điều chế bậc cao hơn ngụ ý sự gia tăng SINR (Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cộng với nhiễu), cũng có giới hạn của nó. Một cách khác để tăng thông lượng của hệ thống không dây là sử dụng nhiều ăng-ten truyền và nhận ( MIMO - Nhiều đầu vào Nhiều đầu ra) và xử lý tín hiệu đặc biệt trong trường hợp này. Sau đây là phân loại các tùy chọn MIMO và mô tả ngắn gọn về chúng.

Hệ thống cổ điển (SISO - Đầu vào đơn Đầu ra đơn)

Trước tiên, hãy xem xét các tùy chọn MIMO có thể được sử dụng để truyền dữ liệu đến một người dùng. Tùy chọn cổ điển và đơn giản đầu tiên để sử dụng một ăng-ten phát và một ăng-ten thu được hiển thị trong hình bên dưới. Theo thuật ngữ MIMO, hệ thống như vậy được gọi là SISO - Đầu vào đơn Đầu ra đơn.

Công suất của một hệ thống như vậy có thể được tính bằng công thức của Shannon:

C = B log 2 (1 + S/N), Ở đâu

C B- Kênh Width; S/N- Tỷ lệ tín hiệu/nhiễu.

Tiếp nhận đa dạng (Đa dạng Rx, SIMO - Một đầu vào nhiều đầu ra)

Đa dạng Rx- đây là trường hợp sử dụng nhiều ăng-ten ở phía thu hơn ở phía phát. Theo quan điểm MIMO, hệ thống như vậy được gọi là SIMO - Một đầu vào Nhiều đầu ra. Trường hợp đơn giản nhất của hệ thống như vậy, khi có một ăng ten phát và hai ăng ten thu, được trình bày trong hình bên dưới và được gọi là SIMO 1x2.

Tùy chọn được trình bày không yêu cầu chuẩn bị tín hiệu đặc biệt trong quá trình truyền, vì vậy nó khá đơn giản để thực hiện trong thực tế. Khi sử dụng tiếp nhận phân tập, thông lượng không tăng. Tuy nhiên, độ tin cậy truyền tải tăng lên. Trong trường hợp hệ thống như hình trên, sẽ có hai tín hiệu ở đầu nhận và có nhiều cách khác nhau để xử lý chúng. Ví dụ: tín hiệu có tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm tốt nhất có thể được chọn. Phương pháp này được gọi là phân tập chuyển mạch. Hoặc các tín hiệu có thể được cộng lại với nhau, cho phép đạt được tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm cao hơn. Và phương pháp này được gọi là MRC - Kết hợp tỷ lệ tối đa.

Truyền phân tập (Tx Diversity, MISO - Nhiều đầu vào đơn đầu ra)

đa dạng Tx là trường hợp sử dụng nhiều anten ở phía phát hơn ở phía thu. Theo quan điểm MIMO, hệ thống như vậy được gọi là MISO - Đầu ra đơn nhiều đầu vào. Trường hợp đơn giản nhất của hệ thống như vậy, khi có hai ăng ten phát và một ăng ten thu, được trình bày trong hình bên dưới và được gọi là MISO 2x1.

Giống như SIMO, MISO không tăng dung lượng kênh nhưng tăng độ tin cậy truyền dẫn. Đồng thời, việc sử dụng MISO cho phép bạn chuyển việc xử lý tín hiệu bổ sung cần thiết từ phía nhận (trạm di động) sang phía truyền (trạm gốc). Để tạo ra tín hiệu đáng tin cậy, mã hóa không-thời gian được sử dụng. Trong trường hợp này, bản sao của tín hiệu không chỉ được truyền từ ăng-ten khác mà còn được truyền vào thời điểm khác. Mã hóa tần số không gian cũng có thể được sử dụng.

Ghép kênh không gian (MIMO - Nhiều đầu vào nhiều đầu ra)

Ghép kênh không gian- Đây là trường hợp sử dụng nhiều anten ở phía phát và nhiều anten ở phía thu. Không giống như các tùy chọn trước đó - MISO và SIMO, được mô tả ở trên, tùy chọn này không nhằm mục đích tăng độ tin cậy truyền dẫn mà nhằm tăng tốc độ truyền. Vì vậy, MIMO được sử dụng để truyền dữ liệu đến các trạm di động có điều kiện vô tuyến tốt. Trong khi các biến thể MISO và SIMO được sử dụng để truyền dữ liệu đến các trạm di động có điều kiện vô tuyến kém hơn. Để tăng tốc độ truyền dữ liệu trong trường hợp MIMO, luồng dữ liệu đầu vào được chia thành nhiều luồng, mỗi luồng được truyền độc lập từ một ăng-ten riêng. Hình dưới đây thể hiện sơ đồ chung của hệ thống MIMO với tôi anten phát và N anten thu.

Do sử dụng một kênh chung, mỗi ăng-ten trên máy thu nhận được tín hiệu không chỉ dành cho nó (đường liền nét trong hình) mà còn tất cả các tín hiệu dành cho các ăng-ten khác (đường đứt nét trong hình). Nếu biết ma trận truyền, ảnh hưởng của tín hiệu dành cho các ăng-ten khác có thể được tính toán và giảm thiểu.

Số lượng luồng dữ liệu độc lập có thể được truyền đồng thời phụ thuộc vào số lượng ăng-ten được sử dụng. Nếu số lượng anten phát và thu bằng nhau thì số luồng dữ liệu độc lập bằng hoặc nhỏ hơn số lượng anten. Ví dụ: trong trường hợp MIMO 4x4, số lượng luồng dữ liệu độc lập có thể là 4 hoặc ít hơn. Nếu số lượng anten phát và thu không giống nhau thì số lượng luồng dữ liệu độc lập bằng số lượng anten tối thiểu hoặc ít hơn. Ví dụ: trong trường hợp MIMO 4x2, số lượng luồng dữ liệu độc lập có thể là 2 hoặc ít hơn.

Để tính thông lượng tối đa khi sử dụng MIMO, hãy sử dụng công thức sau:

C = M B log 2 (1 + S/N), Ở đâu

C- Dung lượng kênh; M- số lượng luồng dữ liệu độc lập; B- Kênh Width; S/N- Tỷ lệ tín hiệu/nhiễu.

Tùy thuộc vào số lượng người dùng được truyền dữ liệu đồng thời, có thể phân biệt các tùy chọn sau. MIMO một người dùng (SU-MIMO)- khi công nghệ MIMO được sử dụng để truyền dữ liệu đến một người dùng, nghĩa là tất cả các luồng dữ liệu đều được gửi đến cùng một người dùng. VÀ MIMO đa người dùng (MU-MIMO)- khi công nghệ MIMO được sử dụng để truyền dữ liệu đồng thời đến nhiều người dùng trong cùng một khối tài nguyên, nghĩa là khi các luồng dữ liệu độc lập được gửi đến những người dùng khác nhau. Hình bên dưới minh họa một ví dụ về MU-MIMO cho trường hợp hai người dùng.

Nếu bạn không tìm thấy thông tin bạn quan tâm về LTE/LTE-A trong bài viết này, hãy viết email cho tôi về thông tin đó tại [email được bảo vệ]. Tôi sẽ cố gắng thêm nó càng sớm càng tốt.

Dữ liệu di động LTE đề cập đến thế hệ 4G . Với sự trợ giúp của nó, tốc độ và hiệu quả truyền dữ liệu tăng khoảng 10 lần so với 3G mạng. Tuy nhiên, điều thường xảy ra là tốc độ thu và truyền, ngay cả ở thế hệ mới, còn nhiều điều chưa được mong đợi. Điều này trực tiếp phụ thuộc vào chất lượng tín hiệu đến từ trạm gốc. Để giải quyết vấn đề này, hãy sử dụng ăng-ten ngoài.

Theo thiết kế của nó, LTE ăng-ten có thể là: thông thường và MIMO ( gấp đôi) . Với hệ thống thông thường, bạn có thể đạt được tốc độ lên tới 50 Mbit/s. MIMO Tuy nhiên, nó có thể tăng gấp đôi tốc độ này. Điều này được thực hiện bằng cách lắp đặt hai ăng-ten trong một hệ thống (hộp), nằm cách nhau một khoảng ngắn. Chúng đồng thời nhận và truyền tín hiệu qua hai dây cáp riêng biệt đến máy thu. Do đó, sự gia tăng tốc độ như vậy xảy ra.

MIMO (Nhiều Đầu Vào Nhiều Đầu Ra -nhiều đầu vào nhiều đầu ra) là công nghệ được sử dụng trong các hệ thống truyền thông không dây (WIFI, WI-MAX, mạng truyền thông di động), cho phép cải thiện đáng kể hiệu suất phổ của hệ thống, tốc độ truyền dữ liệu tối đa và dung lượng mạng. Cách chính để đạt được những lợi ích trên là truyền dữ liệu từ nguồn đến đích thông qua nhiều kết nối vô tuyến, đó là lý do công nghệ có tên như vậy.

Đặc điểm lan truyền sóng vô tuyến

Sóng phát ra từ các hệ thống vô tuyến không dây khác nhau trong phạm vi trên 100 MHz hoạt động giống như tia sáng theo nhiều cách. Khi sóng vô tuyến gặp bất kỳ bề mặt nào trong quá trình truyền, tùy thuộc vào vật liệu và kích thước của vật cản, một phần năng lượng bị hấp thụ, một phần đi qua và phần còn lại bị phản xạ. Hơn nữa, năng lượng tín hiệu được phản xạ và truyền qua có thể thay đổi hướng truyền tiếp theo của nó và bản thân tín hiệu được chia thành nhiều sóng. Mỗi sóng tới máy thu tạo thành cái gọi là đường truyền tín hiệu. Hơn nữa, do thực tế là các sóng khác nhau được phản xạ từ số lượng chướng ngại vật khác nhau và truyền đi những khoảng cách khác nhau nên các đường đi khác nhau có thời gian khác nhau. sự chậm trễ .

Phân phối năng lượng tín hiệu khi tương tác với chướng ngại vật

Trong điều kiện đô thị đông đúc, do có nhiều chướng ngại vật như nhà cửa, cây cối, ô tô,… nên rất thường xảy ra tình huống khi giữa các thuê bao thiết bị (BỆNH ĐA XƠ CỨNG)và ăng-ten trạm gốc (BTS) không có khả năng hiển thị trực tiếp. Trong trường hợp này, lựa chọn duy nhất để tín hiệu đến được máy thu là thông qua sóng phản xạ. Tuy nhiên, như đã lưu ý ở trên, tín hiệu phản xạ lặp đi lặp lại không còn năng lượng ban đầu và có thể đến muộn. Khó khăn đặc biệt còn được tạo ra bởi thực tế là các vật thể không phải lúc nào cũng đứng yên và tình hình có thể thay đổi đáng kể theo thời gian. Điều này đặt ra vấn đề đa đườngphân bổ tín hiệu - một trong những vấn đề quan trọng nhất trong hệ thống truyền thông không dây.

Để chống lại việc truyền tín hiệu đa đường, Phân tập nhận được sử dụng - phân tập thu nhận .

Bản chất của nó nằm ở chỗ không phải một mà thường là hai ăng-ten đặt cách xa nhau được sử dụng để nhận tín hiệu. Do đó, người nhận không chỉ có một mà có hai bản sao của tín hiệu được truyền đến theo những cách khác nhau. Điều này giúp có thể thu được nhiều năng lượng hơn từ tín hiệu ban đầu, bởi vì sóng mà anten này thu được có thể không thu được anten khác và ngược lại. Sự sắp xếp giao diện vô tuyến này có thể được gọi là Một đầu vào nhiều đầu ra (SIMO). Cách tiếp cận ngược lại cũng có thể được áp dụng: khi một số ăng-ten được sử dụng để truyền và một ăng-ten để thu, sơ đồ này được gọi là Đầu ra đơn nhiều đầu vào (MISO).

Kết quả là chúng ta đến với sơ đồ Nhiều đầu vào nhiều đầu ra (MIMO). Trong trường hợp này, một số ăng-ten được lắp đặt để truyền và nhận. Tuy nhiên, không giống như các sơ đồ trên, sơ đồ phân tập này không chỉ cho phép chống lại việc truyền tín hiệu đa đường mà còn do sử dụng một số ăng ten để truyền và nhận, mỗi cặp ăng ten truyền/thu có thể được liên kết với một đường dẫn riêng để truyền thông tin. . Kết quả là, về mặt lý thuyết, có thể tăng tốc độ truyền dữ liệu lên gấp nhiều lần khi sử dụng thêm ăng-ten.

MIMO hoạt động như thế nào

Như đã lưu ý ở trên, để tổ chức công nghệ MIMO, cần lắp đặt một số ăng-ten ở phía phát và phía thu. Thông thường, số lượng anten bằng nhau được lắp đặt ở đầu vào và đầu ra của hệ thống, bởi vì trong trường hợp này, tốc độ truyền dữ liệu tối đa sẽ đạt được. Để hiển thị số lượng ăng-ten thu và phát cùng với tên của công nghệ "MIMO"thường được gọi là "AxB"Trong đó A là số lượng ăng-ten ở đầu vào hệ thống và B ở đầu ra.

Công nghệ MIMO yêu cầu một số thay đổi về cấu trúc máy phát so với các hệ thống thông thường. Trước hết, cần có một bộ chia luồng ở phía phát, bộ chia này sẽ chia dữ liệu dự định truyền thành nhiều luồng con tốc độ thấp, số lượng trong số đó phụ thuộc vào số lượng ăng-ten. Ví dụ: đối với MIMO 2x2 và tốc độ dữ liệu đầu vào là 100 Mbit/s, bộ chia sẽ tạo ra 2 luồng, mỗi luồng 50 Mbit/s. Tiếp theo, mỗi luồng này phải được truyền qua ăng-ten riêng. Theo một trong những cách tổ chức công nghệ MIMO, tín hiệu được truyền từ mỗi ăng-ten với độ phân cực khác nhau, cho phép nhận dạng tín hiệu khi nhận được.

Ở phía thu, một số ăng-ten nhận tín hiệu từ sóng vô tuyến. Hơn nữa, các ăng-ten ở phía thu cũng được lắp đặt tính phân tập không gian nhất định, nhờ đó đảm bảo khả năng thu sóng đa dạng. Các tín hiệu nhận được sẽ đến máy thu, số lượng tín hiệu tương ứng với số lượng ăng-ten và đường truyền. Hơn nữa, mỗi máy thu đều nhận được tín hiệu từ tất cả ăng-ten của hệ thống. Mỗi bộ cộng này trích xuất từ ​​tổng luồng năng lượng tín hiệu của chỉ đường dẫn mà nó chịu trách nhiệm. Tùy thuộc vào nguyên lý hoạt động của hệ thống, tín hiệu truyền đi có thể được lặp lại sau một thời gian nhất định hoặc truyền với độ trễ nhẹ qua các ăng-ten khác.

Nguyên tắc tổ chức liên lạc vô tuyến được thảo luận ở trên đề cập đến cái gọi là MIMO người dùng đơn (SU-MIMO), trong đó chỉ có một máy phát và máy thu thông tin. Trong trường hợp này, cả máy phát và máy thu chỉ có thể phối hợp hành động một cách rõ ràng. Sơ đồ này phù hợp, chẳng hạn như để tổ chức liên lạc trong văn phòng tại nhà giữa hai thiết bị. Đổi lại, hầu hết các hệ thống, chẳng hạn như WI-FI, WIMAX, hệ thống thông tin di động đều có nhiều người dùng, tức là. trong đó có một trung tâm duy nhất và một số đối tượng ở xa, mỗi đối tượng cần tổ chức kết nối vô tuyến. Trong trường hợp này, hai vấn đề được giải quyết: một mặt, trạm gốc truyền tín hiệu đến nhiều thuê bao thông qua cùng một hệ thống ăng-ten (MIMO Broadcast), đồng thời nhận tín hiệu qua cùng ăng-ten từ nhiều thuê bao (MIMO MAC - Nhiều kênh truy cập).

Nguyên tắc tổ chức công nghệ MIMO

Ứng dụng MIMO

Trong thập kỷ qua, công nghệ MIMO là một trong những cách phù hợp nhất để tăng thông lượng và công suất của hệ thống truyền thông không dây. Hãy xem xét một số ví dụ về việc sử dụng MIMO trong các hệ thống truyền thông khác nhau.

Chuẩn WiFi 802.11n là một trong những ví dụ nổi bật nhất về việc sử dụng công nghệ MIMO. Theo đó, nó cho phép bạn duy trì tốc độ lên tới 300 Mbit/s. Hơn nữa, chuẩn 802.11g trước đó chỉ cho phép 50 Mbit/s. Ngoài việc tăng tốc độ truyền dữ liệu, tiêu chuẩn mới nhờ MIMO còn cho phép chất lượng dịch vụ tốt hơn ở những khu vực có cường độ tín hiệu thấp.

Chuẩn WiMAX cũng có hai phiên bản giới thiệu những khả năng mới cho người dùng sử dụng công nghệ MIMO. Đầu tiên - 802.16e - cung cấp dịch vụ truy cập băng thông rộng di động. Nó cho phép bạn truyền thông tin với tốc độ lên tới 40 Mbit/s theo hướng từ trạm gốc đến thiết bị thuê bao. Tuy nhiên, MIMO trong 802.16e được coi là một tùy chọn và được sử dụng ở cấu hình đơn giản nhất - 2x2. Trong phiên bản tiếp theo, MIMO 802.16m được coi là công nghệ bắt buộc, có thể cấu hình 4×4. Trong trường hợp này, WiMAX có thể được phân loại là hệ thống thông tin di động, cụ thể là thế hệ thứ tư (do tốc độ truyền dữ liệu cao). Trong trường hợp sử dụng di động, về mặt lý thuyết, có thể đạt được tốc độ 100 Mbit/s. Ở phiên bản cố định, tốc độ có thể đạt tới 1 Gbit/s.

Mối quan tâm lớn nhất là việc sử dụng công nghệ MIMO trong các hệ thống thông tin di động. Công nghệ này đã được sử dụng kể từ thế hệ thứ ba của hệ thống thông tin di động. Ví dụ, trong tiêu chuẩn UMTS trong Rel. 6, nó được sử dụng cùng với công nghệ HSPA hỗ trợ tốc độ lên tới 20 Mbit/s và trong Rel. 7 - với HSPA+, tốc độ truyền dữ liệu đạt 40 Mbit/s. Tuy nhiên, MIMO vẫn chưa được sử dụng rộng rãi trong hệ thống 3G.

hệ thống 4G, cụ thể là LTE, cũng cung cấp việc sử dụng MIMO với cấu hình lên tới 8x8. Về mặt lý thuyết, điều này có thể giúp truyền dữ liệu từ trạm gốc đến thuê bao với tốc độ trên 300 Mbit/s. Một điểm tích cực quan trọng nữa là chất lượng kết nối ổn định ngay cả ở rìa cell. Trong trường hợp này, ngay cả ở một khoảng cách đáng kể so với trạm gốc hoặc khi được đặt trong một căn phòng ở xa, tốc độ truyền dữ liệu sẽ chỉ giảm một chút.

Vì vậy, công nghệ MIMO được ứng dụng trong hầu hết các hệ thống truyền dữ liệu không dây. Hơn nữa, tiềm năng của nó vẫn chưa cạn kiệt. Các tùy chọn cấu hình ăng-ten mới đang được phát triển, lên tới 64x64 MIMO. Điều này sẽ cho phép chúng tôi đạt được tốc độ dữ liệu, dung lượng mạng và hiệu quả phổ tần cao hơn nữa trong tương lai.

MIMO (Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra) là phương pháp sử dụng phối hợp nhiều ăng-ten vô tuyến trong truyền thông mạng không dây, phổ biến trong các bộ định tuyến băng thông rộng gia đình hiện đại và trong mạng di động LTE và WiMAX.

Làm thế nào nó hoạt động?

Bộ định tuyến Wi-Fi với công nghệ MIMO sử dụng giao thức mạng giống như bộ định tuyến liên kết đơn thông thường. Chúng cung cấp hiệu suất cao hơn bằng cách cải thiện hiệu quả truyền và nhận dữ liệu qua liên kết không dây. Đặc biệt, lưu lượng mạng giữa máy khách và bộ định tuyến được tổ chức thành các luồng riêng biệt được truyền song song, sau đó thiết bị nhận sẽ khôi phục chúng.

Công nghệ MIMO có thể tăng công suất truyền, phạm vi và độ tin cậy khi có nguy cơ nhiễu cao từ các thiết bị không dây khác.

Ứng dụng trong mạng Wi-Fi

Công nghệ MIMO đã được đưa vào tiêu chuẩn kể từ 802.11n. Việc sử dụng nó giúp cải thiện hiệu suất và tính khả dụng của các kết nối mạng so với các bộ định tuyến thông thường.

Số lượng ăng-ten có thể khác nhau. Ví dụ: MIMO 2x2 cung cấp hai ăng-ten và hai máy phát có khả năng thu và phát trên hai kênh.

Để tận dụng công nghệ này và nhận ra lợi ích của nó, thiết bị khách và bộ định tuyến phải thiết lập kết nối MIMO giữa chúng. Tài liệu về thiết bị được sử dụng phải cho biết liệu nó có hỗ trợ tính năng này hay không. Không có cách nào dễ dàng khác để kiểm tra xem kết nối mạng có sử dụng công nghệ này hay không.

SU-MIMO và MU-MIMO

Thế hệ công nghệ đầu tiên, được giới thiệu trong tiêu chuẩn 802.11n, hỗ trợ phương pháp một người dùng (SU). So với các giải pháp truyền thống, trong đó tất cả ăng-ten trên bộ định tuyến phải được phối hợp để liên lạc với một thiết bị khách duy nhất, SU-MIMO cho phép phân bổ từng ăng-ten trên các thiết bị khác nhau.

Công nghệ MIMO nhiều người dùng (MU) được tạo ra để sử dụng trong mạng Wi-Fi 802.11ac ở tần số 5 GHz. Trong khi tiêu chuẩn trước đó yêu cầu các bộ định tuyến quản lý từng kết nối máy khách của chúng cùng một lúc (từng kết nối một), ăng-ten MU-MIMO có thể giao tiếp song song với nhiều máy khách. cải thiện hiệu suất kết nối. Tuy nhiên, ngay cả khi bộ định tuyến 802.11ac có hỗ trợ phần cứng cần thiết cho công nghệ MIMO thì vẫn có những hạn chế khác:

  • hỗ trợ số lượng kết nối máy khách đồng thời có giới hạn (2-4) tùy thuộc vào cấu hình ăng-ten;
  • Sự phối hợp ăng-ten chỉ được cung cấp theo một hướng - từ bộ định tuyến đến máy khách.

MIMO và di động

Công nghệ này được sử dụng trong các loại mạng không dây khác nhau. Nó ngày càng được tìm thấy ứng dụng trong truyền thông di động (4G và 5G) dưới nhiều hình thức:

  • Mạng MIMO - truyền tín hiệu phối hợp giữa các trạm gốc;
  • MIMO khổng lồ - sử dụng số lượng lớn (hàng trăm) ăng-ten;
  • sóng milimet - việc sử dụng các dải tần siêu cao có dung lượng lớn hơn các dải tần được cấp phép cho 3G và 4G.

Công nghệ đa người dùng

Để hiểu cách MU-MIMO hoạt động, chúng ta cần xem cách bộ định tuyến không dây truyền thống xử lý các gói dữ liệu. Nó thực hiện tốt việc gửi và nhận dữ liệu nhưng chỉ theo một hướng. Nói cách khác, nó chỉ có thể giao tiếp với một thiết bị tại một thời điểm. Ví dụ: nếu một video đang tải xuống, bạn không thể phát trực tuyến trò chơi điện tử trực tuyến tới bảng điều khiển cùng lúc.

Một người dùng có thể chạy nhiều thiết bị trên mạng Wi-Fi và bộ định tuyến sẽ nhanh chóng thay phiên nhau gửi các bit dữ liệu cho chúng. Tuy nhiên, nó chỉ có thể truy cập một thiết bị tại một thời điểm, đây là nguyên nhân chính dẫn đến chất lượng kết nối kém nếu băng thông Wi-Fi quá thấp.

Vì nó hoạt động nên nó ít thu hút sự chú ý đến chính nó. Tuy nhiên, hiệu quả của bộ định tuyến truyền dữ liệu đến nhiều thiết bị cùng lúc có thể được cải thiện. Đồng thời, nó sẽ hoạt động nhanh hơn và cung cấp các cấu hình mạng thú vị hơn. Đây là lý do tại sao những phát triển như MU-MIMO xuất hiện và cuối cùng được tích hợp vào các tiêu chuẩn không dây hiện đại. Những phát triển này cho phép các bộ định tuyến tiên tiến giao tiếp với nhiều thiết bị cùng một lúc.

Tóm tắt lịch sử: SU vs MU

MIMO một người dùng và nhiều người dùng là những cách khác nhau để bộ định tuyến giao tiếp với nhiều thiết bị. Cái đầu tiên cũ hơn. Tiêu chuẩn SU cho phép gửi và nhận dữ liệu qua nhiều luồng cùng một lúc, tùy thuộc vào số lượng ăng-ten có sẵn, mỗi luồng có thể hoạt động với các thiết bị khác nhau. SU được đưa vào bản cập nhật 802.11n 2007 và dần dần được đưa vào các dòng sản phẩm mới.

Tuy nhiên, SU-MIMO có những hạn chế ngoài yêu cầu về ăng-ten. Mặc dù có thể có nhiều thiết bị được kết nối nhưng chúng vẫn đang xử lý một bộ định tuyến chỉ có thể xử lý một thiết bị tại một thời điểm. Tốc độ dữ liệu đã tăng lên và vấn đề nhiễu đã ít xảy ra hơn nhưng vẫn còn nhiều điều cần cải thiện.

MU-MIMO là một tiêu chuẩn được phát triển từ SU-MIMO và SDMA (Đa truy cập phân chia theo không gian). Công nghệ này cho phép trạm gốc giao tiếp với nhiều thiết bị bằng cách sử dụng một luồng riêng cho từng thiết bị, như thể tất cả chúng đều có bộ định tuyến riêng.

Hỗ trợ MU cuối cùng đã được thêm vào trong bản cập nhật cho chuẩn 802.11ac vào năm 2013. Sau vài năm phát triển, các nhà sản xuất bắt đầu đưa tính năng này vào sản phẩm của họ.

Lợi ích của MU-MIMO

Đây là một công nghệ thú vị vì nó có tác động rõ rệt đến việc sử dụng Wi-Fi hàng ngày mà không trực tiếp thay đổi băng thông hoặc các thông số không dây quan trọng khác. Mạng đang trở nên hiệu quả hơn nhiều.

Để đảm bảo kết nối ổn định với máy tính xách tay, điện thoại, máy tính bảng hoặc máy tính, tiêu chuẩn này không yêu cầu bộ định tuyến phải có nhiều ăng-ten. Mỗi thiết bị như vậy không được chia sẻ kênh MIMO của nó với người khác. Điều này đặc biệt đáng chú ý khi truyền phát video hoặc thực hiện các tác vụ phức tạp khác. Về mặt chủ quan, tốc độ Internet nhanh hơn và kết nối đáng tin cậy hơn, mặc dù trên thực tế, mạng trở nên thông minh hơn. Số lượng thiết bị được phục vụ đồng thời cũng tăng lên.

Hạn chế của MU-MIMO

Công nghệ đa truy cập nhiều người dùng cũng có một số hạn chế đáng nói. Các tiêu chuẩn hiện tại hỗ trợ 4 thiết bị, nhưng cho phép bạn thêm nhiều thiết bị hơn và chúng sẽ phải chia sẻ luồng, điều này lại gây ra các vấn đề của SU-MIMO. Công nghệ này chủ yếu được sử dụng ở đường xuống và bị hạn chế ở đường lên. Ngoài ra, bộ định tuyến MU-MIMO phải có nhiều thông tin trạng thái liên kết và thiết bị hơn các tiêu chuẩn yêu cầu trước đó. Điều này làm cho mạng không dây khó quản lý và khắc phục sự cố hơn.

MU-MIMO cũng là một công nghệ định hướng. Điều này có nghĩa là 2 thiết bị đặt cạnh nhau không thể sử dụng cùng lúc các kênh khác nhau. Ví dụ: nếu một người chồng đang xem một luồng trực tuyến trên TV và vợ anh ta ở gần đó đang phát trực tuyến trò chơi PS4 tới Vita của cô ấy thông qua Remote Play, họ vẫn sẽ phải chia sẻ băng thông. Bộ định tuyến chỉ có thể cung cấp các luồng riêng biệt cho các thiết bị được đặt ở các hướng khác nhau.

MIMO lớn

Khi chúng ta hướng tới mạng không dây thế hệ thứ năm (5G), sự phát triển của điện thoại thông minh và các ứng dụng mới đã dẫn đến băng thông yêu cầu tăng gấp 100 lần so với LTE. Công nghệ Massive MIMO mới, nhận được nhiều sự chú ý trong những năm gần đây, được thiết kế để tăng đáng kể hiệu quả của mạng viễn thông lên mức chưa từng có. Do sự khan hiếm và chi phí cao của các nguồn tài nguyên sẵn có, các nhà khai thác bị thu hút bởi cơ hội tăng công suất ở các dải tần dưới 6 GHz.

Mặc dù có những tiến bộ đáng kể nhưng Massive MIMO vẫn chưa hoàn hảo. Công nghệ này tiếp tục được nghiên cứu tích cực trong cả giới học viện và ngành công nghiệp, nơi các kỹ sư cố gắng đạt được kết quả lý thuyết bằng các giải pháp được chấp nhận về mặt thương mại.

MIMO khổng lồ có thể giúp giải quyết hai vấn đề chính - thông lượng và phạm vi phủ sóng. Đối với các nhà khai thác di động, dải tần vẫn là nguồn tài nguyên khan hiếm và tương đối đắt tiền nhưng là điều kiện then chốt để tăng tốc độ truyền tín hiệu. Ở các thành phố, khoảng cách trạm gốc được quyết định bởi công suất chứ không phải vùng phủ sóng, điều này đòi hỏi phải triển khai số lượng lớn trạm gốc và phát sinh thêm chi phí. MIMO khổng lồ cho phép bạn tăng dung lượng của mạng hiện có. Ở những khu vực triển khai trạm gốc theo vùng phủ sóng, công nghệ có thể mở rộng phạm vi của trạm gốc.

Ý tưởng

MIMO khổng lồ thay đổi căn bản thực tiễn hiện tại bằng cách sử dụng một số lượng rất lớn ăng-ten dịch vụ 4G hoạt động mạch lạc và thích ứng (hàng trăm hoặc hàng nghìn). Điều này giúp tập trung việc truyền và nhận năng lượng tín hiệu vào các vùng không gian nhỏ hơn, cải thiện đáng kể hiệu suất và hiệu quả sử dụng năng lượng, đặc biệt khi kết hợp với lập lịch đồng thời cho số lượng lớn thiết bị đầu cuối người dùng (hàng chục hoặc hàng trăm). Phương pháp này ban đầu được thiết kế để truyền song công phân chia theo thời gian (TDD), nhưng cũng có thể được sử dụng trong chế độ song công phân chia theo tần số (PDD).

Công nghệ MIMO: ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng rộng rãi các thành phần năng lượng thấp rẻ tiền, độ trễ giảm, lớp điều khiển truy cập (MAC) đơn giản hóa và khả năng chống nhiễu ngẫu nhiên và có chủ ý. Thông lượng dự kiến ​​phụ thuộc vào môi trường truyền sóng cung cấp các liên kết trực giao tiệm cận đến các thiết bị đầu cuối và các thử nghiệm cho đến nay cho thấy không có hạn chế nào về vấn đề này.

Tuy nhiên, cùng với việc loại bỏ nhiều vấn đề, lại xuất hiện những vấn đề mới đòi hỏi phải có giải pháp cấp bách. Ví dụ: hệ thống MIMO cần cho phép nhiều thành phần có chi phí thấp, độ chính xác thấp hoạt động cùng nhau một cách hiệu quả, thu thập dữ liệu trạng thái kênh và phân bổ tài nguyên cho các thiết bị đầu cuối mới được kết nối. Ngoài ra còn có nhu cầu khai thác các bậc tự do bổ sung do ăng-ten dịch vụ dự phòng cung cấp, giảm mức tiêu thụ điện năng bên trong để đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể và tìm ra các kịch bản triển khai mới.

Số lượng ăng-ten 4G ngày càng tăng liên quan đến việc triển khai MIMO thường yêu cầu phải đến từng trạm cơ sở để thay đổi cấu hình và nối dây. Việc triển khai mạng LTE ban đầu yêu cầu lắp đặt thiết bị mới. Điều này giúp tạo ra cấu hình MIMO 2x2 của chuẩn LTE ban đầu. Những thay đổi tiếp theo đối với trạm gốc chỉ được thực hiện trong những trường hợp đặc biệt và việc triển khai ở cấp độ cao hơn phụ thuộc vào môi trường vận hành. Một vấn đề khác là hoạt động MIMO dẫn đến hành vi mạng hoàn toàn khác so với các hệ thống trước đó, điều này tạo ra một số sự không chắc chắn về lịch trình. Do đó, các nhà khai thác có xu hướng sử dụng các phát triển khác trước, đặc biệt nếu chúng có thể được triển khai thông qua bản cập nhật phần mềm.