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Qué es el MIMO masivo de las antenas 5G explicado para dummies

Josh
Antena Ericsson de Vodafone

Una de las novedades más importantes que trae el 5G es el llamado MIMO masivo, una tecnología que equipan las antenas de las operadoras con las que literalmente enfocan la radiación de forma selectiva en la dirección del usuario, consiguiendo multiplicar por 8 la eficiencia de una antena convencional. Entender cómo funcionan es algo complicado, así que vamos a intentar simplificarlo en esta guia para dummies.

Qué es MIMO

El MIMO (Multiple Input Multiple Output) lleva con nosotros un tiempo. Lo usan las redes inalámbricas desde el WiFi 4/n y las redes móviles desde que se lanzó el 4G. Consiste en aprovechar los diferentes trayectos que sigue la señal en el espacio hasta llegar al cliente para crear flujos paralelos que directamente duplican la velocidad. Es algo así como lo que hacen tus oídos al escuchar en estéreo las señales que vienen de dos altavoces.

MIMO se puede combinar con la formación de haces, lo que llamamos beamforming. Cuando un punto de acceso tiene varias antenas, modificando ligeramente la señal que emite cada una se puede enfocar la radiación en la dirección que está el usuario. Hacerlo tiene varias ventajas. Mejora la potencia de la señal en la dirección que nos interesa sin desperdiciar energía ni generar interferencias en el resto. Esto permite radiar a la vez varias señales distintas en diferentes direcciones sin que se interfieran. Así nace el MU-MIMO, o MIMO multiusuario.

Cualquier router WiFi 5 wave 2, WiFi 6 y red 4G actual ya hace uso de esta técnica para aprovechar más eficientemente el espectro y enfocar la radiación en la medida de lo posible hacia dónde están los usuarios a los que da cobertura.

Normalmente los puntos de acceso wifi y los paneles radiantes de telefonía móvil emplean MIMO 4:4 (o 4T4R, notación más común en telefonía móvil). Esto significa que el emisor ofrece 4 flujos y soporta clientes capaces de recibir hasta 4 flujos. La mayoría de los móviles tienen 4 antenas para conectarse a la red móvil y 2 para el wifi. Así, cuando un móvil se conecta a un panel 4T4R utiliza sus 4 flujos y cuando se conecta a un punto wifi MIMO 4:4, utiliza 2. ¿Para qué sirven los otros 2 que sobran en este último caso? Entre otras cosas para atender a otro usuario justo en el mismo instante temporal.

Qué es el MIMO masivo

Con el 5G alguien pensó en llevar esta técnica mucho más lejos. ¿Qué pasa si ponemos a trabajar 64 antenas MIMO en paralelo?

Antena MIMO masivo abierta con flujos
Interior de antena MIMO masivo con 64 elementos, que pueden formar grupos de 4 para emitir en distintas direcciones a la vez

Como puedes ver en la imagen de la antena Ericsson empleada por Vodafone en Alemania, o en la de Nokia sobre estas líneas, este panel está formado por una matriz de 8 filas con 8 antenas cada una. 64 en total. Esta cantidad de elementos radiantes le permite enfocar con mucha más precisión el haz de radiación, tanto a lo ancho como a lo alto, de forma que este puede ser mucho más selectivo y llegar más lejos. Puesto que cada móvil hemos visto que solo usa 4 flujos y el panel ofrece 64, en el mismo instante que radia para los usuarios en una dirección puede radiar hacia los usuarios ubicados en otras 7 direcciones. Todo usando las mismas frecuencias en el mismo instante temporal.

Los paneles con MIMO masivo suelen utilizar la banda 5G n78 situada en 3,5 MHz, donde las operadoras disponen de unos 100 MHz. Con este ancho pueden ofrecer un caudal de unos 376 Mbps por flujo MIMO. Solo hace falta que lo multipliques por 64 para ver la brutal velocidad que es capaz de suministrar el 5G con MIMO masivo a cientos de usuarios a la vez: unos 24 Gbps. Ahora multiplícalo por los 3 sectores que tiene una estación base media.

Cómo identificar una antena 5G n78 con MIMO masivo

Antena 5G n78 MIMO masivo

Las operadoras suelen utilizar paneles MIMO 2T2R en las frecuencias por debajo del GHz, MIMO 4T4R en las medias y MIMO masivo 32T32R o 64T64R a partir de los 3,5 GHz. Identificarás estas antenas por su forma cuadrada y reducido tamaño en comparación con el resto de paneles.

Rorte01
0

Tengo la sensación (aunque puedo estar equivocado) de que no te lo has leído. Leetelo, despacito, entendiendo lo que vas leyendo, y seguramente lo entiendas. Esta muy bien explicado. Y si aún así sigues sin entenderlo, yo soy un dummie, pero creo que sería capaz de explicartelo con otras palabras.

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Taoista Pervertido

Gracias. Entiendo que se trata de la focalización de haces radiantes. El concepto de láser aplicado en frecuencias electromagnéticas de baja intensidad (espero).

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Rorte01

Si, más o menos así (o al menos, así lo he entendido yo).

Taoista Pervertido

Me entusiasma comprobar como tecnologías inicialmente desarrolladas para fines bélicos, acaban siendo aplicadas en sociedad para el uso y disfrute de todos nosotros. Tal es el caso de esta nuestra red de redes.

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vukits

tecnologías inicialmente desarrolladas para fines bélico

¡anda, flipao! :P

La sectorización se ha hecho de toda la vida con redes WiFi …

es tecnología de andar por casa (dios me perdona la simplifación).

obmultimedia1

nos envian la señal 5G a los "chis" que tenemos implantados por la vacuna del covid…

no , ahora en serio, focalizan la señal a demanda del usuario y no como una señal generalizada para los que esten en esa zona en concreto.

raxor
2

Es muy interesante, ya lo conocía de mi router Asus que implementa ambas tecnologías MIMO y Beamforming, relativo al 5G al principio no entendía el veto a Huawei pero ahora comprendo que sean empresas europeas Ericsson y Nokia las que estén desarrollando y adquiriendo el conocimiento al desplegar esta tecnologia, es esencial para europa mantener el control y promover el desarrollo.

Esta cantidad de elementos radiantes le permite enfocar con mucha más precisión el haz de radiación, tanto a lo ancho como a lo alto, de forma que este puede ser mucho más selectivo y llegar más lejos. Puesto que cada móvil hemos visto que solo usa 4 flujos y el panel ofrece 64, en el mismo instante que radia para los usuarios en una dirección puede radiar hacia los usuarios ubicados en otras 7 direcciones. Todo usando las mismas frecuencias en el mismo instante temporal…

Con esta frase que cito, a mas de uno de los del papel de plata en la cabeza se le han puesto las orejas en punta, se imaginan un cañón laser atravesando sus cuerpos jajajaja. El 5G es radiación NO ionizante ;)

🗨️ 2
Taoista Pervertido

Ah vale, como el baño María en versión moderna.

Josh
1

En verdad que focalicen es mucho mejor, porque solo recibes radiación cuando usas el móvil. Sin beamforming recibes todo el tiempo.

Rorte01
4

Con esta frase:

Con este ancho pueden ofrecer un caudal de unos 376 Mbps por flujo MIMO. Solo hace falta que lo multipliques por 64

empiezo a entender porque Movistar dijo que quería conectar con fibra cada BTS con, al menos, 20gb de velocidad.

Lo dicho, si de verdad se ponen a hacer un despliegue así, el 5G será un antes y un después en las redes móviles, y ahora yo tengo una duda ¿No se podría usar MIMO con 64 flujos como el que has puesto para bandas bajas (y no tan bajas)? ¿Solo se puede usar con la banda 3,5? Es que si se pudiera usar con banda 700, 2100…creo que sería mucho más interesante que en la banda 3,5 debido a la alta cobertura y poca capacidad que ofrecen esas otras bandas que he nombrado (sobre todo la 700).

Pd: mi enhorabuena por este tipo de artículos, son brutales y se agradece, gracias a todos vosotros estoy aprendiendo un montón.

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Josh
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Creo que solo con bandas TDD, en las que se usa la misma frecuencia para subida y bajada. Creo que solo 3,5 y 2,6 GHz cumplen eso.

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Rorte01

Ok, podría ser esa la explicación, gracias por el dato ;)

pepejil
1

¿No se podría usar MIMO con 64 flujos como el que has puesto para bandas bajas (y no tan bajas)? ¿Solo se puede usar con la banda 3,5?

No se puede usar en bandas FDD ya que deben tener flujos dedicados para ambos sentidos… Y en 2,6 GHz en TDD no merece la pena el cambio de sectores en uso.

mateodd

Por lo que he podido comprobar, en Vodafone solo las antenas Huawei tienen beamforming, mientras que las Ericsson, las que hay en mi ciudad no lo tienen. También las de Vodafone han sido las únicas n78 donde he visto beamforming, y se nota, según te vas moviendo te cambia de un beam a otro y siempre suele haber un SINR alto.