Здравствуйте, уважаемые друзья.
Это первая моя статья на Яндекс Дзене и в ней мы поговорим о том, как получить стабильную и скоростную связь там, где нет никаких линий связи операторов, нет хорошего сигнала сотовой связи, либо по каким-то причинам она отсутствует вообще. Данная статья будет не единственной, планируется публикация серии статей на тему организации беспроводной связи, по мере углубления в тему материал будет немного усложняться. Я постараюсь вести изложение таким образом, что бы не было необходимости изучать специальную литературу и вникать в курсы физики и математики, то есть объяснять всё "на пальцах". Прошу вас задавать вопросы и оставлять комментарии, а если материал покажется вам интересным - подписывайтесь.
В этом цикле статей речь пойдет о построении сетей передачи данных на базе специального оборудования, так называемых радиомостах. Приступим!
В каких случаях применяются радиомосты? Как правило, они находят применение в тех случаях, когда нет возможности подключить Интернет обычным способом - отсутствуют оптические линии связи, нет устойчивого сигнала 3G/4G от провайдеров сотовой связи, либо скорость связи очень мала. Так же часто возникает ситуация, когда стоимость подключения Интернета оказывается слишком высокой ввиду того, что объект расположен на очень большом расстоянии от населенных пунктов. В ряде случаев подобные системы используются не только для подключения к сети Интернет, а для организации локальной сети между отдельно стоящими зданиями одной организации, когда между ними достаточно большое расстояние, либо нет возможности проброса кабеля между отдельно стоящими строениями. Обычно такая сеть работает в режиме PtP (точка-точка, рис.1). По тем же причинам весьма часто такие радиосистемы (только уже в режиме PtMP - точка-многоточка, рис. 2) применяют для организации видеонаблюдения на промышленных объектах или на строительных площадках. Конкретных сценариев применения радиомостов очень много, ряд из них мы с вами рассмотрим чуть позже.
Что же представляют собой такие системы? Не вдаваясь в подробности, это обычные WiFi точки доступа либо WiFi роутеры, только предназначены они для использования вне помещений, защищены от воздействия окружающей среды и имеют повышенную выходную мощность передающей части, что позволяет работать таким системам на расстояниях до 50 километров. Так же такие устройства иногда могут комплектоваться рефлекторами, как у спутниковых антенн (рис.3).
Чаще всего в пользовательских установках используется оборудование компаний Ubiquiti Networks, MikroTik, Aruba, SAF и ряд других производителей. Принцип работы таких устройств одинаков, выбор зависит только от предполагаемого бюджета и характеристик канала передачи данных, которые необходимо получить. Всё оборудование для организации радиомостов имеет ряд общих для них основных характеристик:
- Рабочая частота или диапазон частот в котором будет организована беспроводная передача данных
- Диаграмма направленности (ДН) используемых радиоустройств
- Мощность передатчиков
- Скорость передачи данных
В зависимости от сценария использования и выбирается оборудование по трем вышеуказанным критериям, ну и само собой от того, какой бюджет заложен на построение такой системы. Вкратце рассмотрим каждую из трёх основных характеристик, приведенных выше.
Рабочая частота или диапазон частот, в котором будет работать наш радиомост.
Существующие на данный момент радиоустройства, выпускаемые для гражданского сектора и разрешенные к применению (сегодня мы не будем рассматривать вопросы выделения, регистрации и лицензирования частот) работают в диапазонах частот 900 МГц, 2.4 ГГц, 5ГГц, 3 ГГц, 6 ГГц, 60 ГГц. Кстати, некоторые устройства работающие на частотах 2.4 ГГц и 5 ГГц имеют возможность принимать и передавать данные на обычные домашние WiFi роутеры, то есть грубо говоря, направив такое устройство в окно соседнего дома, вы вполне можете подключиться к чьей то беспроводной сети. Так же некоторые радиоустройства умеют как и обычные домашние роутеры работать одновременно в 2-х диапазонах WiFi 2.4/5 ГГц, либо переключаться между ними (как правило, это устройства фирм-производителей MikriTik, Ubiquiti Networks, TP-Link). Наиболее часто применяемыми являются радиоустройства, работающие в диапазонах 2.4 и 5 ГГц.
Диаграмма направленности (ДН) - зависимость коэффициента усиления антенны или коэффициента направленного действия антенны от направления антенны в заданной плоскости.
В нашем случае применяются радиоустройства с антеннами двух видов диаграмм направленности: узкой (радиоустройства, как например на рис.3 с параболическим рефлектором):
и широкой ДН, так называемые секторные антенны (рис.5):
Радиоустройства с секторными антеннами как правило применяются в тех случаях, когда нужно организовать сеть по схеме PtMP (рис. 2). Не вдаваясь сейчас в технические подробности следует отметить, что чем уже диаграмма направленности, тем меньше мощности необходимо для организации качественной передачи данных и тем меньше помех будет в радиоканале при работе таких устройств. Более подробно эти аспекты мы с вами, друзья рассмотрим в последующих статьях.
Мощность передающей части радиоустройств - можно разделить условно на маломощные (до 100 мВт), средней мощности (до 1 Вт) и высокой мощности (свыше 1 Вт). Строго говоря, в России официально разрешены радиоустройства с мощностью не более 100 мВт в диапазонах 2.4 и 5 ГГц, и при использовании только внутри помещений. Как я писал ранее, для работы вне помещений необходимо получить разрешение и лицензии (для организаций), этот вопрос будет рассмотрен в отдельной статье, так как он достаточно объемный. Для организации беспроводной сети передачи данных нет необходимости превышать установленные законодательством нормы без серьёзных на то причин. Кроме того, повышение мощности передающей станции (радиоустройства) ведет к созданию помех в радиоэфире, что негативно сказывается на работе соседних устройств, работающих в том же диапазоне частот, что и наш с вами радиомост.
Скорость передачи данных. Существующее оборудование для построения радиомостов позволяет передавать данные на скоростях выше 1 Гбит/с. Подобные системы стоят недёшево, но находят применение, например, в т.н. магистральных радиомостах, когда есть необходимость обеспечить крупный объект (посёлок/деревню, крупную строительную площадку и тому подобные объекты) высокоскоростной связью с малыми задержками при передаче данных, для сбора информации с систем видеонаблюдения и безопасности, организации телефонии и аналогичных случаях. Примером таких устройств может служить представленное на рисунке ниже:
Подводя итоги вводной статьи, можно сделать выводы:
- Радиомосты могут обеспечить связь в труднодоступных местах.
- Радиомосты могут серьёзно уменьшить стоимость подключения к сетям в целом и к сети Интернет в частности.
- Радиомосты позволяют организовать собственную, не зависящую ни от кого сеть передачи данных.
- Оборудование, применяемое в радиомостах позволяет передавать информацию на скоростях более до 1 Гбит/с и более, в зависимости от ряда условий, о которых мы поговорим в следующих статьях.
Из собственной практики могу сказать, что удавалось организовать радиомосты протяженностью более 42 километров- заказчик получил в частном доме на побережье Азовского моря интернет на скорости более 90 Мбит/с и IPTV от одного известного провайдера. Трасса реального радиолинка изображена на рисунке ниже (для привлечения интереса):
В следующей статье планируется разобрать ряд технических вопросов, касающихся работы с картами, выбора оборудования для построения радиомостов, а так же проблемы, возникающие при организации таких сетей.
На сегодня это всё, благодарю за внимание и интерес. Если вам понравилось, подписывайтесь на мой канал. Есть вопросы и пожелания - пишите, с удовольствием отвечу.
Вопросы, набравшие наибольшее количество + будут оформлены в виде отдельных статей, будем работать в интерактивном режиме.
До встречи, друзья.