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Um número intransponível de dispositivos, seja seu smartphone, fone de ouvido VR ou câmeras de segurança fora de sua casa, estão se conectando a redes de telecomunicações de uma só vez. Isso se soma a um rápido aumento no tráfego de dados ao longo do tempo, com melhorias na largura de banda tornando-se uma necessidade da hora. O que todos nós precisamos é de alta velocidade de dados, não é? Como prevê a gigante chinesa das telecomunicações Huawei, o ano de 2021 testemunhará um aumento de sete vezes no tráfego global de dados móveis em comparação com 2016. Além disso, acrescentou que a demanda de dados para um indivíduo chegará a uma média de 15 GB por mês nos próximos cinco anos. Ainda estamos testemunhando o advento de redes 4G LTE em países como a Índia, mas as operadoras de telecomunicações em todo o mundo começaram a experimentar tecnologias ainda mais complexas e robustas para maximizar a força do sinal, a capacidade do usuário e a velocidade dos dados. Eles estão usando uma tecnologia de antena inteligente chamada Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output) que formará a base para nossa tecnologia celular de quinta geração (5G). Ainda está em estágios iniciais de desenvolvimento, mas logo se espera que ganhe destaque. Então, se você está se perguntando o que é MIMO massivo, aqui está tudo o que você precisa saber sobre MIMO massivo:
O que é Massive MIMO e sua relação com 5G?
Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output), tb conhecido como Sistemas de Antena em Grande Escala, é a espinha dorsal para a evolução da comunicação sem fio. Espera-se que a tecnologia MIMO seja imensamente benéfica para oferecer suporte a mais usuários móveis, fornecendo velocidades mais rápidas e serviços de rede mais confiáveis a longo prazo.
Atualmente, a maioria das infraestruturas de rede 4G LTE permite apenas a colocação de 8 antenas (transmissor + receptor) na estação base, o que não está se mostrando suficiente para acomodar as necessidades crescentes dos usuários móveis. Isso fornece uma largura de banda limitada, afetando a velocidade dos dados e o número de usuários que podem se conectar a esta estação.
É aqui que entra o MIMO e permite que você use dois ou mais transmissores e receptores simultaneamente para trocar dados no mesmo canal de rádio. A tecnologia tem já foi implementado em algumas estações de rede 4G avançadas na forma de 4 x 4 MIMO e também está sendo explorado por algumas operadoras na Índia. 
Mas, expandir o referido conceito para acomodar cerca de 100 antenas em um único array na estação base (torre de celular) é o que formará a base para as próximas redes 5G. O aumento no número total de antenas adiciona mais transmissores / receptores em um local, levando a um aumento nos caminhos de sinal possíveis e melhor desempenho em termos de velocidade de dados e confiabilidade do link. O MIMO maciço pode induzir melhorias em até quatro vezes nas velocidades e várias vezes mais na expansão da capacidade da rede.
A coleção de sistemas de antena em uma rede MIMO maciça não forma feixes exatos em forma de balão vistos na maioria dos sistemas de rede anteriores e atuais. Em vez disso, a natureza ortogonal dos sinais emitidos pela coleção de antenas formam feixes individuais, atendendo a uma ou mais estações móveis (os usuários) em um instante. Uma vez que o Massive MIMO faz uso de várias tecnologias complexas, a maneira mais simples de explicar o funcionamento de seu sistema de antena é através do diagrama anexado abaixo. 
Isso significa que permite que as operadoras possam atender a um conjunto maior de dispositivos móveis em uma área, implantando a tecnologia Massive MIMO. E o mesmo é ainda mais escalonável, pois as operadoras podem adicionar ainda mais antenas à configuração atual para aumentar os caminhos de sinal possíveis e melhorar a eficiência sem prejudicar o espectro existente.
Benefícios do Massive MIMO sobre as redes 4G atuais
Como um número maior de antenas de entrada e saída é usado no sistema Massive MIMO (5G), isso ajudará as operadoras de telecomunicações a melhorar amplamente a cobertura e as velocidades de dados. Isso será possível devido à alta eficiência espectral e energética, que aumenta devido a uma grande multiplexação, bem como o ganho do conjunto de antenas combinado. Aqui estão os principais benefícios dos sistemas de antena Massive MIMO (M-MIMO) em relação aos sistemas 4G atuais:
1. Melhor cobertura e velocidades mais altas
Graças ao uso da tecnologia Massive MIMO, possivelmente combinada com espectros de frequência mais alta, as empresas de telecomunicações serão capazes de atender às necessidades de uma variedade maior de dispositivos no futuro. Não só isso, o a força do sinal dentro de casa seria extremamente forte e fora das paradas.
As capacidades de formação de feixes dos sistemas MIMO Massive permitirão às operadoras de telecomunicações espalhar rapidamente a cobertura de alta velocidade para áreas rurais também. Uma linha de visão direta funciona bem com frequências mais altas, proporcionando velocidades ainda maiores.
O objetivo principal de uma atualização também é aumentar a velocidade dos dados e os especialistas esperam velocidades mínimas de 1 Gbps, chegando a até 10 Gbps. Isso já foi comprovado em alguns experimentos com demonstrações Gigabit LTE mostradas pela gigante de rede chinesa ZTE na CES no início deste ano.
2. Baixo custo de infraestrutura e componentes
Uma vez que a maioria dos gigantes globais de telecomunicações está constantemente atualizando sua infraestrutura para agora suportar redes 4G de alta velocidade (com velocidades pré-5G), a atualização completa para 5G seria uma viagem tranquila. Os sistemas 4G existentes já estão empregando técnicas MIMO que devem ser escaladas quando uma tecnologia 5G plausível se concretizar.
Os novos sistemas de antenas Massive MIMO não só terão um grande número de antenas, mas também serão escaláveis. Será mais fácil para os gigantes das telecomunicações adicionar novas antenas a este sistema para acrescentar velocidades existentes e base de usuários. Além disso, o grande número de antenas resultará na formação de uma rede robusta, que não será afetada por uma falha individual em seu sistema de antenas.
3. Suporte para conexões limitadas por tempo
Embora as redes 5G habilitadas para MIMO Massive forneçam cobertura e velocidade de dados aprimoradas, elas reduzem o tempo necessário para os sinais viajarem entre o transmissor e o receptor. Isso é conhecido como latência e as próximas redes 5G ajudarão a reduzir o mesmo para facilitar ainda mais o uso dessas redes para RV / AR, direção autônoma e outros serviços controlados por IA ou ML.
Desafios na implantação massiva da antena MIMO
Embora os pesquisadores tenham experimentado testes de antenas Massive MIMO nos últimos anos, os sistemas que chegaram ao mercado ainda têm menos antenas do que as empresas de telecomunicações desejam para o advento das redes 5G. Isso se deve às limitações que encontramos na implementação da tecnologia. Aqui estão os desafios enfrentados em sua implantação generalizada:
1. Complexidade de processamento de sinal
Esta é uma das dificuldades mais proeminentes encontradas ao configurar as estações base do Massive MIMO. O aumento do número de antenas e das frequências em um único local leva a maiores chances de interferência. Este problema pode, no entanto, ser resolvido pela adoção de um espectro mais amplo e tecnologia de precisão de falha zero que reduzirá a interferência de canal entre locais. Embora o grande número de antenas aumente a complexidade em toda a linha, torna a rede ainda mais resistente a falhas.
2. Disponibilidade de espectro limitada
Como você já deve ter ouvido, a distribuição de um espectro de frequência é controlada pelo órgão regulador e as operadoras de telecomunicações precisam fazer ofertas para garantir uma seção desse espectro específico.
Agora, o problema básico está no fato de que o espectro 3GHz prevalente nos tempos atuais já está desordenado devido à sobrecarga de novas conexões de dados. E está provando desafiador utilizar ondas milimétricas de frequência mais alta (3 GHz - 300 GHz) para construir estações base MIMO massivas já que as ondas não penetram materiais sólidos e são absorvidas por árvores ou nuvens de chuva. 
Mas, gigantes da tecnologia e operadoras de telecomunicações estão trabalhando lado a lado para aumentar o ganho de sinal, fazendo com que várias antenas (MIMO) concentrem os sinais de rádio em um feixe direcional estreito, sem aumentar sua potência de transmissão. Samsung R&D e Huawei tiveram sucesso nos experimentos, mas esses feixes estreitos são extremamente sensíveis a mudanças de alinhamento.
Pesquisa e implantação contínuas de redes MIMO massivas
O sistema de rede mencionado acima não é um protótipo, mas já foi implementado em uma escala menor no cenário 4G existente. A Huawei tem trabalhado com operadoras de telecomunicações locais, como a China Mobile e a SoftBank do Japão, por mais de dois anos, para experimentar comercialmente suas configurações de MIMO Massive.
Após experimentação rigorosa, SoftBank agora foi nomeada a própria operadora de telecomunicações a estrear seu Rede comercial Massive MIMO no final de 2016. Outras operadoras como a China Mobile, Vodafone e T-Mobile também começaram a implantar esta tecnologia para um conjunto limitado de seus usuários em seus respectivos países.
Se a maior questão que incomoda você é: nossos smartphones atuais serão compatíveis com essas redes MIMO massivas? Então o a resposta direta é principalmente sim. Um grande número de dispositivos existentes pode tirar proveito das redes 4G MIMO, fornecendo velocidades Gigabit sem problemas.
Primeiras implantações com capacidade 5G na Índia
Enquanto vários jogadores globais de telecomunicações, em conjunto com gigantes do hardware, já experimentaram o Massive MIMO em suas redes, a Índia recentemente também se juntou ao impulso futurístico 5G com a implantação de sua primeira rede desse tipo.
A maior gigante das telecomunicações do país, Airtel, ganhou as manchetes ao anunciar que se tornou a única a realizar esse feito. O lançamento de O primeiro M-MIMO (tecnologia Massive Multiple-Input Multiple-Output da Índia foi lançado com Bengaluru e Calcutá. O julgamento, no entanto, deve se expandir para outras partes do país nos próximos meses.
A Airtel implantou a nova tecnologia 5G como parte de seu programa contínuo de transformação de rede chamado Salto de Projeto. Ela espera que a tecnologia Massive MIMO melhore sete vezes a capacidade da rede existente, usando o mesmo espectro que já possui. Ela acredita que o mesmo irá fornecer velocidades duas vezes melhores em sua implantação 4G existente.
Além disso, a gigante chinesa de redes ZTE anunciou que está participando dos experimentos MIMO Massive pré-5G em colaboração com operadoras amplamente conhecidas, como Vodafone e Reliance Jio. Considerando que a Huawei é a cara por trás da implantação da Airtel no país, como disse em um comunicado oficial.
Se visto da perspectiva do estado atual da indústria de telecomunicações na Índia, esta é uma tentativa por parte dessas gigantes das telecomunicações de manter uma fortaleza no país. Eles foram recentemente acordados com um choque surpreendente por seu novo concorrente mais feroz, ou seja, Reliance Jio, que agora conseguiu atropelá-los com o lançamento de sua rede 4G LTE em um ano.
Lançamento generalizado esperado
A maioria dos relatórios divulgados por gigantes de rede como Ericsson ou Nokia sugerem atualmente que a tecnologia de rede 5G testemunhará um avanço e alcançará as massas na década de 2020. Este não é um cronograma rígido, mas está de acordo com o padrão operacional da indústria, que vê uma tecnologia atualizada sendo lançada dentro de uma década. 
A tecnologia de rede 3G foi lançada pela primeira vez em outubro de 2001, enquanto o 4G LTE foi amplamente adotado depois de uma década por volta de 2011. Assim, é possível especular que os esforços contínuos de MIMO maciço serão concretizados até o final desta década. Pode-se ver implementações pré-5G da tecnologia, tanto no consumidor quanto na operadora nos próximos anos. A multidão em Os Jogos Olímpicos de Inverno de 2018 podem ser os primeiros a testemunhar a referida inovação, seguidos pela Copa do Mundo FIFA 2018. Até mesmo a fabricante de chips Qualcomm afirmou que planeja lançar dispositivos compatíveis com 5G (Gigabit) em um cronograma semelhante.
Podemos ter testemunhado uma implementação prolongada de serviços 4G LTE na Índia, algo que ainda está em processo. Mas, os gigantes das telecomunicações do país não querem mais ficar para trás na corrida para adotar as tecnologias mais recentes por causa da crescente competição e consolidação dentro do próprio país.
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Massive MIMO: uma corrida tecnológica para a adoção de 5G
Uma visão panorâmica dos desenvolvimentos da Massive MIMO também mostra que a Índia está construindo ainda mais sua imagem transformadora de ser uma potência tecnológica. O governo agora está tomando as medidas necessárias para dar o pontapé inicial na evolução da tecnologia celular.
O governo já criou um fórum de alto nível para avaliar o cenário atual e aprovar planos de ação para a implementação oportuna de serviços 5G. Ele alocou um corpus massivo de $ 500 crore para fins de pesquisa e desenvolvimento 5G, o que nos coloca no mapa global, ao lado dos países que lideram a adoção de tais avanços tecnológicos. Não existe uma verdadeira rede “5G” definida neste momento e teremos de estar à procura dela nos próximos anos.
