Здравствуйте, уважаемые друзья. Продолжаем.
Во второй части статьи мы рассмотрели вопросы проработки трассы радиомоста, выбора места установки базовой станции (БС) и аспекты выбора провайдера. Так же решили "задачу-минимум +", назовем её именно так. Нам осталось закончить тему работы с картами и выбрать оборудование для нашего радиомоста. Приступаем!
Исходя из расстояния между конечными точками установки радиооборудования (напомню, это примерно 10 км), мы уже сейчас можем достаточно осмысленно подойти к подбору устройств для радиомоста. Но мать-природа и законы физики могут снова нам подбросить проблем. Мы живем в реальном мире, а значит такие природные явления, как снег, туман и дождь никто не отменял. Так что нам придётся немного заняться теорией. Из физики известно, что чем меньше длина волны или чем выше частота сигнала, тем большее влияние оказывает атмосфера на прохождение радиоволн. Особенно заметное влияние начинает оказывать атмосфера, а точнее влага - вода содержащаяся в воздухе на длинах волн сантиметрового диапазона.
Наши устройства работают именно в этих диапазонах: для диапазона 2.4 ГГц (2.3...2.8 ГГц ) средняя длина волны составляет ~12 см. Для диапазона 5 ГГц (5.17...5.815 ГГц) средняя длина волны составляет 5.45 см. Соответственно радиоустройства, работающие на еще более высоких диапазонах частот - 6, 10, 60 ГГц будут иметь ещё более короткие длины волн. Проблема, как я писал выше, заключается в том, что на сантиметровых длинах волн происходит активное поглощение и рассеивание радиоволн каплями воды, находящимися в атмосфере (дождь, снег, туман). И, если в диапазонах 2.4 ГГц и 5 ГГц это не столь заметные явления на относительно небольших расстояниях, как в нашем случае (прямая видимость, небольшое расстояние), то на частотах выше 5 ГГц или расстояниях 10+ км между точками установки оборудования эти природные явления начинают оказывать очень заметное влияние. Теперь давайте еще раз взглянем на нашу карту местности. Из карты становится понятно, что наша виртуальная ферма находится в низине, точнее в пойме реки Дон, ниже на 11 метров уровня земли города Азов. Что это значит? Это значит, что в пойме, в теплое время года или при перепаде температур будет образовываться весьма густой туман, а туман есть не что иное, как мелкие капли воды в воздухе во взвешенном состоянии.
Учитывая все эти условия и небольшую теоретическую часть выше, у нас остаётся только 2 варианта - это радиоустройства, работающие либо в диапазоне 2.4 ГГц, либо в диапазоне 5 ГГц (как вариант, работающие в обоих этих диапазонах, либо попеременно).
Теперь то, что касается уже выбора диапазона, в котором будет работать наш с вами радиомост. Базовую станцию (БС) мы решили ставить на кровле 5-ти этажного дома, в черте города. Как я писал ранее, наши радиоустройства, работающие в диапазонах 2.4 ГГц и 5 ГГц работают на тех же частотах и каналах, что и обычный домашний WiFi. Соответственно, мы можем своим радиомостом создавать помехи обычным пользователям и жителям также, как и они будут создавать помехи своими домашними роутерами нам. Ведь приёмная часть (CPE), установленная на нашей ферме, так же может и будет принимать не только сигнал от нашей БС, но и по всему диапазону частот, то есть все сигналы, приходящие со стороны города Азова. И это - проблема, существует она уже давно. Учитывая количество пользователей домашнего интернета и соответственно количество домашних роутеров WiFi, диапазон 2.4 ГГц, как наиболее старый и давно использующийся, забит полностью. С этим, кстати, часто связана очень некачественная связь WiFi в многоквартирных домах. Для диапазона 2.4 ГГц выделено всего 14 каналов (рис. 1):
Учитывая количество пользователей, зачастую выходит так, что на одном канале одновременно находится 5 и более устройств, со всеми вытекающими последствиями. В этой статье мы не будем решать проблемы "домашнего" WiFi, нам нужно каким-то образом отрезать весь тот поток "мусора", который будет сыпаться со стороны города на наше приёмное устройство на виртуальной ферме. И поступим мы кардинальным образом - наш радиомост будет работать в диапазоне 5 ГГц.
Дело в том, что диапазон 5 ГГц шире, нежели диапазон 2.4 ГГц, и количество каналов в нем уже не 14, а значительно больше (рис. 2):
Еще один момент - в первой части статьи мы коротко рассмотрели радиоустройства, а так же диаграммы направленности антенн, применяющихся в них. Дело в том, что чем шире диаграмма направленности антенны, тем бОльшее число источников сигнала радиоустройство будет принимать. Соответственно, чем Уже диаграмма направленности, тем меньшее число источников антенна способна принимать, при этом отсекая "паразитные" источники сигналов. Это хорошо видно на рисунке 3:
На рисунке 3 "паразитные" источники сигналов (устройства, мешающие работать нашему радиомосту) обозначены оранжевыми точками.
Стоит упомянуть еще один момент - антенны, имеющие более узкую диаграмму направленности, имеют бОльший коэффициент усиления сигнала, а значит, нам понадобится меньшая мощность на выходе передающей части наших радиоустройств. Почему это именно так, я сейчас писать не буду, эта тема достаточно обширная.
И так, теперь мы наконец сможем определиться с оборудованием, исходя из полученных параметров:
- Оборудование должно работать в диапазоне 5 ГГц.
- Оборудование (а точнее антенны) должны обладать достаточно узкой диаграммой направленности
- Оборудование должно быть достаточно мощным, чтобы "простреливать" расстояние 10 и более километров (с запасом).
Возвращаясь немного назад, к нашей родной матушке-природе, стоит помнить так же о том, в каком регионе наш радиомост будет устанавливаться. Обязательно при выборе оборудования стоит помнить о ветрах. При чём тут ветер? Да всё очень просто - оборудование имеет определённые размеры, антенны радиооборудования, будь они совмещённые с приёмно-передающей частью или внешние, имеют определённую площадь. И на всю эту площадь будут оказывать давление воздушные массы - да, да, тот самый ветер. У любого объекта, есть такой параметр как "ветровое сопротивление", и, чем больше поверхность нашей антенны, тем большее давление на её поверхность будет оказывать ветер. Это очень важный фактор, про который многие не знают или просто забывают. На рисунке 4 представлен результат такой "забывчивости" или простого непонимания ситуации:
Больше всего подвержены ветровым нагрузкам антенны с параболическим рефлектором, ввиду своей конструкции. Эти антенны еще называют параболическими или спутниковыми. Поэтому мы введем еще один необходимый нам параметр при выборе радиооборудования - ветровую нагрузку.
Оборудование, которое мы будем использовать в нашем радиомосте так же будет иметь параболический рефлектор, так как именно такая конструкция антенны обеспечивает наиболее узкую диаграмму направленности.
Ну и последнее, что следует учитывать при выборе оборудования при строительстве нашего радиомоста - где именно расположена активная часть (приёмо-передающий блок) нашего устройства. Вообще, в профессиональной технике, той например, которая используется у сотовых операторов всё оборудование разделено на так называемые блоки - ODU (OutDoorUnit) или, по-русски, внешний блок, и IDU (InDoorUnit) - внутренний блок. Внутренний блок это как правило система управления и питания самого радиоустройства, находящегося на мачте или кровле здания. Так как мы не являемся операторами сотовой связи, и наши радиоустройства в 99% случаев представляют собой единое целое (радиоблок, система управления и антенна) - "всё в одном", то нужно определиться с питанием оборудования. В большинстве случаев на крышах домов просто негде взять 220 вольт для подключения блока питания. Если же вы планируете организовать бесперебойное питание и стабилизацию напряжения (вполне пойдёт обычный ИБП), нужно предусмотреть возможность установки собственного ящика на верхних этажах здания или в лифтовой надстройке. Врядли интернет-провайдер позволит вам расположить ваш ИБП и блок питания в собственном ящике.
Мы не станем рассматривать конкретные модели радиооборудования каких-то определенных производителей, дабы не рекламировать одних в обиду другим. Из собственного, более чем 20-и летнего опыта, могу лишь дать общие советы:
- Если вы не являетесь специалистом по сетям и сетевым технологиям, то следует посмотреть в сторону оборудования компании Ubiquiti Networks. Это оборудование настраивается так же, как и обычный домашний роутер, имеет интуитивно-понятный WEB-интерфейс, компания часто выпускает обновления прошивок для своих устройств. Самое главное - компания специализируется на выпуске именно радиооборудования для передачи данных. Применительно к нашему радиомосту нам понадобится приобрести пару устройств Ubiquiti Lite Beam 5AC LR. Это оборудование специально предназначено для построения радиомостов на расстояниях до 15 км, работает в диапазоне 5 ГГц. Аналогом может являться оборудование того же производителя Ubiquiti PowerBeam 5AC Gen2. Разница между ними заключается в конструкции антенны, у Ubiquiti Lite Beam 5AC LR рефлектор представляет собой усечённую параболическую поверхность (как следствие, коэффициент усиления меньше, ДН шире), а у Ubiquiti PowerBeam (любой серии) рефлектор представляет собой полноценную параболическую поверхность. Кроме того, у Ubiquiti PowerBeam более надежное крепление (помним о ветровой нагрузке).
- Если вы чувствуете в себе силы разобраться с весьма непростым интерфейсом, способны достаточно хорошо ориентироваться в сетевых параметрах, можете самостоятельно "с нуля" настроить NAT, DHCP, DNS и прочие сетевые штуки, то я рекомендовал бы всё же использовать продукцию компании MikroTik. Операционная система, управляющая железом радиоустройств MikroTik называется RouterOS, фактически представляет собой Linux, имеет просто огромное количество настроек и достаточно запутанный и сложный для несведущего человека интерфейс. Однако, при всей сложности настроек, оборудование этой компании можно очень тонко настроить, а в части касающейся радиоблока можно вообще творить чудеса. Применительно к нашему случаю, я бы рекомендовал использовать пару устройств MikroTik LHG XL 5AC.
В своей работе я использую оборудование и других производителей, всё зависит от конкретного случая и необходимости получить те или иные характеристики сети.
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. Если вам интересна какая-либо другая тема, касающаяся построения сетей и сетевых технологий - пишите, с удовольствием поделюсь своими знаниями и опытом!
До встречи, друзья.