Transmit beamforming (TxBF) i multi-user MIMO (MU-MIMO) to dwie cechy najnowszego wariantu standardu WiFi – protokołu 802.11ac. MU-MIMO bazuje na TxBF, zaś jego celem jest zwiększenie przepustowości sieci poprzez wykorzystanie równoległej transmisji realizowanej przez wiele nadajników i odbiorników wbudowanych w punkt dostępowy (AP).
Transmit beamforming jest opcjonalną cechą protokołu 802.11ac – tj. punkt dostępowy i klient zgodny z tym protokołem nie musi obsługiwać TxBF, jest jednak wymaganą cechą w drugiej fazie wdrażania standardu - a więc w „802.11ac wave 2”.
Jak działa transmit beamforming (TxBF)?
Transmit beamforming polega na koncentracji energii sygnału WiFi generowanego przez AP w kierunku konkretnego klienta, poprzez zastosowanie odpowiednich technik przetwarzania sygnału. TxBF wymaga współpracy klienta, który informuje AP o jakości odbieranego sygnału. TxBF pozwala na zwiększenie mocy sygnału odbieranego przez klienta o 3-4 dB, czyli nieco więcej niż 2 razy (w stosunku do wariantu bez TxBF). Technika TxBF polega na wysłaniu do klientów sygnału testowego, w odpowiedzi na który klient powinien zwrotnie poinformować AP o jakości odbioru. Odpowiedź klienta pozwala AP z kolei na takie manipulowanie parametrami transmisji, żeby wygenerowały one najlepszą jakość odbioru u klienta. TxBF wykorzystuje zawsze niezależnie funkcjonujące nadajniki w AP, czyli technologię MIMO (Multiple Input Multiple Output). Dobrą analogią mechanizmu TxBF są fale rozchodzące się po powierzchni wody po wrzuceniu do niej kamienia: jeśli wrzucimy kilka kamieni jednocześnie, w pewnych miejscach fale ulegną wzmocnieniu, a w innych osłabieniu – tak właśnie funkcjonuje TxBF – sygnał powinien ulec wzmocnieniu w kierunku danego klienta i osłabieniu w pozostałych kierunkach – rysunek 1. Systemy AP z TxBF osiągają wyżej wymieniony efekt poprzez manipulację fazy sygnału w każdym z nadajników. Wzmocnienie sygnału jest równie ważne jak jego „wyciszenie” w kierunku pozostałych klientów. Oczywiście zmiany te następują bardzo szybko w czasie – każdy klient otrzymuje potencjalnie ukierunkowaną do siebie transmisję.
Rysunek 1: Zasada działania Transmit Beamforming - kierunkowe wzmocnienie sygnału "w stronę" konkretnych odbiorców
TxBF wymaga AP wielu nadajników i odbiorników w AP – a więc technologii MIMO. MIMO dostępne jest już w standardzie 802.11n, jego zasadniczą rolą jest równoległa komunikacja z wieloma klientami. Zaś TxBF dodatkowo wykorzystuje MIMO do zwiększenia efektywności transmisji.
TxBF i BeamFlex+
BeamFlex+ to technologia opracowana przez firmę Ruckus Wireless. BeamFlex wykorzystuje kilkanaście wbudowanych AP anten o różnej orientacji przestrzennej, sygnał doprowadzany jest do wybranych anten, których „konfiguracja” zmienia się ok 1000 razy na sekundę. Osiągnięty efekt jest podobny do TxBF – wzmocnienie sygnału w kierunku konkretnych klientów, osłabienie w pozostałych kierunkach – rys 2. Według niektórych źródeł TxBF powoduje, że technologia BeamFlex przestaje być skuteczna i potrzebna, tak jednak absolutnie nie jest. BeamFlex i Transmit Beamforming doskonale się uzupełniają – punkty dostępowe wykorzystujące obydwie techniki osiągają jeszcze lepsze efekty w zakresie kierunkowego wzmocnienia sygnałów – rysunek 2 i 3.
Rysunek 2: MU-MIMO, Transmit Beamforming i adaptacyjne anteny
