![](https://habrastorage.org/web/16f/96c/edc/16f96cedc39b4ac0b6ffe8f22cb921f2.png)
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 со 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.
![](https://habrastorage.org/web/044/dc7/389/044dc73897b74644b4ea8975c073f10d.png)
Рис. 1 Скан эфира Rocket M5
Эфир на рабочей частоте 5250 МГц относительно чист. На рис.2 представлен снимок экрана конфигурации БС и параметры подключения АС.
Уровни сигналов абонентских устройств
![](https://habrastorage.org/web/e53/0ed/b81/e530edb81e654586afa074ec220efd34.png)
В сети предоставляется услуга доступа в Интернет с тарифом 5 / 2 Мбит/с (DL/UL).
![](https://habrastorage.org/web/eaa/8c9/771/eaa8c9771612446c9370018057897204.png)
Рис. 3 График суточной загрузки БС UBNT, 27 клиентов (Cacti)
![](https://habrastorage.org/web/1c2/173/bb4/1c2173bb4a024fefa700166bf3e0927d.png)
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.
![](https://habrastorage.org/web/24a/2da/0b7/24a2da0b733c423bbbbbfc6155f9a9dd.png)
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.
![](https://habrastorage.org/web/768/d98/4a3/768d984a365b493f8333d51c578bdadb.png)
Рис. 9 График суточной загрузки сектора ePMP GPS Sync, 28 клиентов
![](https://habrastorage.org/web/612/8e0/47a/6128e047a9d148b2bdfc093aee0769fa.png)
Видим, что клиенты с удовольствием потребляют втрое больше трафика, чем было первоначально.
Проведём нагрузочный тест:
Практической нагрузкой
![](https://habrastorage.org/web/970/acf/eb6/970acfeb6e704c9b9dc93b5f8cb29b4b.png)
И встроенным генератором трафика
![](https://habrastorage.org/web/1ea/7ce/58b/1ea7ce58baa04701a4c872e101df25f6.png)
В результате перехода на Elevate с 27 абонентами:
- Увеличилась пропускная способность на абонента, что позволило увеличить тарифы с 5/2 Мбит/с до 20/2 Мбит/с;
- Увеличилась пропускная способность и утилизация сектора с 15 Мбит/с до 52 Мбит/с;
- 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:
![](https://habrastorage.org/web/7f0/678/79f/7f067879f8fd494d814aed6a5acb02d7.png)
Рис. 13 Суточная загрузка сектора ePMP GPS Sync, 54 клиента (Cacti)
![](https://habrastorage.org/web/c21/cb4/b97/c21cb4b97be34c2dbc60e5a5e7569541.png)
Рис. 14 Параметры подключения клиентов NS M5 Elevate
![](https://habrastorage.org/web/c21/cb4/b97/c21cb4b97be34c2dbc60e5a5e7569541.png)
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.
![](https://habrastorage.org/web/db8/5c1/bd8/db85c1bd825d4ccb88b16d668d9b7108.png)
Рис. 15 Задержка в канале при максимальной загрузке сектора, 54 клиента
Тест с одного из клиентов в «час пик» нагрузки сети
![](https://habrastorage.org/web/adb/1ff/855/adb1ff85580a49fba759cac9a058c957.png)
Рис. 16 Встроенный тест скорости клиента Test МАС **** CE:3B
![](https://habrastorage.org/web/53d/04c/4a1/53d04c4a16764d4d91f6793831444328.png)
Рис. 17 OOKLA speedtest с тестового клиента
Эффект после двукратного увеличения числа абонентов (с 27 до 54):
- Максимальная емкость сектора БС всё еще превышает аналогичный параметр сектора на UBNT в два раза!
- Оптимальные тарифные планы всё еще вдвое выше, чем при UBNT;
- 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.
![](https://habrastorage.org/web/a12/fe3/8d6/a12fe38d60514c6381119e3b0ae56750.png)
![](https://habrastorage.org/web/420/84d/33c/42084d33ce1a4531a52d9dd11e169c15.png)
Рис. 18 Сектор Rocket M5 Ti. Параметры подключения 44 клиентов
![](https://habrastorage.org/web/181/8c4/62b/1818c462bb1242e39df9a0a1e908b405.png)
На рис.19 график суточной загрузки сектора БС UBNT с 44 клиентами
![](https://habrastorage.org/web/c08/82e/fae/c0882efae4a34950b852cddff0a9d97a.png)
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.
![](https://habrastorage.org/web/c08/82e/fae/c0882efae4a34950b852cddff0a9d97a.png)
Рис. 20 Задержка в сети UBNT при обслуживании 44 АС на секторе Rocket M5-Ti, ширина канала 20 МГц
![](https://habrastorage.org/web/4d5/dfc/ac7/4d5dfcac7ac9495080bfb8365fc8d735.png)
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.
![](https://habrastorage.org/web/498/979/543/49897954313049feab0754f0c4c98c5a.png)
Рис. 22 Параметры подключения к БС ePMP GPS Sync 82 АС ePMP и UBNT Elevate
![](https://habrastorage.org/web/04d/97b/fd8/04d97bfd844044d3b8082e56aaea6a3f.png)
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).
![](https://habrastorage.org/web/c03/531/865/c0353186531744d7bcd0b919ce3733b5.png)
Рис. 23 График суточной загрузки сектора ePMP GPS Sync, ПлЧ 20 МГц трафиком 82 абонентских станций, max загрузка 52 Mbps
![](https://habrastorage.org/web/722/032/943/7220329434cf493494ebbd622df6d11f.png)
![](https://habrastorage.org/web/271/712/825/271712825c374c44a70af85be55a2494.png)
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.
![](https://habrastorage.org/web/719/5d6/41f/7195d641f3f945599c1f1e4af5881b69.png)
Рис.25 Задержка в канале 20 МГц, на секторе обслуживаются 82 AC
![](https://habrastorage.org/web/f82/509/50a/f8250950a7f94eb79e56ae0a531051da.png)
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.
![](https://habrastorage.org/web/e77/cb0/cb9/e77cb0cb996a4646a024411d70db133c.jpg)
Рис. 27 LinkTest, OOKLA speedtest, канал 20 МГц
![](https://habrastorage.org/web/eb9/2c1/7a3/eb92c17a3c7944b1a535e44232a573be.jpg)
Рис. 28 OOKLA speedtest, канал 40 МГц
Эффект от модернизации
- 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);
- 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;
- 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;
- 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.
![](https://habrastorage.org/web/c9f/ea7/cbd/c9fea7cbdcb04d5098d88656c507f5b3.jpg)
![](https://habrastorage.org/web/bf7/17c/e09/bf717ce09f824028b91d953b1bfc3c20.png)
![](https://habrastorage.org/web/52b/d66/e1e/52bd66e1ebf54d67b595fc949c420fc3.png)
В условиях радиопомех рекомендуется использовать базовые станции 2000 серии с фильтром внеполосных помех и адаптивной приёмной антенной.
![](https://habrastorage.org/web/e61/336/8e2/e613368e24834aa9b9f74678c7bb5063.jpg)
![](https://habrastorage.org/web/8e3/e1c/438/8e3e1c4389b54b9db145eb8ac55cd7a2.jpg)
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).