Как подключить удалённые объекты к сети без проводов: широкополосный доступ по беспроводной связи (Wi-Fi) от Eltex

Скоростной интернет нужен не только там, где проводная сетевая инфраструктура развита, но и на удалённых объектах, где кипит работа и нет возможности протянуть проводной интернет. Вахтовый городок глубоко в лесу, удалённая деревня, агрокомплекс посреди полей и туристическая база в горах – во всех подобных случаях тянуть оптоволокно значит столкнуться с огромными затратами и техническими трудностями. Но связь нужна здесь и сейчас.

Именно эту задачу – эффективно организовать временный или постоянный канал связи на больших расстояниях там, где нет проводов, – решает технология беспроводного широкополосного доступа (БШПД).

Для компании Eltex это направление стало областью многолетних исследований и практических реализаций. Начиная с 2015 года уже выпущено три поколения БШПД-устройств. Подробную историю их развития можно узнать здесь.

Актуальная линейка основана на базе беспроводной связи (Wi-Fi) 6 и 6E: какие устройства входят и какие возможности они дают – в этой статье.

Три группы устройств – один подход к возможностям

К третьему поколению БШПД-устройств Eltex относятся радиомосты серии WB-3P-PTP для диапазонов 2.4, 5 и 6 ГГц, базовые станции WOP-3ax-LR и абонентские WB-3P-LR для диапазонов 5 и 6 ГГц. Выбор оборудования зависит от задач и дальности канала, который нужно организовать. Деление на три группы условно: они выделены для удобства, чтобы из коробки получить оборудование, оптимально подходящее под типовую задачу.

Наиболее распространённые сценарии для БШПД-оборудования – подключение по схеме "точка-точка" (PTP) и "точка-многоточка" (PMP). В схеме PTP два устройства образуют беспроводной мост, который, например, объединяет офис компании с удалённым складом. В схеме PMP базовая станция работает с несколькими абонентскими устройствами одновременно. Это типовая схема для организации беспроводного доступа в вахтовом посёлке или в промышленной зоне.

Важная техническая особенность всех устройств – поддержка прозрачного моста. Оборудование передает трафик без изменений на уровне L2, что сохраняет видимость MAC-адресов всех устройств за принимающей стороной. Сетевые администраторы могут легко управлять инфраструктурой, настраивать виртуальные сети и проводить мониторинг оконечного оборудования так, будто оно подключено по обычному кабелю. Это избавляет от сложностей при интеграции беспроводного сегмента в существующую корпоративную сеть и повышает прозрачность управления трафиком.

Благодаря универсальности ПО каждое БШПД-устройство Eltex третьего поколения можно использовать в разных режимах. Одни и те же устройства можно использовать как для "точка-точка" (PTP-подключения), так и "точка-многоточка" (PMP). Например, можно создать канал "точка-точка" (PTP-канал) не только с помощью радиомостов, но и между двумя базовыми или абонентскими станциями.

Проприетарный протокол дуплекса с временным разделением (TDD)

В беспроводных сетях большой протяженности стандартные алгоритмы беспроводной связи (Wi-Fi) часто показывают низкую эффективность из-за коллизий и взаимных помех. Чтобы избежать этих проблем, в третьем поколении БШПД Eltex внедрил собственную реализацию протокола дуплекса с временным разделением (TDD - Time Division Duplex), который пришел на смену механизму периодической проверки условий через заданный интервал времени (Polling), используемому во втором поколении устройств.

Дуплекс с временным разделением (TDD) управляет доступом к радиоэфиру за счёт строгого разделения времени на приём и передачу данных. Протокол работает с фиксированными кадрами длительностью 5 или 10 миллисекунд. Каждый кадр разделяется на два временных слота на приём и передачу данных (Downlink/Uplink). В базовой конфигурации время распределяется поровну, но через веб-интерфейс можно менять это соотношение. Например, если сеть используется преимущественно для видеонаблюдения, имеет смысл выделить больше ресурсов для передачи данных от сетевых камер (IP-камер) к серверу. Или для корпоративной сети с преобладающим входящим трафиком, наоборот, больше ресурсов на приём.

В разработке находится автоматический режим, который будет сам подбирать соотношение в зависимости от реального распределения трафика в сети. В ближайших обновлениях этого года это будет реализовано для режима подключения "точка-точка" (PTP), позже – для режима "точка-многоточка" (PMP).

Применение дуплекса с временным разделением (TDD) гарантирует, что устройства не будут мешать друг другу при одновременной работе. В схеме "точка-точка" (PTP) протокол обеспечивает стабильную поочередную передачу в обоих направлениях. В схеме "точка-многоточка" (PMP) базовая станция серии WOP-3ax-LR, которая поддерживает до 64 подключений, выступает в роли арбитра, распределяя время на приём/передачу между клиентами. Такой подход делает задержки предсказуемыми и позволяет поддерживать высокую скорость даже при большом количестве подключенных абонентов.

Тестовая зона и результаты испытаний

Теоретические характеристики оборудования всегда требуют подтверждения в условиях, максимально приближенных к реальности. Eltex проводит натурные испытания БШПД-устройств на собственном испытательном полигоне: площадка с вышками, сложным рельефом, смешанными лесными массивами и застройкой разной этажности. Здесь проверяют новые устройства перед выпуском, обкатывают ПО, отслеживают поведение оборудования в нестандартных режимах и разных метеорологических ситуациях, которые в лаборатории не воспроизвести. Данные, полученные в ходе испытаний, напрямую влияют на доработку устройств.

Для удобного и точного наведения на больших расстояниях в программном обеспечении всей линейки оборудования Eltex третьего поколения разработана специальная утилита юстировки, доступная из веб-интерфейса. Она значительно упрощает работу и позволяет добиться точного наведения.

Максимальное расстояние, на котором тестируется оборудование, – 34 км, это физический предел аппаратной платформы. Каждое устройство тестируется как в штатном для своего класса режиме, так и в других. Это даёт понимание, как ведёт себя оборудование за пределами типового сценария, что важно, учитывая программную универсальность третьей линейки БШПД-устройств Eltex.

Для конфигурации "точка-точка" (PTP-конфигурации) проверяются характеристики при разных дальностях и условиях прохождения сигнала. Для PMP – распределение пропускной способности между несколькими абонентскими станциями и устойчивость соединения при росте числа клиентов.

Для устройств в диапазонах 5 и 6 ГГц – радиомостов WB-3P-PTP5 и WB-3P-PTP6, базовых станций WOP-3ax-LR5 и WOP-3ax-LR6, абонентских станций WB-3P-LR5 и WB-3P-LR6 – пиковая пропускная способность при наивысшем индексе модуляции составила 1300 Мбит/с. WB-3P-PTP2, единственное в линейке устройство для диапазона 2.4 ГГц, показал максимум 460 Мбит/с.

На рисунке показаны тестовые результаты максимального расстояния и реальной пропускной способности для типичных режимов.