Mobiilsidetehnoloogiate evolutsioonilises ajaloos on iga tehnoloogilise iteratsiooni põlvkonnaga kaasnenud võrgu jõudluse märkimisväärne paranemine ning 5G tehnoloogia esilekerkimine on toonud kaasa isegi õõnestavaid muutusi. 5G võrkude eesmärk on rahuldada erinevaid vajadusi, nagu ülikõrge andmeedastuskiirus, ülimadal latentsusaeg ja massiivsed seadmeühendused. Nende eesmärkide saavutamine tugineb mitmetele võtmetehnoloogiatele, mille hulgas on Massive MIMO (Massive Multiple-Input Multiple-Output) tehnoloogial põhiroll 5G tugijaama raadiosagedusantennide uuendamisel, kujundades sidevõrgu leviala enneolematul viisil.
Traditsioonilistes sidevõrkudes kasutavad tugijaama antennid tavaliselt ühe sisendiga ühe väljundi (SISO) või mitme sisendiga mitme väljundi (MIMO) tehnoloogiaid. SISO süsteemid kasutavad ainult ühte saateantenni ja ühte vastuvõtuantenni, mille andmeedastusvõimsus on piiratud, mistõttu on kasvavate sidevajaduste rahuldamine raskendatud. Võtke näiteks varajane 2G-võrk. SISO-tehnoloogia korral võib võrgu andmeedastuskiirus ulatuda vaid kümnetesse kbps-ni, mis ei suuda toetada suure võimsusega andmete, näiteks kõrglahutusega piltide ja videote, kiiret edastamist. MIMO-tehnoloogia seevastu, varustades mitut antenni nii tugijaamas kui ka terminalis, ning kasutades ruumilist multipleksimise ja mitmekesisuse tehnoloogiaid, parandab oluliselt süsteemi mahtuvust ja töökindlust ilma spektriressursse suurendamata. Näiteks 4G võrkudes on levinud 2 × 2 MIMO või 4 × 4 MIMO tehnoloogiad suurendanud võrgu andmeedastuskiirust saja megabiti tasemele, mis parandab oluliselt kasutajate võrgukogemust. Mobiilse interneti kiire arenguga on aga kasutajate nõudlus andmeliikluse järele plahvatuslikult kasvanud ning traditsioonilise MIMO tehnoloogia jõudlus on järk-järgult lähenenud kitsaskohale, suutmata täita 5G võrkude karme nõudeid. Statistika näitab, et sellistes stsenaariumides nagu suuremahulised ürituste toimumiskohad või tihedad linnapiirkonnad kannatavad 4G-võrgud sageli ummikute ja kiiruse vähenemise all, mistõttu on raske toetada suure hulga kasutajate samaaegset kasutamist suure ribalaiusega rakendustega, nagu kõrglahutusega videote taasesitus ja võrgumängud.
MIMO-tehnoloogia edasiarendusena on Massive MIMO-tehnoloogia oluliselt suurendanud tugijaamade antennide arvu, laienedes mõnelt või kümnetelt antennidelt traditsioonilises MIMO-s sadade või isegi tuhandete antennideni. See antennide arvu märkimisväärne suurenemine toob kaasa mitmeid tehnilisi eeliseid, muutes seeläbi sidevõrkude leviala. Põhimõtteliselt kasutab Massive MIMO kanalite ruumilist sõltumatust. Varustades tugijaama suure hulga antenne, saab see suhelda mitme kasutajaga samaaegselt, saavutades ruumilise mõõtme multipleksimise. Traditsioonilistes sidesüsteemides saab antennide piiratud arvu tõttu andmeid korraga edastada vaid mõnele kasutajale. Kuid massiivsed MIMO-süsteemid, suurendades antennide arvu, võivad toetada rohkem kasutajaid sama aja ja sagedusega ressurssidega, parandades oluliselt süsteemi võimsust ja spektritõhusust. Teoreetilised uuringud on näidanud, et kui tugijaamade antennide arv kipub olema lõpmatu, paraneb massiivsete MIMO süsteemide spektritõhusus ja energiatõhusus oluliselt.
Võrgu leviala osas on Massive MIMO tehnoloogia märkimisväärselt parandanud signaalide leviala ja kvaliteeti tänu kiirkujundamise tehnoloogiale. Kiirkujundamine viitab tugijaama antennide poolt edastatavate signaalide kaalumisele vastavalt kanali olekuteabele, nii et signaali energia kontsentreeritakse kindlas suunas, moodustades kiire. Massive MIMO süsteemides on tänu suurele antennide arvule võimalik saavutada täpsem kiire juhtimine, mis suudab signaali energiat täpselt suunata sihtkasutajatele, vähendada signaali kadu teistes suundades ning seeläbi parandada signaalide leviala ja tugevust. Eriti keerulistes linnakeskkondades, kus hooned blokeerivad ja peegeldavad signaale, mis põhjustab signaali tuhmumist ja häireid, saab Massive MIMO kiirekujundamise tehnoloogia nendest probleemidest tõhusalt üle saada, tagades, et kasutajad saavad erinevates stsenaariumides stabiilseid ja kiireid sideteenuseid.
Lisaks võib Massive MIMO tehnoloogia mitmekesisustehnoloogia abil parandada ka sidesüsteemide töökindlust. Mitmekesisustehnoloogia viitab sama teabe edastamisele mitme sõltumatu kanali kaudu, et vähendada kanali hääbumise mõju signaali edastamisele. Massive MIMO süsteemides saab tänu suurele antennide arvule signaali edastamise usaldusväärsuse parandamiseks kasutada erinevaid mitmekesisuse meetodeid, nagu ruumiline mitmekesisus, ajaline mitmekesisus ja sageduste mitmekesisus. Kui teatud kanalit mõjutab hääbumine või häired, saavad teised kanalid siiski signaale normaalselt edastada, tagades nii side järjepidevuse ja stabiilsuse. See kõrge usaldusväärsus on eriti oluline 5G rakenduste jaoks, millel on kõrged nõuded sidekvaliteedile, nagu autonoomne sõit ja telemeditsiin. Autonoomse sõidu stsenaariumi korral peavad sõidukid suhtlema pilve ja ümbritsevate sõidukitega reaalajas suure andmemahuga, millel on äärmiselt kõrged nõuded võrgu töökindlusele ja madalale latentsusele. Massiivne MIMO-tehnoloogia võib mitmekesisustehnoloogia abil tõhusalt vähendada signaali edastamise bitivigade määra, tagada sõiduki juhtkäskude täpse ja õigeaegse edastamise ning tagada sõiduohutuse. Telemeditsiinis, kui arstid teostavad kõrglahutusega videote kaudu patsientidele kaugdiagnoosi ja kirurgilisi operatsioone, suudab Massive MIMO tehnoloogia pakutav stabiilne ja töökindel võrk tagada videopiltide sujuva edastamise, vältides diagnostikavigu või võrguprobleemidest tingitud kirurgilisi riske.
Tegeliku kasutuselevõtu vaatenurgast seisab Massive MIMO tehnoloogia rakendamine 5G tugijaama raadiosagedusantennide uuendamisel samuti silmitsi paljude väljakutsetega. Esiteks suurendab suure hulga antennide kasutamine tugijaama riistvarakulusid ja energiatarbimist. Iga antenn peab olema varustatud vastava raadiosagedusliku esiotsa seadmega, sealhulgas võimsusvõimenditega, madala müratasemega võimenditega, filtritega jne. Antennide arvu suurenemisega suureneb oluliselt ka nende seadmete arv, mis toob kaasa tugijaama seadmete hinna olulise tõusu. Samal ajal tarbib suure hulga antennide töötamine rohkem elektrienergiat, mis suurendab operaatorite tegevuskulusid. Teiseks on antennide suure arvu tõttu kanalikeskkond keerulisem, mistõttu on kanali olekuteabe täpne hindamine keerulisem, mis nõuab arenenumaid algoritme ja tehnoloogiaid. Lisaks nõuab suure hulga antennide edastatavate ja vastuvõetavate signaalide töötlemine tugevat arvutusvõimsust, mis seab tugijaama signaalitöötlusseadmele kõrgemad nõuded.
Nende probleemide lahendamiseks on teadlased ja kommunikatsiooniettevõtted teinud suuri jõupingutusi tehnoloogilise uurimis- ja arendustegevuse ning seadmete optimeerimise vallas. Riistvara osas vähendatakse uute materjalide ja integratsioonitehnoloogiate kasutuselevõtu kaudu antennide ja raadiosageduslike esiotsaseadmete kulusid ja energiatarbimist pidevalt. Näiteks kasutades sideks millimeeterlaine sagedusala, millel on külluslikud spektriressursid ja mis suudab rahuldada 5G võrkude vajadusi kiireks andmeedastuseks. Samal ajal on millimeeterlaine antennid väikese suurusega, mis on mugav suure hulga antennide integreerimiseks tugijaama. Praegu on mõned tootjad välja töötanud millimeeterlainetel põhinevad massiivsed MIMO antennimassiivid, mis tänu väga integreeritud disainile vähendavad tõhusalt seadme mahtu ja kulusid. Signaalitöötluse osas uuritakse ja täiustatakse pidevalt kanalite hindamise ja signaali tuvastamise algoritme, et parandada algoritmide täpsust ja tõhusust. Näiteks tehisintellekti tehnoloogiate (nt süvaõpe) kasutamine kanali olekuteabe ennustamiseks ja hindamiseks, parandades kanali hinnangu täpsust ja kiirust.
Tehnoloogia pideva arengu ja küpsusega muutub Massive MIMO tehnoloogia rakendamine 5G võrkudes ulatuslikumaks ja põhjalikumaks. Tulevikus ei rakendata massiivset MIMO-tehnoloogiat mitte ainult makrotugijaamades, vaid ka väikestes tugijaamades, nagu mikrotugijaamad ja piko-tugijaamad, optimeerides veelgi võrgu katvust ja läbilaskevõimet. Samal ajal kombineeritakse Massive MIMO tehnoloogiat ka teiste 5G võtmetehnoloogiatega, nagu millimeeterlaine side ja võrgu lõikamine, et pakkuda kasutajatele paremaid ja mitmekesisemaid sideteenuseid. 6G tehnoloogia uuringutes mängib jätkuvalt olulist rolli Massive MIMO tehnoloogia, mis liigub kõrgemate jõudluseesmärkide poole ja paneb tugeva aluse tulevaste sidevõrkude arengule.
Shenzhen Keesun Technology Co., Ltd asutati 2012. aasta augustis, kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud erinevat tüüpi antennide ja võrgukaablite tootmisele.
