Älypuhelinten, tablettien ja iot-härpäkkeiden yleistyessä kodin langattomassa verkossa saattaa olla samanaikaisesti toistakymmentä laitetta. Verkkoon liitetettyä palovaroitinta wlanin hitaus ja verkkoviipeet eivät ehkä haittaa, mutta kännykällä videoita katselevat, isoja tiedostoja lataavat ja verkossa pelaavat kärsivät verkon ruuhkasta.

Wlan-verkkojen ongelmat korostuvat monilaiteympäristöissä. Kun tukiasema voi liikennöidä samaan aikaan vain yhden laitteen kanssa, joutuvat muut silloin odottamaan klitisti omaa vuoroaan.

Vaikka odotusajat ovat mikro- ja millisekuntien mittaisia, jokainen niistäkin heikentää verkon kokonaissiirtonopeutta ja voi aiheuttaa esimerkiksi videokuvan pätkimistä.

Lue myös: 

Uusi tekniikka apuun

Ongelma on tiedostettu ja muutaman vuoden ikäinen wlan-standardi 802.11ac sisältää lääkkeet verkon hyötysuhteen parantamiseksi. Ratkaisu on nimeltään multi-user multiple-input and multiple-output eli multi-user mimo tai mu-mimo.

Mikrobitti testasi uudenlaiset reitittimet tammikuun numerossa.

Monimutkaisen tekniikan siirtyminen määrittelyistä käytäntöön on ottanut aikansa, ja mu-mimo toimii lähinnä viimeisen vuoden aikana myyntiin tulleissa, toisen aallon 802.11ac-standardin wlan-reitittimissä, mutta sitä tukevien härpäkkeiden osuuden odotetaan kasvavan reilusti tämän vuoden aikana.

Mu-mimo-tuen voi katsoa laitteen tai sen wlan-piirin teknisistä tiedoista. Esimerkiksi piirivalmistaja Qualcomm listaa sivuillaan mu-mimo-yhteensopivia laitteita.

Mu-mimon toiminta edellyttää, että reitittimen lisäksi myös siihen yhdistetty päätelaite ymmärtää sitä.

Mu-mimosta saatavat hyödyt ovat aukottomat, ainakin teoriassa. Se tehostaa käyttäjille annettua ilma-aikaa, jolloin myös mu-mimoa tukemattomat päätelaitteet voivat vastaanottaa paketteja useammin.

Uuden tekniikan ansiosta kaikkien wlan-verkkoon liittyneiden laitteiden siirtonopeus kasvaa, ja kullekin käyttäjälle voidaan tarjota tasaisempaa kaistaa. Mu-mimon pitäisi siis nopeuttaa wlan-yhteyksiä, vaikka kaikki verkkoon liitetyt päätelaitteet eivät sitä tukisikaan.

Vain yhteen suuntaan

Mu-mimo jatkojalostaa ensimmäisen kerran jo n-standardissa hyödynnettyä mimo-tekniikkaa, jossa tukiasema tai päätelaite pystyy lähettämään eri dataa useammalla antennilla samanaikaisesti ja näin teoriassa jopa tai kolminkertaistamaan nopeuden yhden antennin ja yhden datavirran ratkaisuun verrattuna. Vanhemmat wlan-reitittimet osaavat hyödyntää useampaa antennia kuitenkin vain yhden päätelaitteen kanssa kerrallaan.

Mu-mimo-tekniikassa wlan-tukiaseman antennit valjastetaan palvelemaan eri päätelaitteita samanaikaisesti.

Ac-standardi tukee mu-mimoa ainoastaan lataussuuntaan eli tukiasemalta laitteille päin. Kehitteillä oleva seuraavan sukupolven 802.11ax-standardi tullee kuitenkin mahdollistamaan tekniikan toimimisen myös toiseen suuntaan. Standardi valmistunee vuonna 2019.

Nykyiset mu-mimo-tukiasemat pystyvät palvelemaan korkeintaan kolmea päätelaitetta samanaikaisesti ja hyödyntämään yhteensä neljää yhtäaikaista datavirtaa. Riippuen wlan-verkkoon liittyneiden päätelaitteiden antennimäärästä tukiasema voi liikennöidä samanaikaisesti esimerkiksi kolmelle yhden datavirran (yhden antennin) laitteelle tai kahdelle kahden datavirran (kahden antennin) laitteelle. Yhdellä päätelaitteella mu-mimosta ei saa hyötyä.

Yhtäaikainen liikennöinti useaan suuntaan ympärisäteileviä antenneja ja yhteistä taajuusaluetta käyttäen on kuitenkin vaikeaa, sillä eri päätelaitteille tarkoitetut signaalit häiritsevät helposti toisiaan.

Sijainnilla väliä

Ongelmaa lieventää n-standardin ajoista paremmaksi viritelty säteenmuodostus (beamforming). Mu-mimossa eri antennien keiloja pyritään matemaattisen matriisin perusteella suuntaamaan kohti päätelaitteita ja näin vähentämään keilojen toisilleen aiheuttamia häiriöitä. Lopputuloksena ympärisäteilevistä antenneista saadaan lähetyshetken ajaksi enemmän tai vähemmän suunta-antennien kaltaisia.

Ennen suuntaamista tukiasema selvittää kaikilla antenneillaan lähettämiensä kuulostelupakettien (sounding frame) ja niihin saamiensa vastausten avulla päätelaitteiden sijainnin. Tämän perusteella tukiasema muodostaa mu-mimo-ryhmät eli määrittelee, mitkä päätelaitteet tulevat saamaan siltä paketteja samanaikaisesti.

Päätelaitteiden sijaintien määrittämiseen ja antennikeilojen suuntaamiseen käytetyt algoritmit ovat varsin monimutkaisia, eivätkä ne toimi lähellekään aukottomasti. Vaikka antennien säteilykuvioita saadaankin matemaattisesti muutettua, yhtäaikaiset lähetykset häiritsevät silti toisiaan.

Teoriassa mu-mimo toimii parhaiten, kun saman mu-mimo-ryhmän laitteet ovat mahdollisimman kaukana toisistaan, mutta suhteellisen lähellä tukiasemaa. Samassa läjässä sijaitsevat käyttäjät hyötyvät mu-mimosta kaikkein vähiten, koska tällöin keiloja ei saada suunnattua tarkasti tiettyjä päätelaitteita kohti. Myös liikkuvat käyttäjät saavat varautua heikkoon mu-mimo-suorituskykyyn, sillä tällöinkään signaalia ei saada kohdistettua kovin tehokkaasti.

Tietokoneesi ei välttämättä osaa hyödyntää

Piirivalmistaja Qualcomm on ollut aktiivisin mu-mimon viemisessä teoriasta käytäntöön. Sen mu-mimollisia wlan-piirejä alkaa esiintyä jo ilahduttavan monessa läppärissä ja mobiililaitteessa, vaikkei ominaisuus kummassakaan tuotekategoriassa ole vielä itsestäänselvyys. Esimerkiksi Mikrobitin vuoden älypuhelimeksi valitsema OnePlus 3T on varustettu Qualcommin mu-mimo-yhteensopivalla wlan-piirillä.

Qualcommin haastajana tunnettu Broadcom on ollut toimissaan hitaampi. Sen mu-mimo-piirejä esiintyy Qualcommia vähemmän sekä päätelaitteissa että wlan-reitittimissä. Testijoukossamme voimasuhteet ovat 6–3 Qualcommin hyväksi.

Ensimmäisen aallon ac-tukiasemat ja -päätelaitteet toimivat korkeintaan 80 megahertsin kanavanleveydellä, mutta uusien 802.11ac-reitittimien pitäisi tuoda tuki myös 160 megahertsin kanaville. Teoriassa tuplasti leveämmän kanavan käyttö kaksinkertaistaa siirtonopeuden. Vaikkei kaksinkertaiseen nopeuteen ylletäkään käytännössä, lisänopeuden pitäisi olla silti varsin tuntuva etenkin lähellä tukiasemaa.

Ikävä kyllä Netgearia ja Zyxel Z2:a lukuun ottamatta muut tämän testin reitittimet eivät tue 160 megahertsin kanavia. Myös päätelaitetuki, joka ominaisuuden hyödyntämiseksi vaaditaan, on toistaiseksi heppoinen – tiedossamme ei ole tällä hetkellä ainoatakaan 160 megahertsin kanavaa tukevaa mobiililaitetta tai läppäriä. Tilanne luultavasti paranee tämän vuoden aikana.

Naapurin verkko häiritsee

160 Megahertsin kanavien käytössä piilee toistaiseksi toinenkin, jo 2,4 gigahertsin wlan-verkoista tuttu ongelma: vapaat kanavat uhkaavat loppua kesken.

Siinä missä 2,4 gigahertsin taajuudella on kolme käyttökelpoista 20 megahertsin kanavaa, mahtuu viiden gigahertsin wlanille varatulle taajuusalueelle suorituskykyisiä 160 megahertsin kanavia kurjat kaksi kappaletta. Tästä seuraa, että jo kolme 160 megahertsin kanavaa käyttävää, lähekkäin sijaitsevaa ac-tukiasemaa häiritsee väistämättä toisiaan – leveitä kanavia ei voida ainakaan ihan joka paikassa käyttää.

Kanavan leveys vaikuttaa myös siihen, miten voimakasta signaalia päätelaite tarvitsee kuullakseen vastapään. Kanavanleveyden kaksinkertaistuessa päätelaite vaatii noin kolme desibeliä voimakkaamman signaalin kuin kapeammalla kaistalla. Koska kolme desibeliä tarkoittaa signaalivoimakkuuden kaksinkertaistumista, 160 MHz:n kanava vaatii kahdeksan kertaa voimakkaamman signaalin kuin 20 MHz:n kanava.

Heikon signaalinvahvuuden kanssa taisteltaessa saattaakin olla järkevä kompromissi pudottaa kanavanleveys 40 megahertsiin, jolloin kantama paranee, mutta nopeudet säilyvät lähempänä tukiasemaakin vielä varsin kohtuullisina.

Kannattaako ostaa?

Kannattaako uusia mu-mimo-reitittimiä sitten vielä ostaa? Testimme osoittavat, ettei tekniikka toimi toistaiseksi kunnolla. Yhteysongelmat ja nopeutumisen sijasta hidastuneet siirtonopeudet kertovat tästä karua kieltään. Hyvin toimivaa ac-reititintä ei siis vielä tässä vaiheessa kannata vaihtaa mu-mimo-uutuuteen.

Mikäli kuitenkin hankkii uuden mu-mimo-reitittimen, saa siitä todennäköisesti hyötyä vasta, kun valmistaja tarjoaa laitteeseen riittävän kypsän varusohjelmiston.

Lue myös: