Цитата сообщения petrovith

AirMax – устройства для построения сетей СВЧ

 

AirMax – устройства для построения сетей СВЧ

Все чаще из уст людей, собирающихся заниматься организацией сетей беспроводного Интернета, планирующих использовать оборудование Ubiquti Network, можно слышать вопрос: а что такое AirMax?

Вкратце сказать о технологии AirMax можно так: это особый радио-протокол, который позволяет работать с беспроводными сетями, имеющими основную частоту сигнала 2,4 (5) ГГц. Нетрудно догадаться: протокол был разработан одной компанией, Ubiquti Networks. Пользователи сразу заметили: название AirMax-протокола созвучно «WiMAX». Наверное, это нельзя считать случайностью, скорее, маркетинговым ходом (но не более) - к WiMAX стандарту связи, AirMax относится косвенно.

 

Протокол ubiquiti airmax являлся и является закрытой разработкой, сведения о нем могут разглашаться внутри самой компании, то есть, сложно найти какие-либо обзоры, способные объяснить все детали и частности реализации AirMax. Устройства других производителей не могут работать данным протоколом, но и не все оборудование Ubiquti Networks работает с ним.

 

Так в чем же смысл? Пользователь AirMax-протокола получит несколько преимуществ. Прежде всего - масштабируемость. То есть, можно работать без снижения качества, в условиях одновременного включения большого числа клиентов. В сетях Wi-Fi 802.11, к примеру, стандартом рекомендуется одновременное включение 20 пользователей (или менее). С помощью же AirMax- технологий, в этом радиоканале одновременно смогут работать до 120 клиентов (достигается это благодаря изменению принципов передачи на МАС-уровне). Дополнительно скажем, что в AirMax используется так называемая технология опроса клиентов (поллинга). Она позволяет решить проблему «скрытых узлов» (рассмотрено далее).

 

Применение ubiquiti airmax требует специфичного оборудования. Зато, протокол позволяет максимально уменьшить интервалы задержки при передаче. При опросе клиентов (есть клиенты и «станция»), выставляется приоритет, более «высший» для тех, кто сильнее «зависит» от задержек (например, для такого контента как: видео, голос). Что – очень немаловажно (чего не имеют 802.ХХ-протоколы).

 

Кроме того, достигнута высокая скорость обмена. Хотя, «достижение» нельзя отнести только к заслугам компании: скорость здесь достигается применением технологии MIMO, повышающей пропускную способность на физическом уровне. Разработкой же Ubiquti Networks стали уникальные кроссполяризационные антенны, характеристики которых приближены к антеннам профессионального операторского сегмента.

 

Перед покупкой устройств, следует выяснить, какие именно характеристики имеют те или иные компоненты, поддерживающие AirMax. По ubiquiti отзывы – всегда положительны. Далее мы рассмотрим, что именно включает в себя сегмент локальной сети, реализующей технологию AirMax.

 

Базовая станция и абонентские устройства

 

Предложенный здесь вариант оборудования и пример предназначен для построения системы (включающей до 300 абонентов) с применением одной базовой станции. На основе использования продукции фирмы Ubiquti, мы строим беспроводную сеть, имеющую «звездчатую» топологию.

 

Оборудование работает в канале 5 ГГц или 2,4 ГГц (процесс настройки и подключения полностью идентичен). И – первое требование: выбирайте всегда оборудование, рассчитанное на один диапазон.

 

Требования к базовой станции:

 

1. Наличие LAN подключения к Интернет, обладающего достаточной скоростью. Если «клиентов» - сотни, и сеть - для провайдинга, этот параметр является ключевым.

2. Желательно наличие маршрутизатора (Mikrotik, Cisco, и т.п.), необходимого для управления  IP-адресами, полосой пропускания и приоритезацией трафика. Для «небольшого» провайдера, рекомендуют Mikrotik Routerboard RB450G (для «средних» сетей – лучше «1100»). RB450G – недорогое решение без ущерба для функциональности.

3. Вместо маршрутизатора, можно использовать коммутатор.

4. Для построения подобной системы, нужны 3 идентичных антенны AirMax BaseStation (на 120 Град.), либо готовый массив AirMax BaseStation (четыре по 90 Град.) – то и другое обеспечит производительность и высокую пропускную способность.

5. Нужны точки доступа, предназначенные для базовой станции. У фирмы Ubiquti, модель называется Rocket М5 (число точек доступа совпадает с количеством подключенных антенн, в случае 4 излучателей, придется купить четыре Rocket М5).

 

 

PoE-24 – устройство питания, входящее в стандартный комплект. Rocket М5 может «питаться» только по кабелю FTP (см. рис.), поэтому, питание для передачи по этому кабелю - должным образом «преобразуется» (внутри PoE-24).

 

Среди фирменных абонентских устройств, можно назвать: Bullet M5, Nanostation M5, Nanostation Loco M5, Picostation M5, Airwire. Все оборудование ubiquiti airmax проходит тестирование на совместимость – но, приобретайте устройства одного диапазона. В случае поломки/неполадок, любой элемент заменяется новым (либо аналогичным, имеющим схожие характеристики).

 

Подробнее – по абонентским устройствам, антеннам

 

Прежде всего, абонентские точки доступа мы разделим на 2 больших класса: работающие без использования внешних антенн (имеющие встроенный контур), и устройства, предназначенные для работы с антенной.

 

Конечно, они отличаются по такой характеристике, как максимальная дальность связи (и мощность передатчика), цена же будет пропорционально расти.

 

Основным представителем первого класса устройств, является NanoStation LocoM5. Антенна здесь встроенная.

 

Модель LocoM5 популярней других. Можно работать в любом из стандартов: Wi-Fi 802.11 (без задействия AirMax), или с задействием AirMax-протокола. Дальность связи, при этом – невелика (расстояние от устройства до базовой станции не должно превышать 1 километр). Интерфейс подключения к ПК (или локальному роутеру) – стандартный LAN 100 Мбит. Устройство питается внешним блоком PoE-24 (рассмотренным выше), потребляя мощность до 12 ВА. Более «мощная» точка доступа - NanoStation M5.

 

В противовес LocoM5, рассмотрим Bullet M5 (класса High Power). Подключение к ПК и питание – не отличается:

 

 

Однако, на внешний разъем (сверху устройства) «навинчивается» кабель антенны. В комплекте с антенной (такой, как следующем рис.), абонентская точка способна работать на больших расстояниях до базовой станции.

 

 

Антенна является всенаправленной, и работает с AirMax протоколом. Надо сказать, такие устройства – иногда, неоправданно дороги (даже, дороже «активных» устройств).

 

Наконец, можно купить антенну со встроенной электроникой, подключаемой сразу к FTP-кабелю (еще один класс устройств):

 

 

Здесь мы приводим модель AirGrid M. Как видим, она – не всенаправленная (что – «плюс»: энергия не расходуется); дальность же связи (расстояние до базовой станции) – тоже, «не слишком» (до 3 км).

 

Ubiquiti выпускает также и оборудование, используемое при создании WLAN по принципу «точка-точка». Оно – наиболее «дальнобойное» (и дорогое). Однако, и 2 любых абонентских точки – можно настроить на этот режим. Хотя, «точка-точка» - не использует протокол AirMax ubiquiti, отзывы о таком режиме работы – встречаются.

 

Примечание: источник питания для оборудования ubiquiti по кабелю FTP бывает двух типов (на разную мощность): до 12 Вольт-Ампер, и до 24-х. Для каждого абонентского устройства, потребляемая мощность – имеет одно из этих значений (в большинстве случаев, это, все же – 12).

 

 

Настройка абонентской точки

 

Рассмотрим пример настройки NanoStation LOCO M5. Если выполнены необходимые подключения:

 

- NanoStation5 - к устройству питания (порт POE) блока PoE-12

- порт LAN PoE-12 – в локальную сеть (к ПК, или же к коммутатору/хабу/роутеру).

 

Необходимо 2-3 минуты для загрузки встроенной операционной системы.

 

Когда соединения выполнены, а устройство – загружено, в адресной строке своего браузера нужно набрать: 192.168.1.20 (адрес указан на упаковке). Заходим в web-интерфейс, вводим пароль и логин (слово ubnt), и видим окно:

 

 

Это – главное меню управления (Main). Обращаем внимание на параметры:

 

1. Base Station SSID – поле содержит имя сети;

2. Signal strength — индикация уровня радио-сигнала;

3. Frequency — диапазон, используемый сетью сейчас;

4. Security — будет ли шифрование.

 

Переходим на вкладку WireLess:

 

 

Здесь - основные настройки.

 

В строке «Wireless Mode», выбираем режим «Access Point». Пункт «SSID» вы меняете, если известно имя сети для работы клиентов с нужной базовой станцией.

 

«Country Code» - оставляем, либо, для проверки эфира, выбираем «Compilance test».

 

Строка «Channel Width» отвечает за ширину СВЧ-канала. 40 MГц, например, позволит работать в режиме до 300 Mбит/c. «Channel shifting» - оставим «Disabled» (уменьшения помех для других устройств).

 

Frequency – выбираем диапазон (2,4/5 ГГц).

 

Output Power - установите мощность устройства: «максимально для базовой станции».

 

Принять изменения: «Change».

 

Слева от «Main», находится ubiquiti airmax-вкладка. Именно там активируется режим AirMax.

 

Как работает поллинг AirMAX? При включении базовой станции она раздает всем клиентам слоты времени/данных, вот почему передача данных каждым клиентом происходит вне зависимости от загруженности «среды».

 

В AirMAX задействован планировщик QoS, автоматически выделяющий в вашем трафике пакеты VoIP или Video, чтобы присваивать им максимальный приоритет.

 

Также, используется система комбинирования приоритета (добавление приоритета конкретному клиенту). Выше уровень приоритета – больше «слотов» выделяется.

 

Чтобы настроить AirMAX - поллинг:

 

 

Достаточно выбрать уровень приоритета клиента. На этом, здесь - все (надеемся, на базовой станции AirMax, поллинг – тоже, включен).

 

Рекомендации здесь - таковы. Каждому «дальнему» абоненту выбирать лучше минимальный приоритет. Тогда он не будет «просаживать» базу, работая с низкой скоростью.

 

Устройства ubiquiti airmax позволяют создать «локальные» сети с числом абонентов до нескольких сотен, причем, добавляя затем их количество («точки» с более низким приоритетом), «старые» пользователи разницы не заметят.

 

Подробнее о технологии «поллинг»

 

Рассмотрим ситуацию: передача данных при топологии «точка-точка». Скорость передачи здесь – равна пропускной способности канала, коллизий между абонентскими точками не возникает.

 

В этом режиме, технологии «поллинга» не используется.

 

Рассмотрим другую ситуацию – «общая шина».

 

Перед тем, как передать что-либо, абонент Wi-Fi будет слушать эфир – не «занято» ли? Только если эфир свободен – наш абонент начнет передачу. В то время, когда он передает, все абоненты, кроме него - будут ждать.

 

Это называется CSMA/CA технология, вроде бы очень логичная. Коллизий здесь не может случиться. И все это – так и есть, лишь с одной оговоркой: абоненты, хотя и работают с базой, должны «слышать» друг друга. Собственно, так и работает протокол 802.11 (Wi-Fi).

 

Пртокол ubiquiti airmax предназначен для другой топологии (станция – множество точек). То есть, такой, где не все абоненты слышат друг друга. Здесь – ключевое отличие от Wi-Fi (и WiMax).

 

Абонент, в худшем из случаев, слышит только лишь базу. Она может быть в данный момент занята, работая (принимая данные) от других абонентов. Когда занята база - абонент не знает. При обращении к ней, возникнут «коллизии».

 

Примечание: проблема имеет название проблемы «скрытых узлов». Если же, в реальности она не возникнет – физический уровень можно считать «общей шиной», и использовать WiMAX.

 

Единственным выходом здесь является арбитраж между пользователями, инициируемый именно базы. То есть, база решает, кто из абонентов работает, а кто ждет. Технология называется «поллинг».

 

Сейчас подобные протоколы - не стандартизированы, любой каждый производитель может придумывать и предлагать какой-то свой вариант. И, железо ubiquiti, отзывам о котором мы верим, не совместимо с другими реализациями (которые, может быть – также, не хуже).

 

В AirMax, «время» базовой станции делится на «слоты». Которые каждому пользователю выделяются в определенном количестве (что регулируется приоритетом). Приоритет, в свою очередь, также может меняться.

 

Антенны

 

Аппаратно, ubiquiti airmax-протокол работает только с двухполяризационными антеннами MIMO-стандарта (2х2 MIMO).

 

 

В этих устройствах используют 2 канала ВЧ (как видим, входной разъем на антенне имеет 2 штекера). Класс этих антенн представлен сторонними фирмами:

 

 

Собственно, те же устройства используются в протоколе WiMax. Подчеркнем здесь: при топологии «звезды» (в отличие от «общей шины»), антенна – может быть всенаправленной, но это – не обязательно.

 

Аналоги и конкуренты

 

Основной конкурент Ubiquti Networks – компания Mikrotik. Оборудование этой фирмы – дороже. Протокол с разделением доступа – тоже, работает. И в сравнении с ubiquiti, отзывы по Mikrotik – будут не хуже.

 

Здесь мы не можем агитировать за определенную фирму. Выбор делает тот, кто собирается в дальнейшем использовать оборудование, строя локальную сеть. Помня о том, что устройства для разных «поллинг-сетей», совместимостью - не обладают.

Официальный сайт Ubiquti Networks (на английском) - находится здесь: http://www.ubnt.com/.