MIMO که کوتاه شده عبارت Multiple Input, Multiple Output یا چند ورودی، چند خروجی است یک فناوری در زمینه آنتن‌های تجهیزات بی سیم مانند مودم روتر و اکسس پوینت است که در آن چند آنتن در نقش فرستنده و چند آنتن در نقش گیرنده عمل می‌کنند. در فناوری MIMO، آنتن‌ها با فراهم کردن امکان انتقال سیگنال‌ها در چند مسیر به صورت همزمان، کاهش خطا، بهبود ظرفیت انتقال و افزایش سرعت انتقال داده را ارائه می‌دهند.
ایجاد چند نسخه از یک سیگنال، شانس بیشتری را برای داده فراهم می‌کند تا بدون دچار افت سیگنال به آنتن گیرنده فرستاده شود. این موضوع نسبت سیگنال به نویز را افزایش می‌دهد. فناوری MIMO با افزایش ظرفیت فرکانس رادیویی، اتصال پایدارتر با تراکم کمتر را ایجاد می‌کند.
این فناوری در شبکه محلی بی سیم(WLAN) به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته شده و در مودم‌های نسل چهار(LTE) و نسل پنجم(5G) شبکه‌های موبایلی نیز به کار گرفته شده است. قبل از معرفی فناوری MIMO، فناوری‌های آنتن دیگری با پیکربندی‌های متفاوت با نام‌های (چند ورودی، یک خروجی)MISO و (یک ورودی، چند خروجی)SIMO وجود داشتند که MIMO به عنوان نسخه پیشرفته تر و بر اساس آن‌ها ایجاد شد.
تاثیر MIMO در سرعت بالای شبکه ها
MIMO یکی از رایج‌ترین فناوری‌های بی سیم مورد استفاده برای تجهیزات است و نقش کلیدی در افزایش سرعت ارائه شده توسط اینترنت LTE دارد. LTE برای سریدن به سرعت 100Mbps و فراتر از آن از فناوری MIMO و OFDM استفاده می‌کند.
همچنین این فناوری، ضمن این که سرعت را در اینترنت LTE افزایش می‌دهد، انتقال داده در آن را قابل اطمینان‌تر می‌کند. عملکرد آن به گونه ای است که داده‌ها را قبل از این که انتقال داده شوند به بخش های کوچکتری تقسیم می‌کند.
مقایسه SU-MIMO و MU-MIMO
به طور کلی فناوری MIMO به دو نوع (تک کاربره)SU و (چند کاربره)MU تقسیم بندی می‌شود. در حالت تک کاربره، سیگنال‌ها تنها می‌توانند در لحظه با یک دستگاه در شبکه تعامل داشته باشند. در مقابل، در MU-MIMO که بهتر از نوع قابل عمل می‌کند و در دستگاه‌های جدید به کار گرفته می‌شود، سیگنال‌ها با چند دستگاه به صورت همزمان ارتباط برقرار می‌کنند.
در MU-MIMO هنگامی که تعداد کاربران بالایی قصد اتصال به شبکه به صورت همزمان را داشته باشند مشکلاتی به وجود می آید. برای مثال هنگامی که کاربری ویدئویی را بارگذاری کند و همزمان کاربر دیگری در حال برقراری کنفرانس ویدئویی باشد، موجب ایجاد تاخیر در انتقال داده‌ها می‌شود. در عوض با MU-MIMO دستگاه‌های مختلف در شبکه امکان استفاده بهتری از منابع شبکه را دارند.
MU-MIMO به صورت پیکربندی‌های 2×2، 4×4، 6×6 و 8×8 ارائه می‌شود. به عنوان مثال 2×2 نشان دهنده استفاده از دو آنتن برای تبادل دو استریم به صورت همزمان با دستگاه گیرنده است. برای برخوردار شدن از مزایای آن هم دستگاه فرستنده و هم دستگاه گیرنده باید از این ساختار پشتیبانی نمایند. سیستم‌های شبکه 5G این پیکربندی‌ها را به کار می‌گیرند تا ظرفیت شبکه را به شکل قابل توجهی گسترش دهند.
MIMO و فناوری Beamforming
Beamforming یک فناوری در جهت مدیریت امواج رادیویی است که با تمرکز بر ارسال داده‌ها به دستگاه‌های گیرنده مشخص به جای ارسال به یک محیط بزرگ، قدرت سیگنال را افزایش می‌دهد. به عبارت دیگر موجب استفاده بهینه‌تر از پهنای باند دستگاه منبع می‌شود. Beamforming سه بعدی در شبکه‌های 5G با فناوری MU-MIMO سیگنال‌های افقی و عمودی را به سمت دستگاه‌های کابر هدایت می‌کند.
مزایای اصلی فناوری MIMO
نسبت به SIMO و MISO، فناوری MIMO دارای مزایایی است که به مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:
- تصاویر و محتواهای با حجم بالا و با مقایس بزرگ به خوبی می‌توانند در شبکه‌های با تعداد کاربران بالا منتقل شوند. این انتقال اطلاعات به دلیل توان عملیاتی بالاتر MIMO سریع‌تر صورت می‌گیرد.
- MIMO سیگنال‌ها را با قدرت بیشتری ارسال می‌کند و منعکس شدن سیگنال‌ها باعث می‌شود تا دستگاه‌های کاربران نیازی به قرار گرفتن در مسیر مستقیم دستگاه نداشته باشند.
- مزیت دیگر این فناوری، افزایش ظرفیت شبکه است. انتقال همزمان و دریافت استریم‌های داده چندگانه، اجازه می‌دهد تا داده‌های بیشتری در لحظه تبادل داده شود که مجنر به افزایش ظرفیت شبکه می‌شود.