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Un numero insormontabile di dispositivi, che si tratti di smartphone, cuffie VR o telecamere di sicurezza fuori casa, si connettono contemporaneamente alle reti di telecomunicazione. Ciò si aggiunge a un rapido aumento del traffico dati nel tempo, con miglioramenti nella larghezza di banda che diventano la necessità del momento. Ciò di cui tutti abbiamo bisogno sono velocità di trasmissione dati elevate, non è vero? Come prevede il colosso cinese delle telecomunicazioni Huawei, il 2021 vedrà un aumento di sette volte del traffico dati mobile globale rispetto al 2016. Ha inoltre aggiunto che le richieste di dati per un individuo raggiungeranno una media di 15 GB al mese nei prossimi cinque anni. Stiamo ancora assistendo all'avvento delle reti 4G LTE in paesi come l'India, ma gli operatori di telecomunicazioni di tutto il mondo hanno iniziato a sperimentare tecnologie ancora più complesse e robuste per massimizzare la potenza del segnale, la capacità dell'utente e la velocità dei dati. Stanno utilizzando una tecnologia di antenna intelligente chiamata Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output) che costituirà la base per la nostra tecnologia cellulare di quinta generazione (5G). È ancora in una fase di sviluppo nascente, ma si prevede che presto guadagnerà importanza. Quindi, se ti stavi chiedendo cos'è il MIMO massiccio, ecco tutto ciò che devi sapere sul MIMO massiccio:
Cos'è Massive MIMO e la sua relazione con il 5G?
Massive MIMO (ingresso multiplo, uscita multipla), anche noti come sistemi di antenne su larga scala, è la spina dorsale per l'evoluzione della comunicazione wireless. Si prevede che la tecnologia MIMO si dimostrerà immensamente vantaggiosa per supportare più utenti mobili, fornendo velocità più elevate e servizi di rete più affidabili a lungo termine.
Attualmente, la maggior parte delle infrastrutture di rete 4G LTE consente solo il posizionamento di 8 antenne (trasmettitore + ricevitore) nella stazione base, il che non si sta dimostrando sufficiente per soddisfare le crescenti esigenze degli utenti mobili. Ciò fornisce una larghezza di banda limitata, che influisce sulla velocità dei dati e sul numero di utenti che possono connettersi a questa stazione.
È qui che entra in gioco MIMO e consente di utilizzare due o più trasmettitori e ricevitori contemporaneamente per scambiare dati sullo stesso canale radio. La tecnologia ha già implementato in alcune stazioni di rete 4G avanzate sotto forma di 4 x 4 MIMO ed è attualmente esplorato anche da alcuni operatori in India. 
Ma espandere il suddetto concetto per ospitare quasi 100 antenne in un singolo array nella stazione base (torre cellulare) è ciò che costituirà la base per le imminenti reti 5G. L'aumento del numero totale di antenne si aggiunge a più trasmettitori / ricevitori in un luogo, portando a un aumento dei possibili percorsi del segnale e migliori prestazioni in termini di velocità dei dati e affidabilità del collegamento. Massive MIMO può indurre un miglioramento fino a quattro volte delle velocità e un'espansione molte volte maggiore della capacità di rete.
La raccolta di sistemi di antenne in una rete MIMO massiccia non forma esatti raggi simili a palloncini visti nella maggior parte dei sistemi di rete precedenti e attuali. Invece, la natura ortogonale dei segnali emessi dalla raccolta di antenne forma singoli fasci, che soddisfano una o più stazioni mobili (gli utenti) in un istante. Poiché Massive MIMO fa uso di numerose tecnologie complesse, il modo più semplice per spiegare il funzionamento del suo sistema di antenna è attraverso il diagramma allegato sotto. 
Ciò significa che consente agli operatori di servire un set più ampio di dispositivi mobili in un'area implementando la tecnologia Massive MIMO. E lo stesso è ulteriormente scalabile in quanto gli operatori possono aggiungere ancora più antenne alla configurazione corrente per aumentare i possibili percorsi del segnale e migliorare l'efficienza senza ostacolare lo spettro esistente.
Vantaggi di Massive MIMO sulle attuali reti 4G
Poiché nel sistema Massive MIMO (5G) viene utilizzato un numero maggiore di antenne di ingresso e di uscita, aiuterà gli operatori di telecomunicazioni a migliorare ampiamente la copertura e la velocità dei dati. Ciò sarà reso possibile grazie all'elevata efficienza spettrale ed energetica, che aumenta a causa di un grande multiplexing, nonché al guadagno di array di antenne combinato. Ecco i principali vantaggi dei sistemi di antenna Massive MIMO (M-MIMO) rispetto agli attuali sistemi 4G:
1. Copertura migliorata e velocità più elevate
Grazie all'uso della tecnologia Massive MIMO, possibilmente combinata con spettri di frequenza più elevati, le società di telecomunicazioni saranno in grado di soddisfare le esigenze di una più ampia varietà di dispositivi in futuro. Non solo questo, il la potenza del segnale al chiuso sarebbe estremamente forte e fuori dalle classifiche.
Le capacità di beamforming dei sistemi Massive MIMO consentiranno agli operatori di telecomunicazioni di farlo diffondere rapidamente la copertura ad alta velocità nelle aree rurali anche. Una linea di vista diretta funziona bene con frequenze più alte, fornendo quindi velocità ancora maggiori.
L'obiettivo principale di un aggiornamento è anche aumentare la velocità dei dati e gli esperti si aspettano velocità minime di 1 Gbps, che raggiungono fino a 10 Gbps. Ciò è già stato dimostrato in alcuni esperimenti con demo Gigabit LTE mostrate dal gigante cinese delle reti ZTE al CES all'inizio di quest'anno.
2. Bassi costi di infrastruttura e componenti
Poiché la maggior parte dei giganti delle telecomunicazioni globali sta costantemente aggiornando la propria infrastruttura per supportare ora le reti 4G ad alta velocità (con velocità pre-5G), l'aggiornamento completo al 5G sarebbe un viaggio senza intoppi. I sistemi 4G esistenti stanno già impiegando tecniche MIMO che devono essere ridimensionate quando si realizzerà una tecnologia 5G plausibile.
I nuovi sistemi di antenne Massive MIMO non solo avranno un gran numero di antenne, ma saranno anche scalabili. Sarà più facile per i giganti delle telecomunicazioni aggiungere nuove antenne a questo sistema per aggiungere velocità esistenti e base di utenti. Inoltre, il gran numero di antenne comporterà la formazione di una rete robusta, che non sarà influenzata da un guasto individuale nel loro sistema di antenna.
3. Supporto per connessioni a tempo limitato
Sebbene le massicce reti 5G abilitate per MIMO forniscano una copertura e una velocità dei dati migliorate, riducono il tempo impiegato dai segnali per viaggiare tra il trasmettitore e il ricevitore. Questo è noto come latenza e le imminenti reti 5G contribuiranno a ridurlo per facilitare ulteriormente l'uso di queste reti per VR / AR, guida autonoma e altri servizi controllati da IA o ML.
Sfide nell'implementazione massiva di antenne MIMO
Mentre i ricercatori hanno sperimentato con i test delle antenne Massive MIMO negli ultimi anni, i sistemi che sono arrivati sul mercato hanno ancora antenne minori di quelle che le società di telecomunicazioni desiderano per l'avvento delle reti 5G. Ciò è dovuto alle limitazioni che abbiamo riscontrato nell'implementazione della tecnologia. Ecco le sfide che devono essere affrontate nella loro distribuzione diffusa:
1. Complessità di elaborazione del segnale
Questa è una delle difficoltà più importanti che si incontrano nella configurazione delle stazioni base Massive MIMO. Il un numero maggiore di antenne e le frequenze in una singola posizione porta a maggiori possibilità di interferenza. Questo problema può, tuttavia, essere risolto con l'adozione di uno spettro più ampio e di una tecnologia di precisione a zero guasti che ridurrà l'interferenza del canale tra i siti. Sebbene il gran numero di antenne aumenterà la complessità su tutta la linea, rende la rete ancora più resistente ai guasti.
2. Disponibilità di spettro limitata
Come forse avrai già sentito, la distribuzione di uno spettro di frequenze è controllata dall'organo di governo e gli operatori di telecomunicazioni devono fare offerte per garantire una sezione di quel particolare spettro.
Ora, il problema di fondo sta nel fatto che lo spettro di 3GHz prevalente nei tempi attuali è già ingombra a causa del sovraccarico di nuove connessioni dati. E sta dimostrando difficile utilizzare onde millimetriche a frequenza più elevata (3 GHz - 300 GHz) per costruire stazioni base MIMO massicce poiché le onde non penetrano nei materiali solidi e vengono assorbite dagli alberi o dalle nuvole di pioggia. 
Ma i giganti della tecnologia e gli operatori delle telecomunicazioni stanno lavorando fianco a fianco per aumentare il guadagno del segnale facendo in modo che più antenne (MIMO) concentrino i segnali radio in uno stretto raggio direzionale senza aumentare la loro potenza di trasmissione. Samsung R&D e Huawei hanno avuto successo negli esperimenti, ma questi fasci stretti sono estremamente sensibili ai cambiamenti di allineamento.
Ricerca e implementazione in corso di massicce reti MIMO
Il suddetto sistema di rete non è un prototipo ma è già stato implementato su scala ridotta nello scenario 4G esistente. Huawei collabora da oltre un paio d'anni con operatori di telecomunicazioni locali come China Mobile e SoftBank giapponese per sperimentare commercialmente le sue configurazioni Massive MIMO.
Dopo una rigorosa sperimentazione, SoftBank ora è stato nominato proprio l'operatore di telecomunicazioni per il suo debutto rete MIMO commerciale massiccia verso la fine del 2016. Anche altri operatori come China Mobile, Vodafone e T-Mobile hanno iniziato a distribuire questa tecnologia a un numero limitato di utenti nei rispettivi paesi.
Se la domanda più grande che ti tormenta è: i nostri attuali smartphone saranno compatibili con queste reti MIMO massicce? Poi il la risposta semplice è per lo più sì. Un gran numero di dispositivi esistenti può sfruttare le reti 4G MIMO, fornendo velocità Gigabit senza intoppi.
Prime implementazioni in grado di supportare il 5G in India
Mentre numerosi attori globali delle telecomunicazioni, insieme ai giganti dell'hardware, hanno già sperimentato Massive MIMO sulle loro reti, l'India si è recentemente unita alla spinta futuristica del 5G con l'implementazione della sua prima rete di questo tipo.
Il principale gigante delle telecomunicazioni del paese, Airtel, ha fatto notizia quando ha annunciato di essere diventato l'unico a raggiungere questa impresa. Il lancio di È stata lanciata la prima tecnologia M-MIMO (Massive Multiple Input Multiple-Output) dell'India con Bengaluru e Kolkata. Il processo, tuttavia, dovrebbe espandersi in altre parti del paese nei prossimi mesi.
Airtel ha implementato la nuova tecnologia 5G come parte del loro programma di trasformazione della rete in corso chiamato Progetto Leap. Si aspetta che la tecnologia Massive MIMO migliori di sette volte la capacità di rete esistente utilizzando lo stesso spettro che già possiede. Crede che lo stesso fornirà anche velocità due volte migliori sulla loro implementazione 4G esistente.
Inoltre, il gigante cinese del networking ZTE ha annunciato che sta partecipando agli esperimenti Massive MIMO pre-5G in collaborazione con operatori ampiamente noti come Vodafone e Reliance Jio. Mentre Huawei è il volto dietro il dispiegamento di Airtel nel paese, come affermato in un comunicato ufficiale.
Se visto dalla prospettiva dello stato attuale dell'industria delle telecomunicazioni in India, questo è un tentativo da parte di questi giganti delle telecomunicazioni di mantenere una roccaforte nel paese. Di recente sono stati svegliati con una scossa sorprendente dal loro nuovo concorrente più feroce, ovvero Reliance Jio, che ora è riuscito a calpestarli con il lancio della sua rete 4G LTE entro un anno.
Implementazione diffusa prevista
La maggior parte dei rapporti rilasciati da giganti del networking come Ericsson o Nokia attualmente suggeriscono che la tecnologia di rete 5G assisterà a una svolta e raggiungerà le masse entro il 2020. Questa non è una sequenza temporale rigida, ma è in linea con il modello operativo del settore, che prevede il debutto di una tecnologia aggiornata entro un decennio. 
La tecnologia di rete 3G ha debuttato per la prima volta nell'ottobre 2001, mentre 4G LTE ha visto l'adozione diffusa dopo un decennio intorno al 2011. Pertanto, è possibile ipotizzare che gli sforzi Massive MIMO in corso verranno realizzati entro la fine di questo decennio. Si possono vedere implementazioni pre-5G della tecnologia, sia per il consumatore che per l'operatore nei prossimi due anni. La folla a Le Olimpiadi invernali 2018 potrebbero essere le prime a testimoniare la suddetta innovazione, seguite dalla Coppa del Mondo FIFA 2018. Anche il produttore di chip Qualcomm ha dichiarato che prevede di lanciare dispositivi compatibili con 5G (Gigabit) lungo una sequenza temporale simile.
Potremmo aver assistito a un prolungato lancio dei servizi 4G LTE in India, qualcosa che è ancora in fase di elaborazione. Ma i colossi delle telecomunicazioni del paese non vogliono più trascinarsi indietro nella corsa per adottare le ultime tecnologie a causa della concorrenza e del consolidamento incombenti all'interno del paese stesso.
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Massive MIMO: una corsa tecnologica per l'adozione del 5G
Una visione a volo d'uccello degli sviluppi di Massive MIMO mostra anche che l'India sta ulteriormente rafforzando la sua immagine trasformativa di essere una potenza tecnologica. Il governo sta ora intraprendendo le misure necessarie per avviare l'evoluzione della tecnologia cellulare.
Il governo ha già istituito un forum di alto livello per valutare lo scenario attuale e approvare i piani d'azione per il lancio tempestivo dei servizi 5G. Ha stanziato un massiccio corpus di 500 crore di ₹ per scopi di ricerca e sviluppo 5G, che ci pone sulla mappa globale, insieme ai paesi che guidano l'adozione di tali progressi tecnologici. Non esiste una vera rete "5G" definita al momento e dovremo stare attenti allo stesso nei prossimi anni.
