MIMO oder SISO

Ahoi, ihr WLAN-Optimierer! 🙂

Wir vergleichen heute zwei Antennentechnologien für drahtlose Kommunikation, wie sie beispielsweise in einem WLAN-Netzwerk zum Einsatz kommen.

Es geht dabei um folgende Technologien:

  • SISO – Single Input, Single Output
  • MIMO – Multiple Input, Multiple Output

Das, was anfangs vielleicht etwas kryptisch klingt, wird Dir helfen, die verschiedenen WLAN-Signaltechnologien besser zu verstehen, wie sie beispielsweise auch in den modernen Router-Modellen zum Einsatz kommen.

Die Antwort auf diese Frage wird Dir somit letztendlich helfen, dich zwischen zwei unterschiedlichen Router-Modellen zu entscheiden und damit hoffentlich auch positiv zur Qualität deines WLAN-Netzwerks beitragen.

 

Was steckt hinter den beiden Technologien?

Hinter den Begriffen SISO und MIMO steckt nichts anderes, als die Anzahl der Antennen bei dem Sender- und dem Empfängergerät:

SISO bedeutet, dass das Signal von einer Senderantenne zu einer Empfängerantenne geschickt wird.

MIMO bedeutet hingegen, dass das Signal von mehreren Senderantennen zu mehreren Empfängerantennen gleichzeitig geschickt wird.

Daran kann man schon erkennen, dass MIMO eine komplexere Form von SISO darstellt. Und genauso ist es auch, denn während die herkömmliche SISO-Übertragung schon mit der Erfindung des Radios eingeführt wurde, kam die Mehrfachantennentechnologie von MIMO erst mit der Verbreitung der Mobilfunkkommunikation in den 90er Jahren auf.

Bevor wir auf die Frage eingehen, was bei WLAN-Netzwerken eine bessere Lösung darstellt, müssen wir noch vollständigkeitshalber die beiden noch nicht besprochenen Übertragungstechnologien erwähnen:

  • SIMO – Single Input, Multiple Output (eine Senderantenne, mehrere Empfangsantennen)
  • MISO – Multiple Input, Single Output (mehrere Senderantennen, eine Empfangsantenne)

Damit hätten wir insgesamt vier unterschiedliche Kombinationen (SISO, SIMO, MISO und MIMO), die nichts anderes bedeuten, als unterschiedliche Anzahl der Antennen bei Sender- und Empfängergeräten.

 

SISO – was ist das Besondere an diesem Übertragungsstandard?

SISO ist die einfachste Art der drahtlosen Kommunikation, bei der jeweils eine Antenne beim Sender und beim Empfänger zum Einsatz kommen.

Wenn ein Radiosignal durch die Weltgeschichte wandert, trifft es auf viele Hindernisse, beispielsweise Gebäude, Berge, Laternen, reflektierende Oberflächen und so weiter.

Bei einem Radiosignal handelt es sich um ein Bündel an elektromagnetischen Wellen. Wenn dieses Bündel auf ein Hindernis trifft, wird es zerstreut und dadurch letztendlich geschwächt.

Je mehr Hindernisse ein Radiosignal also auf seinem Weg vom Sender zum Empfänger trifft, desto schwächer kommt es an.

Gleichzeitig wird das Signal durch die Streuung verzerrt, denn wenn es sich in mehrere Wellen aufspaltet, die unterschiedliche Wege zum Empfänger nehmen, kommen die Wellen auch zu unterschiedlichen Zeiten an. Das kann die akustische Qualität des Signals wesentlich beeinträchtigen.

Und da wären wir auch schon beim Haupt-Nachteil der SISO-Technologie. Die SISO-Geräte haben nicht die Möglichkeit, mehrere Signale gleichzeitig zu versenden bzw. zu empfangen und können dadurch nicht die Verzerrung des einzigen Signalbündels verhindern.

Während die SISO-Technologie am einfachsten aufzusetzen ist, da man dafür am wenigsten Antennenausstattung braucht, ist sie gleichzeitig auch am anfälligsten für auftretende Signalstörungen.


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MIMO – was ist das Besondere an dieser Technologie?

MIMO vs SISO Gaming Router

MIMO ist die komplexeste und die am meisten fortgeschrittene Art der drahtlosen Kommunikation. Hier kommen sowohl beim Sender- als auch beim Empfängergerät jeweils mehrere Antennen zum Einsatz.

Deshalb wird MIMO übrigens manchmal auch als MTMR-System (multiple transmit, multiple receive) bezeichnet.

Von allen vier möglichen drahtlosen Übertragungstechnologien ist MIMO am meisten auf die Optimierung des Radiosignals fokussiert. Dabei werden oft sowohl Netzabdeckung als auch Netzkapazität verbessert (mehr dazu gleich).

Bei MIMO werden in der Regel mehrere separat eingebaute Antennen gleichzeitig eingesetzt, um folgende Effekte zu erreichen:

  • Verbesserung der spektralen Effizienz (Bandbreiteneffizienz)
  • Erhöhung der Signaldiversität und dadurch Verbesserung der Signalqualität
  • Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Kommunikationssystems
  • Verbesserung der Kanal-Bandbreitenauslastung

Die MIMO-Technologie kam im Mobilfunkbereich durch die Einführung des HSPA+ Standards auf, der wiederum Teil des 3G-Ausbaus war. Die Vorteile von MIMO kamen allerdings erst später mit der Einführung des 4G LTE-Standards voll zur Geltung.

In der aktuellsten Generation des Mobilfunkstandards 5G-NR (New Radio) wird eine fortgeschrittene Form der MIMO-Technologie eingesetzt, die auch als Massive MIMO bezeichnet wird. Diese MIMO-Form wird durch eine höhere Anzahl an Antennenelementen innerhalb eines Antennenpanels erreicht, was die Signaldiversität weiter erhöht.

 

Welche Vorteile bietet MIMO gegenüber SISO?

MIMO als fortgeschrittene Kommunikationstechnologie bietet folgende Verbesserungen gegenüber dem einfacheren SISO Standard:

  • Verbesserung des WLAN-Durchsatzes: insbesondere bei gleichzeitiger Übertragung von mehreren HD-Videos oder anderen speicherintensiven Inhalten kann man mit MIMO einen bis zu fünfmal so hohen WLAN-Durchsatz erreichen
  • Verbesserte WLAN-Reichweite von bis zu 20% aufgrund des optimierten Signal-Rausch-Verhältnisses
  • Bessere WLAN-Abdeckung in einem Gebäude, insbesondere bei komplexeren und verwinkelten Raumsituationen
  • Bessere Signalqualität aufgrund der Signalredundanz durch den gleichzeigen Einsatz mehrerer Antennen
  • Eine insgesamt höhere Zuverlässigkeit des WLAN-Signals
  • Verbesserung der allgemeinen Performance des heimischen WLAN-Netzwerks

Unser Fazit: bei einem WLAN-Router sollte man stets darauf achten, dass er über die eingebaute MIMO-Mehrfachantennen-Technologie verfügt. Diesen Standard dürften jedoch die meisten modernen Routermodelle beherrschen. 🙂

Hier ist übrigens ein interessantes Video zu dem Thema (leider nur auf Englisch verfügbar):

Und welche Kommunikationstechnologie ist für Dich besser: MIMO oder SISO?


Welche WLAN-Antennentechnologie kommt für Dich am ehesten in Frage?

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