Рекомендации по планированию и развертыванию радиоканалов на оборудовании Ubiquiti AirFiber

Оборудование  AirFiber, представленное компанией ubiquiti в 2012 году позволяет развертывать  каналы точка-точка протяженностью до 14 км и емкостью до 750 Мбит  fullduplex и неограниченную пакетную производительность. Увеличение емкости канала в несколько раз, относительно обычных решений (powerbridge, nanobridge), позволяет предложить клиентам новые тарифные планы, а также подключать через радио магистраль не только отдельные базовые станции, но и целые микрорайоны, объединяя сегменты сетей.
Однако, эти серьезные области применения требуют правильного подхода к планирования и эксплуатации радиоканала. Ведь цена ошибки на канале, подключающем целый район существенно выше, чем на одном клиентском подключении.
Перед  развертыванием радио канала необходимо провести планирование: убедится, что на планируемых сайтах есть радиовидимость и энергетика системы позволит получить надежный канал связи.
Мы рекомендуем для предварительной оценки использовать бесплатную программу  RadioMobile. Введя основные параметры системы,  gps координаты и планируемую высоту установки устройств Вы можете рассчитать как прохождение зоны Френеля, так и энергетический бюджет радиоканала.
 


Скрины с радиомобайл (расчет с  EIRP 33 )
Конечно, точное решение о наличии прямой видимости даст только выезд на место установки, ведь в программе нет карт городской застройки, но сделать предварительные выводы о видимости можно не выезжая из офиса.

Важной особенностью AirFiber   является поддержка системой адаптивной модуляции, но отсутствие поддержки  QoS.
То есть, если канал спроектирован с недостаточным запасом энергетики для работы на максимальной модуляции, в дождь канал не  разорвется, а перейдет на более низкую модуляцию. Однако, так как поддержки  QoS  нет, система не сможет передавать в сузившийся канал только наиболее приоритетный трафик, а будет пытаться передавать его весь, в итоге потери будут во всех типах трафика.
Например, канал в хорошую погоду имеет емкость 750 Мбит. В сильный дождь емкость снижается до 500 Мбит. Клиентская нагрузка может составлять до 50 Мбит трафика voip и  500 Мбит  data трафика. Во время дождя 50 Мбит, или около 10% трафика будет теряться.
Для голосовой и видео связи такие потери приведут к разрыву соединений или их неприемлимому качеству. Такая же картина будет наблюдаться, если трафик пользователей в хорошую погоду превысит 750 Мбит.
Таким образом, для обеспечения максимального качества обслуживания необходимо иметь достаточную емкость радиоканала, достаточный запас энергетики, либо использовать системы, сочетающие адаптивную модуляцию и  QoS.
Какой же запас энергетики требуется радио каналу?
Ответ зависит от протяженности канала и необходимого коэффициента доступности, то есть процента времени в год, которое канал будет работать с расчетной скоростью.
Доступность канала обусловлена погодными явлениями, негативно влияющими на радиоканал – дождь, снег, в существенно меньшей степени туман.
Чем длиннее наш канал, тем большее ослабление внесут в него осадки равной интенсивности.
Ослабление Дбкм

Частота ГГц
 
Ослабление волн различной частоты  в дожде.
Видим, что потери в проливном ливне 41 мм час составят 6,37 дБ на километр, потери в гораздо более вероятном 12 мм час сильном дожде 1,7   дБкм
То есть, для 5 км канала потребуется запас на погоду 8,5, а для 12 км – уже 20,4 дб, при учете 12мм дождя на всей протяженности радиоканала (конечно, вероятнее наличие дождя не на всей протяженности линка, тогда вносимое затухание будет меньше).
Эта ситуация типична для диапазонов выше 18 ГГц, где основным ограничением дальности канала выступает не замирание в атмосфере, а поглощение сигнала в осадках.
Соответственно, необходимо определить, дождь какой интенсивности следует ожидать на канале.
Для этого воспользуемся рекомендацией  ITU.
Вначале нам нужно определиться, какая нам необходима доступность канала.
Затем мы определяем дождевую зону места установки системы и находим интенсивность дождя, которая не превышается с заданной надежностью (например, если нам нужна надежность 99,95%, нужно выбрать дождь, происходящий не чаще, чем 0,05% времени).
Затем для найденной плотности дождя мы рассчитываем вносимое затухание в радио канал.
По сути, возможная дальность радиосвязи ограничена требуемой доступностью радиоканала-  например, доступность 99.995% обеспечивается для центральной России на в полтора раза меньшем расстоянии, чем доступность 99,99%.


Вероятность дождя заданной плотности (центральная Россия – регион E )

Формула расчета ослабления в дожде


Коэффициенты для расчета ослабления в дожде

Из таблицы видно, что для расчета радиоканала с доступностью 99,9% нам следует учесть дополнительное затухание в дожде интенсивностью 6 ммчас, то есть 0,83 дбкм
Если-же необходим канал с доступностью 99,99%, дополнительное затухание следует расчитывать для плотности дождя 22 ммчас, то есть, 2,89 дб на км


Расчет расстояния, в зависимости от доступности радиоканала. Расчет для  snr=5

 
 
Время, в течении которого будет нарушаться функционирование канала
 
 
 
 
 
Физическое размещение и заземление оборудования
Любой объект находящийся в створе антенн приводит к переотражению сигнала, что снижает энергетику канала, а также может привести к нестабильной работе системы, в особенности на высоких скоростях.
Выбирая место монтажа учитывайте возможное переотражение сигнала от подстилающей поверхности крыши- монтируйте систему так, чтобы центральный лепесток не «задевал» крышу, то есть, ближе к стене здания.
Диаграмма направленности передающей антенны 3,5 градуса, приемной 2,5 градуса.
При развертывании нескольких каналов на одном здании необходимо также учитывать возможное взаимовлияние сетей.
Поскольку у  AirFiber всего одна пара номиналов рабочих частот, два линка на одном здании могут влиять друг на друга.
Для снижения этого влияния:
По возможности устанавливайте системы с разных сторон экранирующих строений, например, надстроек  на крыше здания.
Режим  TDD более устойчив к интерференции, но имеет меньшую емкость, чем FDD.
 
 
Важным пунктом в инсталляции является заземление системы.
Производитель рекомендует использовать экранированный витой кабель для подключения устройства к инжектору питания и минимум 8AWG сечение кабеля заземления самого устройства.
В комплекте устройства нет грозоразрядника, мы можем предложить грозоразрядники как внутреннего, так и всепогодного исполнения.

 


Грозоразрядник также должен быть заземлен.
При выборе грозоразрядника убедитесь, что он поддерживает гигабитное подключение и защищает все 4 витые пары.
Несоблюдение требований заземления может привести к выходу из строя инжектора или самого AirFiber. Если у Вас вышел из строя инжектор питания, можно заменить его совместимой моделью:
·        Мощность 1 ампер и более, напряжение  48-56 вольт.
·        Подача питания по  4,5,7,8 жиле

Мы можем предложить Вам совместимую модель:

IDU-BS-G
 
 
 
 
 
 
Базовая настройка системы
При установке системы необходимо будет выполнить следующие действия:
·        Установить последнюю версию ПО
·        Поменять адреса и  vlan управления устройств на нужные Вам
·        Задать на одном устройстве роль  master, на другом slave
·        Выбрать режим работы  FDD  или TDD и частотные номиналы.
·       
На длинных пролетах мы рекомендуем использовать  country code Dominican Republic, позволяюший поднять выходную мощность на 7 дб

При сохранении настроек мощность уменьшится до 40 дбм  Eirp, что значительно  больше 33 дбм по умолчанию
 
·        Для повышения стабильности канала иногда лучше отключить верхние модуляции, если запас энергетики на них слишком мал
·        На очень коротких радиоканалах (менее 1 км ) может быть полезным уменьшить RX GAIN
·        В типовой конфигурации управление устройств доступно только с  out of band management порта. Если требуется управления удаленными станциями и управление через основной порт  (in band управление)  выберите соответствующую опцию.
Юстировка системы

Перед установкой устройств сверьтесь с расчетным уровнем сигнала, возможно, мощность устройств нужно уменьшить (в случае коротких каналов), либо увеличить (для повышения надежности на протяженных каналах), выбрав country code Dominican republic.
Для юстировки системы необходимо присутствие двух человек, по одному на каждой стороне канала.
Отслеживать уровень сигнала можно по  web меню устройства или по светодиодному индикатору.
Индикатор на устройстве более оперативно отображает уровень сигнала, но показывает лишь уровень приемного сигнала, то есть, для правильной юстировки потребуется связь с удаленной стороной, чтобы коллега сообщал юстирующему уровень принимаемого удаленной стороной сигнала.
 
Юстировка устройств осуществляется поочередно, сначала на одном конце канала.
Сначала  юстируйте  устройство, настроенное в режиме slave, поскольку оно начинает излучать только увидев master.
Установите шасси крепления в положении, соответствующем расчетному азимуту.
Регулировка крепления позволяет осуществить юстировку в пределах +-10 градусов в горизонтальной и вертикальной плоскости. Медленно проворачивайте юстировочные винты, юстируя устройство сначала по вертикали, а затем по горизонтали



Юстируйте сначала  Slave, а затем Master устройство.
 
 
 
По завершению юстировки аккуратно затяните винты крепления.
Проверьте, что уровень сигнала не ухудшился после затягивания крепления.
 
 
Оценить правильность юстировки можно по следующим критериям:
·        Отклонение уровня сигнала обоих сторон от расчетного не более чем на 3 дб
·        Разница в показаниях поляризаций одного устройства- не более 3 дб
·        Уровень сигналов устройств отличается друг от друга не более чем на 1-2 дб
·        При подаче трафика канальная скорость системы не снижается ниже расчетной, отсутствуют потери трафика
·        Устройства не показывают, что  они перегружены входным сигналом (индикация oL на индикаторе устройства).

 

Тестовые установки системы, расчетные и полученные значения уровней сигнала (при EIRP 30 дбм)
Основные параметры устройства


Чувствительность устройства, в зависимости от скорости (скорость указана суммарно в обоих направлениях)

Автор: WirelessMAN

Источник ^[1]