Скорости передачи данных, обеспечиваемые беспроводными системами связи, постоянно растут. На рынке появляются решения, способные заменить собой волоконно-оптический канал без необходимости прокладки самого волокна. Одно из таких решений – разработанная компанией Siklu система EH-5500FD, обеспечивающая скорость 5 Гбит/c при работе в E-диапазоне.
Прежде, чем рассказать подробнее об этом продукте – пара слов про саму компанию и E-диапазон. Siklu сильно изменила представление о беспроводном гигабитном транспорте, повысив скорость и снизив стоимость передачи единицы информации. Компания была основана в 2008 году с амбициозной целью создать недорогую беспроводную систему связи, решающую проблемы с пропускной способностью. Ее специалистами были разработаны собственные микросхемы, где реализованы все необходимые функции радиопередачи, а также широкополосные модем и антенны. Это позволило предложить очень высокоскоростные и недорогие решения. (По сути, единственный компонент, который Siklu закупает у сторонних поставщиков, — это сетевой процессор, выполняющий функции L2/ L3.) Решения Siklu легко масштабируются и могут использоваться для широкого круга задач. Также они отличаются простотой инсталляции и обслуживания, что упрощает и ускоряет процесс развертывания и развития сетевой инфраструктуры.
Siklu активно развивает беспроводные решения для E-диапазона. К этому диапазону относятся частотные полосы 71–76 ГГц и 81–86 ГГц, для работы в которых в большинстве стран, включая Россию не требуется получать частотные лицензии — достаточно простой регистрации оборудования. Безлицензионный статус — главное, но далеко не единственное преимущество указанного диапазона. В нем можно задействовать широкую полосу, что позволяет получить очень высокую скорость передачи. При этом гигабитные скорости достигаются даже при работе в полосе 500 МГц. А узкая направленность антенн радиорелейных станций (РРС), работающих в E-диапазоне, гарантирует низкий уровень помех для других радиосистем.
E-диапазон характеризуется наличием окна прозрачности, в котором наблюдается минимум затухания на молекулах кислорода и водяных паров, благодаря чему становится возможной высокоскоростная передача данных. В то же время в этом диапазоне велико затухание на гидрометеорах, что существенно сокращает дальность. Волна Е-диапазона имеет длину примерно 4 мм и может быть рассеяна частицами аналогичного размера, например большими дождевыми каплями. Поэтому влияние на работу соответствующих РРС оказывают только ливневые дожди с крупными каплями. Объекты меньшего размера, например небольшие капли дождя, песчинки, пылинки, водная взвесь (туман) и т. п., слишком малы, чтобы вызвать рассеивание волны, а потому менее критичны для работы систем связи в рассматриваемом диапазоне.
Но вернемся к нашему «главному герою» – системе EH-5500FD. Как и подобает «замене волокна», она обеспечивает прозрачный проброс трафика на уровне L1. Сетевое оборудование для передачи трафика подключается к нему через стандартный трансивер SFP+ для сети 10 Gigabit Ethernet. Этим оборудованием могут быть различные агрегирующие, пограничные или демаркационные устройства, маршрутизаторы и коммутаторы Ethernet и пр. Важно еще и то, что, как и волокно, помимо высокой скорости система EH-5500FD обеспечивает очень малую задержку – всего 5 мкс.
Интерфейсы EH-5500FD:
1 – Заземление
2 – Подача питания DC (45 Вт)
3 – Порт AUX
4 – Ethernet 100/1000Base-T (RJ45) для управления и подачи питание по PoE (PoE In)
5 – 10G Ethernet SFP+
Помимо 10G Ethernet SFP+, устройство EH-5500FD имеет еще один порт Ethernet. Он рассчитан на медножильные подключения на скоростях 100/1000 Мбит/c и служит для управления и подачи питания по сети Ethernet (PoE). Поддержка PoE может существенно упростить развертывание системы там, где поблизости нет источника электропитания. Имеется и разъем для локальной подачи питания постоянного тока. Наличие двух вариантов для запитывания устройства повышает гибкость при его использовании в проектах.
Еще один разъем, имеющийся на устройстве EH-5500FD, – порт AUX – используется для подключения цифрового вольтметра при наведении антенны. Собственно, для выполнения этой процедуры не нужного никаких специальных инструментов, достаточно вольтметра. При подключении этого прибора к порту AUX устройство переводится в режим Alignment Mode, а на сам вольтметр выводится уровень получаемого сигнала (RSSI) в дБм (вернее, напряжение от 0 до 1 В, значение которого соответствует модулю RSSI в дБм. Например, для RSSI -53 дБм вольтметр считает с контактов 0,53 В). Считывая эти показания и двигая антенну, легко спозиционировать ее на получение максимального уровня сигнала. Все легко и удобно.
Работая в Е-диапазоне, система EH-5500FD может задействовать три канала шириной до 1250 МГц. В базовом варианте обеспечивается скорость передачи 2 Гбит/c в режиме полного дуплекса. Путем покупки дополнительной лицензии можно программным образом повысить скорость до максимальных 5 Гбит/c.
В устройстве EH-5500FD могут использоваться те же антенны и крепежные комплекты, что и в других решениях Siklu. Возможен выбор трех вариантов антенны:
Использование антенн малого диаметра особенно актуально при инсталляции в центрах городов, где очень важно обеспечить, чтобы системы связи были максимально незаметными и не портили общий внешний вид.
Как уже говорилось, для подключения к сетевому оборудованию используются трансиверы SFP+. Сама Siklu предлагает два варианта таких трансивером: для многомодового волокна – дальность подключения до 300 м; и для одномодового волокна – дальность 10 км. Могут применяться и трансиверы других поставщиков, например компании Finisar.
Максимальная скорость – 5 Гбит/c – достигается при использовании модуляции 32QAM. При этом максимальная дальность связи при использовании полуфутовой антенны – 2 км, однофутовой – 3 км, двухфутовой – 3,1 км. Эти данные приведены производителем для дождевой зоны К, где осадки существенно интенсивнее зоны E, к которой относится большая часть территории РФ. При этом расчетный коэффициент доступности канала составляет 99,9%.
В целом, длина пролета РРС E-диапазона зависит от региона развертывания, требуемых скорости передач и коэффициента доступности канала связи. При необходимости повысить коэффициент доступности и/или увеличить дальность связи можно перейти на низкоуровневые модуляции, обеспечивающие более высокую помехоустойчивость, но снижающие скорость передачи данных. Например, при использовании модуляции QPSK1 с сохранением уровня доступности 99,9% скорость 2 Гбит/c можно обеспечить при дальности от 2,8 км (полуфутовая антенна) до 6,6 км (двухфутовая антенна).
Если необходимо существенно повысить доступность, до 99,99%, то придется еще пожертвовать скоростью. В этом случае придется перейти на модуляцию BPSK1, а канал 210 Мбит/c будет обеспечен при удалении 2,2 км, 2,9 км и 3,8 км при использовании полуфутовой, однофутовой и двухфутовой антенны соответственно.
В устройствах EH-5500FD реализован адаптивный механизм регулирования скорости передачи и используемых алгоритмов кодирования (коэффициента кодирования FEC) и модуляции при изменении погодных условий. Это означает, например, что с началом осадком система Siklu перейдет на более низкоуровневую модуляцию и/или повысит долю избыточных бит, используемых для прямой коррекции ошибок (FEC). В результате скорость, конечно, снизится, но связь сохранится, причем будет гарантирована поддержка наиболее важных приложений (например, голосовая связь, транзакционные системы, средства контроля), тогда как менее приоритетным (электронная почта, потоковое видео и пр.) будет отказано в передаче данных по беспроводному каналу.
Использование такой адаптивной технологии обеспечивает максимальное использование ресурсов беспроводного канала, а также его постоянную доступность для критических приложений. В целом, сегодня зависимость характеристик беспроводного канала в миллиметровом диапазоне от погодных условий становится все менее важной. Дело в том, что современные системы управления, особенно контроллеры программно определяемых сетей WAN (SD-WAN), способны гибко перераспределять трафик по всем имеющимся каналам с учетом приоритета приложений для бизнеса. При этом дорогой проводной канала может арендоваться только на то время, когда возможно снижение скорости передачи по беспроводному каналу (из-за сильного дождя). Уже вполне реальной выглядит такая ситуация: получив прогноз погоды, предсказывающий сильный ливень, сетевой контроллер может самостоятельно подстраховаться, запросив на это время аренду проводного или иного (нечувствительного к дождю) канала.
Ситуаций, когда высокоскоростной беспроводной канал может оказаться не просто полезным, но и единственным возможным вариантом решения задачи обеспечения связи, – множество.
Представьте, например, что надо обеспечить скоростную связь зданий, между которыми имеется серьезное препятствие для прокладки оптики: оживленная транспортная магистраль, река и т.п. В этом случае решение Siklu становится незаменимым. Собственный прямой беспроводной канал может стать основным, а в качестве резерва использоваться подключения через сеть оператора связи. Возможна и другая ситуация: построенный на оборудовании Siklu канал обеспечит резервирование имеющегося проводного.
Итак, рассмотренное техническое решение может использоваться для различных целей: организации «последней мили» и разнообразных выносов, резервирования проводной городской сети, организации временных каналов. Оно эффективно для подключения видеокамер, базовых станций, в том числе микросот нового поколения, точек доступа Wi-Fi и пр. Отсутствие необходимости получения лицензии и привлекательная цена ($6000 в GPL) вкупе с высокой скоростью передачи данных и малыми размерами системы – очень серьезные плюсы сделать выбор в пользу беспроводного «волокна».
Прежде, чем рассказать подробнее об этом продукте – пара слов про саму компанию и E-диапазон. Siklu сильно изменила представление о беспроводном гигабитном транспорте, повысив скорость и снизив стоимость передачи единицы информации. Компания была основана в 2008 году с амбициозной целью создать недорогую беспроводную систему связи, решающую проблемы с пропускной способностью. Ее специалистами были разработаны собственные микросхемы, где реализованы все необходимые функции радиопередачи, а также широкополосные модем и антенны. Это позволило предложить очень высокоскоростные и недорогие решения. (По сути, единственный компонент, который Siklu закупает у сторонних поставщиков, — это сетевой процессор, выполняющий функции L2/ L3.) Решения Siklu легко масштабируются и могут использоваться для широкого круга задач. Также они отличаются простотой инсталляции и обслуживания, что упрощает и ускоряет процесс развертывания и развития сетевой инфраструктуры.
Siklu активно развивает беспроводные решения для E-диапазона. К этому диапазону относятся частотные полосы 71–76 ГГц и 81–86 ГГц, для работы в которых в большинстве стран, включая Россию не требуется получать частотные лицензии — достаточно простой регистрации оборудования. Безлицензионный статус — главное, но далеко не единственное преимущество указанного диапазона. В нем можно задействовать широкую полосу, что позволяет получить очень высокую скорость передачи. При этом гигабитные скорости достигаются даже при работе в полосе 500 МГц. А узкая направленность антенн радиорелейных станций (РРС), работающих в E-диапазоне, гарантирует низкий уровень помех для других радиосистем.
E-диапазон характеризуется наличием окна прозрачности, в котором наблюдается минимум затухания на молекулах кислорода и водяных паров, благодаря чему становится возможной высокоскоростная передача данных. В то же время в этом диапазоне велико затухание на гидрометеорах, что существенно сокращает дальность. Волна Е-диапазона имеет длину примерно 4 мм и может быть рассеяна частицами аналогичного размера, например большими дождевыми каплями. Поэтому влияние на работу соответствующих РРС оказывают только ливневые дожди с крупными каплями. Объекты меньшего размера, например небольшие капли дождя, песчинки, пылинки, водная взвесь (туман) и т. п., слишком малы, чтобы вызвать рассеивание волны, а потому менее критичны для работы систем связи в рассматриваемом диапазоне.
Но вернемся к нашему «главному герою» – системе EH-5500FD. Как и подобает «замене волокна», она обеспечивает прозрачный проброс трафика на уровне L1. Сетевое оборудование для передачи трафика подключается к нему через стандартный трансивер SFP+ для сети 10 Gigabit Ethernet. Этим оборудованием могут быть различные агрегирующие, пограничные или демаркационные устройства, маршрутизаторы и коммутаторы Ethernet и пр. Важно еще и то, что, как и волокно, помимо высокой скорости система EH-5500FD обеспечивает очень малую задержку – всего 5 мкс.
Интерфейсы EH-5500FD:
1 – Заземление
2 – Подача питания DC (45 Вт)
3 – Порт AUX
4 – Ethernet 100/1000Base-T (RJ45) для управления и подачи питание по PoE (PoE In)
5 – 10G Ethernet SFP+
Помимо 10G Ethernet SFP+, устройство EH-5500FD имеет еще один порт Ethernet. Он рассчитан на медножильные подключения на скоростях 100/1000 Мбит/c и служит для управления и подачи питания по сети Ethernet (PoE). Поддержка PoE может существенно упростить развертывание системы там, где поблизости нет источника электропитания. Имеется и разъем для локальной подачи питания постоянного тока. Наличие двух вариантов для запитывания устройства повышает гибкость при его использовании в проектах.
Еще один разъем, имеющийся на устройстве EH-5500FD, – порт AUX – используется для подключения цифрового вольтметра при наведении антенны. Собственно, для выполнения этой процедуры не нужного никаких специальных инструментов, достаточно вольтметра. При подключении этого прибора к порту AUX устройство переводится в режим Alignment Mode, а на сам вольтметр выводится уровень получаемого сигнала (RSSI) в дБм (вернее, напряжение от 0 до 1 В, значение которого соответствует модулю RSSI в дБм. Например, для RSSI -53 дБм вольтметр считает с контактов 0,53 В). Считывая эти показания и двигая антенну, легко спозиционировать ее на получение максимального уровня сигнала. Все легко и удобно.
Работая в Е-диапазоне, система EH-5500FD может задействовать три канала шириной до 1250 МГц. В базовом варианте обеспечивается скорость передачи 2 Гбит/c в режиме полного дуплекса. Путем покупки дополнительной лицензии можно программным образом повысить скорость до максимальных 5 Гбит/c.
В устройстве EH-5500FD могут использоваться те же антенны и крепежные комплекты, что и в других решениях Siklu. Возможен выбор трех вариантов антенны:
- полуфутовая (16 см) с усилением 38 дБи
- футовая (31 см) – 43 дБи
- двухфутовая (65 см) – 50 дБи.
Использование антенн малого диаметра особенно актуально при инсталляции в центрах городов, где очень важно обеспечить, чтобы системы связи были максимально незаметными и не портили общий внешний вид.
Как уже говорилось, для подключения к сетевому оборудованию используются трансиверы SFP+. Сама Siklu предлагает два варианта таких трансивером: для многомодового волокна – дальность подключения до 300 м; и для одномодового волокна – дальность 10 км. Могут применяться и трансиверы других поставщиков, например компании Finisar.
Максимальная скорость – 5 Гбит/c – достигается при использовании модуляции 32QAM. При этом максимальная дальность связи при использовании полуфутовой антенны – 2 км, однофутовой – 3 км, двухфутовой – 3,1 км. Эти данные приведены производителем для дождевой зоны К, где осадки существенно интенсивнее зоны E, к которой относится большая часть территории РФ. При этом расчетный коэффициент доступности канала составляет 99,9%.
В целом, длина пролета РРС E-диапазона зависит от региона развертывания, требуемых скорости передач и коэффициента доступности канала связи. При необходимости повысить коэффициент доступности и/или увеличить дальность связи можно перейти на низкоуровневые модуляции, обеспечивающие более высокую помехоустойчивость, но снижающие скорость передачи данных. Например, при использовании модуляции QPSK1 с сохранением уровня доступности 99,9% скорость 2 Гбит/c можно обеспечить при дальности от 2,8 км (полуфутовая антенна) до 6,6 км (двухфутовая антенна).
Если необходимо существенно повысить доступность, до 99,99%, то придется еще пожертвовать скоростью. В этом случае придется перейти на модуляцию BPSK1, а канал 210 Мбит/c будет обеспечен при удалении 2,2 км, 2,9 км и 3,8 км при использовании полуфутовой, однофутовой и двухфутовой антенны соответственно.
В устройствах EH-5500FD реализован адаптивный механизм регулирования скорости передачи и используемых алгоритмов кодирования (коэффициента кодирования FEC) и модуляции при изменении погодных условий. Это означает, например, что с началом осадком система Siklu перейдет на более низкоуровневую модуляцию и/или повысит долю избыточных бит, используемых для прямой коррекции ошибок (FEC). В результате скорость, конечно, снизится, но связь сохранится, причем будет гарантирована поддержка наиболее важных приложений (например, голосовая связь, транзакционные системы, средства контроля), тогда как менее приоритетным (электронная почта, потоковое видео и пр.) будет отказано в передаче данных по беспроводному каналу.
Использование такой адаптивной технологии обеспечивает максимальное использование ресурсов беспроводного канала, а также его постоянную доступность для критических приложений. В целом, сегодня зависимость характеристик беспроводного канала в миллиметровом диапазоне от погодных условий становится все менее важной. Дело в том, что современные системы управления, особенно контроллеры программно определяемых сетей WAN (SD-WAN), способны гибко перераспределять трафик по всем имеющимся каналам с учетом приоритета приложений для бизнеса. При этом дорогой проводной канала может арендоваться только на то время, когда возможно снижение скорости передачи по беспроводному каналу (из-за сильного дождя). Уже вполне реальной выглядит такая ситуация: получив прогноз погоды, предсказывающий сильный ливень, сетевой контроллер может самостоятельно подстраховаться, запросив на это время аренду проводного или иного (нечувствительного к дождю) канала.
Ситуаций, когда высокоскоростной беспроводной канал может оказаться не просто полезным, но и единственным возможным вариантом решения задачи обеспечения связи, – множество.
Представьте, например, что надо обеспечить скоростную связь зданий, между которыми имеется серьезное препятствие для прокладки оптики: оживленная транспортная магистраль, река и т.п. В этом случае решение Siklu становится незаменимым. Собственный прямой беспроводной канал может стать основным, а в качестве резерва использоваться подключения через сеть оператора связи. Возможна и другая ситуация: построенный на оборудовании Siklu канал обеспечит резервирование имеющегося проводного.
Итак, рассмотренное техническое решение может использоваться для различных целей: организации «последней мили» и разнообразных выносов, резервирования проводной городской сети, организации временных каналов. Оно эффективно для подключения видеокамер, базовых станций, в том числе микросот нового поколения, точек доступа Wi-Fi и пр. Отсутствие необходимости получения лицензии и привлекательная цена ($6000 в GPL) вкупе с высокой скоростью передачи данных и малыми размерами системы – очень серьезные плюсы сделать выбор в пользу беспроводного «волокна».
