Повышение доступности каналов связи миллиметрового диапазона

    В статьях ранее мы рассмотрели особенности и модельный ряд оборудования Siklu.
    Ключевыми чертами этого оборудования являются гигабитная производительность и, что еще важнее, отсутствие необходимости получать частотные номиналы.
    Обратной стороной E диапазона является существенное затухание в дожде, в десятки раз превышающее затухание привычных волн диапазона 5 ГГц.
    Собственно, фактор ослабления в дожде и ограничивает дальность каналов в безлицензионных частотах 3-4 км.
    В материале о инсталляции в Бухаресте мы показали соответствие надежности установленного канала расчетным данным, что позволяет говорить о достоверности калькулятора расчета доступности.
    Но что, если нужно подключить объект на расстояниях 7-8 км, где миллиметровые каналы не обладают достаточной доступностью? Или же необходимо построить комбинированную сеть на базе оптоволокна и радиоканалов с дублированием линий связи и быстрым переключением маршрута трафика.
    Сегодня мы воспользуемся технологией ERP для повышения надежности канала, протестируем время переключения, работу приоритезации трафика.


    В сегодняшней статье мы рассматриваем протокол ERP в его реализации в оборудовании Siklu.
    Протокол ERP стандартизирован IEEE как стандарт G.8032, благодаря чему возможно построение защищенных сетей при использовании оборудования различных производителей.
    Протокол ERP является протоколом второго уровня для сетей с избыточными связями, кольцевых структур.
    Задача протокола: обнаружение избыточных связей, блокировка избыточных связей, при нарушении основного пути распространения трафика – переключение трафика на запасной маршрут.
    В целом, задачи сходны с задачами протокола rstp, однако, время сходимости ERP сетей существенно меньше, перестроение происходит без значительной потери передаваемого трафика, менее чем за 50 мсек.
    В нашей работе мы моделируем ухудшение параметров радиоканала с помощью аттенюаторов и переключение системы на резервный линк составленный из низкочастотного оборудования.
    Такая ситуация отражает, на наш взгляд, ситуацию с заменой имеющегося низкочастотного канала более производительным решением Siklu.
    В ситуации, когда оператору перестает хватать имеющихся полос частот 20 Мгц в диапазоне 5 ГГц или 28 в диапазонах 7-38 ГГц, переход в E диапазон может в разы увеличить производительность сети.
    Однако, решения миллиметрового диапазона могут прерывать связь в сильные дожди на дистанциях более 4 км.
    С помощью технологии ERP можно оставить имеющийся радиоканал как резервный, обеспечив высокую доступность по средней производительности.
    Предположим, что имеется 20 Мгц в диапазоне 5 Ггц.
    На дистанции 8 км при правильно подобранных антеннах такой канал способен передать порядка 100 Мбит трафика, или 50 Мбит двунаправленного трафика, как показали наши измерения.
    В то же время, в хорошую погоду и при слабых дождях с 2 футовыми антеннами в миллиметровых диапазонах можно получить производительность до гигабита.
    Однако, доступность подобных решений отличается в разы, если для 5 Ггц каналов доступность такого канала ограничивается только помехами и надежностью применяемых устройств, то для 80 ГГц ситуация хуже.

    Совместим преимущества систем разных диапазонов с использованием протокола ERP, при этом, что важно, поддержка ERP низкочастотным оборудованием не обязательна.
    В первую очередь, проверим поддержку нашим стендом технологии ERP.
    Защищенные топологии ERP поддерживаются оборудованием SIKLU 1200 и 1200F при активированной лицензии L2 enhanced.
    Посмотреть активные лицензии можно из WEB меню.

    У нас лицензии установлены.
    Мы используем минимальную конфигурацию из 4 устройств, при этом низкочастотные устройства включены в вторичные порты релейных станций.

    Лабораторный стенд

    Итак, определимся с ролями устройств и критериями переключения режимов работы каналов.

    Модуляции соответствуют скоростям: 20, 85, 185,700,1000 Мбит
    Учитывая, что производительность низкочастотного канала 100 мбит, настроим таблицу модуляций на обоих устройствах для исключения режимов менее 100 Мбит.
    Set rf lowest-modulation qpsk 4 1 0.5
    Таким образом, переключение на низкочастотный канал произойдет при невозможности работы на скорости 185 Мбит, а не 18, как при настройках по умолчанию.
    Нужно отметить, что с логической точки зрения устройство Siklu представлено набором коммутаторов, для передачи трафика нужно настроить его на каждом порту.

    Теперь назначим роли устройствам и портам.

    Set ip 2 ip-addr 192.168.100.2 prefix-len 24 vlan 100
    set vlan s1 100 fdb-id 1 egress c1,c2,c3,c4 untagged none
    set vlan c1 100 egress s1,host untagged none
    set vlan c2 100 egress s1,eth0 untagged none
    set vlan c3 100 egress s1,eth1 untagged none
    set vlan c4 100 egress s1,eth2 untagged none
    С точки зрения стандарта, нужно описать роли устройств, основной и резервные пути передачи данных и vlan, в котором передаются данные протокола ERP.
    Мы описываем сотый влан, как предназначенный для передачи служебного трафика, но топология строится не для сотого влан, а для всего трафика, коммутируемого в первой таблице коммутации.
    Устройство поддерживает несколько таблиц fdb, таким образом, можно балансировать трафик, нагружая оба полукольца.
    Создадим защищенную топологию для первой таблицы коммутации
    set ring 1 ring-id 100 type ring fdb-id 1 role none cw-port eth2 acw-port eth0 raps-cvid 100
    set ring 1 raps-md-level 7 version v2 revertive yes hold-off-timer 0 guard-timer 500 wtb-timer 5500 wtr-timer 1
    Немного пояснений:
    Создаем кольцо номер 1, настраиваем интервалы переключения на реверсное направление и возврат к основному.
    Порт eth0 – радио, назначен основным маршрутом, второй кабельный порт назначен резервным маршрутом.

    Настройки второго устройства

    Set ip 2 ip-addr 192.168.100.1 prefix-len 24 vlan 100
    set vlan s1 100 fdb-id 1 egress c1,c2,c3,c4 untagged none
    set vlan c1 100 egress s1,host untagged none
    set vlan c2 100 egress s1,eth0 untagged none
    set vlan c3 100 egress s1,eth1 untagged none
    set vlan c4 100 egress s1,eth2 untagged none
    set ring 1 ring-id 100 type ring fdb-id 1 role acw-rpl cw-port eth0 acw-port eth2 raps-cvid 100
    set ring 1 raps-md-level 7 version v2 revertive yes hold-off-timer 0 guard-timer 500 wtb-timer 5500 wtr-timer 1

    Проверим работоспособность системы с помощью регулируемых аттенюаторов и генератора трафика.
    Протестируем основной и резервный каналы передачи данных.

    Основной канал

    Резервный канал
    Как и ожидали, емкость составила около 500 Мбит в основном и 50 Мбит в резервном канале.
    Проведем тест с переключением на резервный канал при отключении основного.
    Можем посмотреть состояние соединения:


    Увеличиваем затухание в радиоканале и отслеживаем передачу трафика.

    Система сообщает о изменении топологии, подсчитывает время передачи трафика по каждому из направлений, при переключении видно падение пропускной способности до 50 Мбит.

    Посмотрим поведение одиночной сессии при малой нагрузке, в районе емкости резервного маршрута.

    Видим, что сессия слабо реагирует на переключение маршрута.
    Посмотрим на задержку передачи данных

    Возвращение на основной радиоканал

    При переключении задержка трафика минимальна, увеличение времени пинга обуславливается технологией передачи данных резервного канала.
    На практике, при не поддержке резервным каналом ERP, значительная доля задержке выпадает на время обучения резервной системы mac адресам.
    В нашем примере емкость резервного канала в 10 раз меньше основного, поэтому желательно настроить приоритезацию. Достаточно настроить приоритезацию на миллиметровом оборудовании. Вторичный канал может ее и не поддерживать, система будет корректно работать и в этом случае.

    Результаты работ.
    Мы убедились, что благодаря поддержке технологии ERP возможно построение радиоканалов в безлицензионном диапазоне длиной до 8 км.
    Более 99процентов времени система при этом обеспечивает производительность Гигабит, а доступность по более скромным скоростям достигает 99,999 процентов.
    CompTek
    Company

    Comments 7

      0
      Тема больших MTU, кол-ва VLANов и производительности при мелких пакетах не раскрыта!
        0
        При работе с Siklu или при работе на резервном канале?
        Какое оборудование на резерв возьмете, такие результаты будут, в лаборатории резервный канал строили на cambium 1000.
        Для большой пакетной производительности можно 650 серию использовать.
          0
          Укажите цифирьки.
          Максимум MTU для каждой железки.
          Вместе с графиком нагрузки — кол-во pps.
          Ну и про ограничения VLANов расскажите.

            0
            Недавно делал обзор по cambium 650, также в нем измерялись infinet и Ubiquiti:
            habrahabr.ru/company/comptek/blog/213151/
            Производительность siklu рассматривалась в материале: habrahabr.ru/company/comptek/blog/214395/
            Что касается ограничения числа vlan, интерфес vlan формируется только для нужд управления устройством, пропускать можно любой трафик.
        0
        А мы по старинке, на коммутаторах (известного китайского производителя) и STP делали, одна беда — пограничное состояние, когда на E диапазоне линк то падает, то поднимается, stp отрабатывает со свистом, но наблюдаются задержки, пока всех клиентов коммутаторы пустят по новому пути, плюс от использования STP: можно сделать кольцо на кольце, что не раз спасало и спасает абонентов в самой дальней точке линка.
          0
          В ерп есть настройка таймера, указывающего, какое время возобновившийся линк не используется для передачи трафика.
            0
            В ЕРП также можно настроить вложенные кольца.
            На ФДД моделях используются 4 независимых порта Ethernet.
            Таким образом, можно обеспечить до 4 колец на устройство.

          Only users with full accounts can post comments. Log in, please.