Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов

в 8:34, , рубрики: airmax, Cambium, Elevate, ePMP, ubiquiti, Беспроводные технологии, Блог компании CompTek, радиосвязь, Сетевые технологии

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 1
Как бы сотовые операторы ни пропагандировали сети 4G, а теперь и будущий 5G – рынок фиксированной беспроводной широкополосной связи даже и не думает уменьшаться.
Как показала практика, сколько бы G не было в стандарте сотовой связи — обеспечить действительно безлимитную связь в рамках сотовой технологии невозможно, и даже с новыми G-стандартами мы по-прежнему считаем GB трафика, а контент становится всё тяжелее (спасибо 4K-кино и обилию тяжеловесной рекламы).
Кстати, контент влияет и на запросы клиентов сетей фиксированной радиосвязи. Если раньше им хватало скоростей 1-3 Мбит/с, то сейчас этого явно недостаточно — нужны десятки и сотни мегабит каждому. С другой стороны, пути экстенсивного развития (получения дополнительных частот) практически исчерпаны — эфир не резиновый, да и дорого это. Поэтому сейчас как никогда остро встал вопрос об эффективности использования имеющегося частотного ресурса.
Именно для такого случая компания Cambium в прошлом году предложила идею Elevate — софт для недорого железа, который позволяет ему (без замены абонентов) работать с базовыми станциями Cambium с всеми их преимуществами — переиспользованием частот и честным TDMA. Прошло несколько месяцев, и вот первые практические результаты.

Сегодня мы рассмотрим два примера сетей, получивших значительный рост производительности путём замены базовых станций на оборудование Cambium ePMP и установки на абонентские устройства программного обеспечения Elevate.
Такая схема модернизации сети позволяет не менять многочисленные клиентские устройства, составляющие большую часть стоимости сектора.

Пример 1:

Базовая станция (БС) Rocket M5, Tx =20 дБм, частота 5250 МГц, ширина канала 20 МГц, секторная 90 град антенна с коэффициентом усиления 17 дБи. Абонентские станции (АС) Nanostation M5 в количестве 27 шт. подключены к базе на дальности до 2 км с сигналом RSSI не ниже -75 дБм. Выходная мощность AC установлена 18 дБм.
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 2
Рис. 1 Скан эфира Rocket M5

Эфир на рабочей частоте 5250 МГц относительно чист. На рис.2 представлена снимок экрана конфигурации БС и параметры подключения АС.
Уровни сигналов абонентских устройств

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 3
В сети предоставляется услуга доступа в Интернет с тарифом 5 / 2 Мбит/с (DL/UL).
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 4
Рис. 3 График суточной загрузки БС UBNT, 27 клиентов (Cacti)
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 5
Немного, впрочем, может быть, клиентам больше и не нужно? Давайте проверим.
Проведём минимальную модернизацию сети: заменим базовую станцию на ePMP1000 GPS Sync, заменим программное обеспечение в абонентских устройствах.
Прошивка БС V.3.2, NS M5 — v.3.2.1 RC5. БС ePMP1000 GPS Sync Частота 5200 МГц, ширина канала 20 МГц, выходная мощность 21 дБм. Подключено 27 клиентов NS M5 Elevate.
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 6
На время тестирования снимем ограничения на пропускную способность для клиентов:

На рис.9 представлен график Cacti суточной загрузки сектора БС ePMP1000 GPS Sync c 28 клиентами.
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 7
Рис. 9 График суточной загрузки сектора ePMP GPS Sync, 28 клиентов
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 8

Видим, что клиенты с удовольствием потребляют втрое больше трафика, чем было первоначально.
Проведём нагрузочный тест:
Практической нагрузкой
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 9

И встроенным генератором трафика

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 10
В результате перехода на Elevate с 27 абонентами:

  1. Увеличилась пропускная способность на абонента, что позволило увеличить тарифы с 5/2 Мбит/с до 20/2 Мбит/с;
  2. Увеличилась пропускная способность и утилизация сектора с 15 Мбит/с до 52 Мбит/с;
  3. Немного возросла задержка (latency) в канале, что объясняется применением протокола доступа TDMA c фиксированной длиной фрейма 5 мс.

Однако, пока не выполнена задача оператора — увеличение количества подключений на сектор.
Удвоим количество подключений. Теперь в секторе аж 54 абонента:
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 11

Рис. 13 Суточная загрузка сектора ePMP GPS Sync, 54 клиента (Cacti)

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 12
Рис. 14 Параметры подключения клиентов NS M5 Elevate
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 13
Рис. 14 (прод.) Параметры подключения клиентов NS M5 Elevate

Результат с 54 абонентами
В результате увеличения количества клиентов средняя загрузка трафиком сектора ePMP1000 GPS Sync возросла до 19 Мбит/с, максимальная загрузка сектора – 44.59 Мбит/с.
На рис.15 представлены показания задержки между БС ePMP1000 GPS Sync и АС UBNT Elevate, измеренные утилитой Ping при максимальной загрузке БС.
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 14
Рис. 15 Задержка в канале при максимальной загрузке сектора, 54 клиента
Тест с одного из клиентов в «час пик» нагрузки сети

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 15
Рис. 16 Встроенный тест скорости клиента Test МАС **** CE:3B

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 16
Рис. 17 OOKLA speedtest с тестового клиента

Эффект после двукратного увеличения числа абонентов (с 27 до 54):

  1. Максимальная емкость сектора БС всё еще превышает аналогичный параметр сектора на UBNT в два раза!
  2. Оптимальные тарифные планы всё еще вдвое выше, чем при UBNT;
  3. Задержка в сети остается в пределах нормы.

Пример №2

Было — базовая станция (БС) Rocket M5 Titanium, выходная мощность 17 дБм, частота 5300 МГц, ширина канала 20 МГц, секторная 90 градусная антенна UBNT AM-M-V5G-Ti с коэффициентом усиления 17 дБи.
Абонентские станции – Nanobridge M5, Nanobeam M5, Powerbeam M5 (всего 44 шт.) – расположены на расстояниях от 2 до 7 км. Тарифы: 2 Мбит/с (6% клиентов), 4 Мбит/с (74%), 8 Мбит/с (20%).
Сигналы RSSI на всех клиентах хорошие, ниже -70 dBm – единицы, модуляции высокие, пропускная способность (data rate) в основном 130/130, 130/117. На рис. 18 представлен скрин конфигурации БС и параметры подключения клиентов.
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 17
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 18
Рис. 18 Сектор Rocket M5 Ti. Параметры подключения 44 клиентов
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 19
На рис.19 график суточной загрузки сектора БС UBNT с 44 клиентами
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 20
Рис.19 График суточной загрузки сектора Rocket M5-Ti трафиком 44 абонентских станций

Средняя суточная загрузка сектора Rocket M5 Ti в 20 МГц при обслуживании 44 клиентов составляет 14.5 Мбит/с, максимальная – 32.65 Мбит/с.
На рис.20, 21 представлены значения задержки между БС UBNT и AC «TEST» и скрин OOKLA speedtest c AC «TEST» MAC ***95:C9 в часы пик (в момент максимальной загрузки сектора в вечернее время), измеренные утилитой Ping при максимальной загрузке БС на пакетах длиной 1500 байт.
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 21
Рис. 20 Задержка в сети UBNT при обслуживании 44 АС на секторе Rocket M5-Ti, ширина канала 20 МГц

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 22
Рис. 21 Тест скорости тестового клиента (дальность от БС 7 км) OOKLA speedtest

Как видно, самый дальний клиент (работающий с data rate 104/117 Мбит/с) в часы пик получает скорость доступа 4 Мбит/с. Обеспечить ему тариф 8 Мбит/с невозможно.

Исходные данные для модернизации:

  • Максимальная суточная загрузка сектора UBNT Rocket M5-Ti с 44 клиентами составляет 32.5 Мбит/с в 20 МГц;
  • В часы пик клиенты не получают скорость выше 4 Мбит/с.

Вновь используем бюджетный вариант модернизации ePMP1000 GPS sync. Кроме того, к сектору подключим дополнительно 37 «родных» абонентских модулей (микс из ePMP ISM и Force180). Общее число абонентов в секторе стало 82: NanoBrige M5, NanoBeam M5, PowerBeam M5 с ПО ePMP Elevate в количестве 45 шт. (дальность 2…7км) и АС ePMP ISM/Force 180 в количестве 37 шт. (дальность 2…4 км).
Используемые тарифы: 2 Мбит/с (8% клиентов), 4 Мбит/с (67%), 8 Мбит/с (25%). На контролируемом устройстве снято ограничение по скорости.

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 23

Рис. 22 Параметры подключения к БС ePMP GPS Sync 82 АС ePMP и UBNT Elevate
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 24

Рис. 22 (прод.) Параметры подключения к БС ePMP GPS Sync 82 АС ePMP и UBNT Elevate

На рис. 23, 24 представлены графики суточной загрузки сектора БС ePMP с 82 клиентами полосах частот 20 МГц и 40 МГц (40 МГц конечно есть не у всех, это скорее демонстрация производительности процессора базовой станции).

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 25
Рис. 23 График суточной загрузки сектора ePMP GPS Sync, ПлЧ 20 МГц трафиком 82 абонентских станций, max загрузка 52 Mbps

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 26
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 27
Рис. 24 График суточной загрузки сектора ePMP GPS Sync, ПлЧ 40 МГц трафиком 82 абонентских станций, max загрузка 83 Mbps

На рис. 25, 26 представлены скрины задержки утилиты ping тестового клиента в ПлЧ 20 и 40 МГц.
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 28
Рис.25 Задержка в канале 20 МГц, на секторе обслуживаются 82 AC
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 29
Рис.26 Задержка в канале 40 МГц, на секторе обслуживаются 82 AC

На рис. 27 представлены скрины параметров сигнала, LinkTest и OOKLA Speedtest клиента в канале 20 МГц, а на рис. 28 – в канале 40 МГц.

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 30
Рис. 27 LinkTest, OOKLA speedtest, канал 20 МГц

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 31
Рис. 28 OOKLA speedtest, канал 40 МГц
Эффект от модернизации

  1. Несмотря на почти двукратный рост абонентов (с 44 до 82), увеличилась макcимальная емкость сектора: c 32.5 Мбит/с (20 МГц, 44 клиента) до 52.8 Мбит/с (20 МГц, 82 клиента), 83 Мбит/с (40 МГц, 82 клиента);
  2. Максимальная скорость доступа в часы пик для абонентов увеличилась с 3.5 до 13 Мбит/с. Клиенты с тарифом 8 Мбит/с стали получать свой сервис в час пик. Сервисные планы остались без изменений, но при вдвое большем количестве обслуживаемых клиентов;
  3. Задержка в сети приведена к более приемлемым значениям: с avg/max 82/230 мс до avg/max 77/189 мс при вдвое большем количестве обслуживаемых клиентов и загрузке сектора;
  4. Клиенты получили возможность просмотра онлайн видео в HD качестве.

Общие выводы:

  • Использование ePMP 1000 GPS sync позволило удвоить ёмкость секторов по подключениям и почти удвоить при этом их битовую ёмкость.
  • Эффект от замены базовой станции практически эквивалентен получению второго набора частот, замене антенн на узконаправленные, монтажу новых секторов UBNT.
  • Использование GPS синхронизации позволит ещё более эффективно использовать частоты, или получать меньше частот для той же абонентской и битовой ёмкости.

Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 32
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 33
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 34
В условиях радиопомех рекомендуется использовать базовые станции 2000 серии с фильтром внеполосных помех и адаптивной приёмной антенной.
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 35
Удваиваем ёмкость радиосети. Результаты внедрения Cambium Elevate на сетях операторов - 36
P.S. Все желающие протестировать оборудование Cambium Elevate на своей сети могут совершенно безвозмездно (то есть даром) получить в CompTek базовые станции ePMP 1000 GPS sync с 30 Elevate лицензиями на срок 4-6 недель.
А те, кто уже имеет положительный опыт с Elevate, могут сильно сэкономить, приобретя базовые станции ePMP с безвозмездно (то есть даром) установленными лицензиями Elevate: ePMP 1000 GPS sync с 10 лицензиями, ePMP 2000 с 20 лицензиями и ePMP 2000 с 30 лицензиями (при приобретении адаптивной антенны).

Автор: WirelessMAN

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля