docNr 6. - „Budowa stacji bazowej w standardzie 802.11n w oparciu o
download 
Reklamacja Transkrypt
Nr 6. - „Budowa stacji bazowej w standardzie 802.11n w oparciu o
ul. Kresowa 30 62-800 KALISZ tel./ fax: (62)-502 45 26 www.winet.com.pl [email protected] Biuletyn „Akademia OSBRIDGE” Temat: „Budowa stacji bazowej w standardzie 802.11n w oparciu o urządzenia z wbudowanymi antenami panelowymi” Standard 802.11n – MiMo został opracowany i może być stosowany dla dwóch zakresów pasma częstotliwościowego 2,4GHz i 5GHz. Nasze praktyczne doświadczenia na sieci dostępowej mediaOK.pl, w doborach anten dla systemów punkt – wielopunkt oraz zalety wynikające z stosowania niestandardowych szerokości kanałów oparte na wcześniej opisanych praktycznych aspektach i założeniach, pozwalają na praktyczną zmianę podejścia w filozofii budowania systemów punkt – wielopunkt. Najwięcej problemów w wolnym paśmie z zapewnieniem dobrej jakości transmisji występuje w topologii punkt – wielopunkt czyli w sieciach do których bezpośrednio podłączamy abonentów. Natomiast najmniej problemów związanych w wpływem innych sieci na naszą transmisję radiową mamy w topologii punkt – punkt. Jest to związane przede wszystkim z powodu różnicy w kątach promieniowania anten sektorowych do anten panelowych. A skoro tak to należałoby stosować anteny sektorowe o możliwie małym kącie (45°) promieniowania w płaszczyźnie H – poziomej. Jednak takie rozwiązanie będzie miało jedną podstawową wadę, a mianowicie anteny sektorowe ze względu na swoje wymiary zewnętrzne będą zajmować sporą ilość miejsca na maszcie bądź konstrukcji wsporczej. Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie anten panelowych o zysku 15° ze względu na duży kąt promieniowania wynoszącego około 40° w zależności od producenta. Taka antena panelowa zajmuje na maszcie zdecydowanie mniej miejsca z uwagi na swoje rozmiary zewnętrzne w porównaniu z anteną sektorową, a dodatkowo sama antena panelowa jest zawsze wbudowana (zintegrowana) wewnątrz urządzenia radiowego co dodatkowo zmniejsza nam ilość potrzebnego miejsca na konstrukcji wsporczej. Stosując więc anteny panelowe dla stacji bazowych i anteny panelowe dla stacji klienckich budujemy systemy punkt – wielopunkt, które w istocie są najbardziej zbliżone do połączeń w topologii punkt – punkt, a więc połączeń odpornych na wpływ innych sieci radiowych pracujących w polnym paśmie. Z uwagi na ogromne zalety, jakie daje standard MiMo z transmisją 2x2 i z wykorzystaniem dwóch polaryzacji H i V najlepszą anteną jest antena panelowa z uwagi na równe kąty promieniowania w obu płaszczyznach.. Podstawowa zaleta anteny panelowej to stosunkowo duże kąty promieniowania ukierunkowanego symetrycznie zarówno w płaszczyźnie poziomej (30-40º) jak i pionowej (30-40º). O zaletach stosowania anten panelowych nad sektorowymi pisaliśmy w Biuletynie nr 4. O zaletach stosowania kanałów o szerokości 10 i 5MHz pisaliśmy w Biuletynie nr 1. W tym numerze postaramy się zebrać wszystkie najważniejsze informacje, aby lepiej wyjaśnić idee budowy stacji bazowych w wykorzystaniem urządzeń z wbudowanymi antenami panelowymi. Idea ta może być stosowana w dużym powodzeniem zarówno dla pasma 5GHz oraz 2,4GHz. Poniżej przedstawiamy ilustracje obrazującą dwie sytuację połączenia radiowego i wpływu niewielkich przeszkód terenowych typu drzewa. Copyright by WiNET 2011 1 ul. Kresowa 30 62-800 KALISZ tel./ fax: (62)-502 45 26 www.winet.com.pl [email protected] Z porównania dwóch ilustracji widać, że przy stosowaniu anten panelowych niewielkie przeszkody nie mają dużego wpływu na jakość połączenia radiowego z uwagi na strefę Fresnela która jest wynikiem kątów promieniowania anteny panelowej. Natomiast przy antenie sektorowej wpływ tego typu przeszkód jest na tyle znaczny, że w wielu przypadkach uniemożliwia wykonanie połączenia radiowego i jest to związane w małym kątem promieniowania anteny w płaszczyźnie V – pionowej. Budowa stacji bazowych opartych na urządzeniach z wbudowanymi antenami panelowymi jest znakomitym rozwiązaniem zapewniając najlepsze parametry transmisji radiowej. Każdy z liczących się producentów urządzeń pracującymi w standardzie MiMo i paśmie 5GHz posiada urządzenie z wbudowaną anteną panelową. W przypadku OSBRiDGE jest to urządzenie 5Ni, które posiada antenę o zysku 15dB, a Ubiquiti to urządzenie NS5M z anteną o zysku 16dB. Efektywne kąty promieniowana takich anten jak podają producenci urządzeń to dla odległości 4km to kąt 40°. Aby objąć zasięgiem najczęściej stosowany kąt dla anten sektorowych czyli 90° czy 120° należy zastosować trzy takie urządzenia. Przy czym w przypadku zastosowanie takiego rozwiązania dla sektora 90° otrzymamy dodatkową zaletę, że cześć obszaru będzie pokryta przez dwie anteny czyli sygnały z poszczególnych anten będą nachodzić na siebie wzajemnie. Ma to swoją dodatkową zaletę, która zostanie szczegółowo omówiona w dalszej części tego wydania Biuletynu. Copyright by WiNET 2011 2 ul. Kresowa 30 62-800 KALISZ tel./ fax: (62)-502 45 26 www.winet.com.pl [email protected] Sytuację taką dokładnie przedstawia poniższa ilustracja. Teoretyczną wadą takiego rozwiązania jest znacznie większe wykorzystanie wolnego pasma radiowego, bo w tym przypadku należało by teoretycznie wykorzystać 3 kanały o szerokości 20MHz czyli zużycie wolnego pasma było by ogromne. Jednak tu z pomocą przychodzi rozwiązanie, które jest dostępne we wszystkich urządzeniach radiowych, ale mało wykorzystywane przez operatorów czy użytkowników tych urządzeń, a mianowicie zastosowanie kanałów 5MHz. Ustawienie kanału na szerokość 5MHz spowoduje, że realnie wykorzystanie pasma będzie na poziomie 15MHz, a więc mniej niż jeden standardowy kanał. Jedyną wadą takiego rozwiązania jest spadek wydajności stacji, ale z uwagi na mniejszy obszar obejmowany zasięgiem stacji jest on najczęściej w zupełności wystarczający. W standardzie MiMo 2x2 całkowita wydajność stacji na poziomie radiowym to 32,5Mbit/s, a dla kanału o szerokości 10MHz to już 65Mbit/s czyli więcej niż w standardzie 802.11a. Oczywiście możemy w tym przypadku, jeżeli w danym obszarze obejmowanym sygnałem z anteny panelowej i zajdzie taka potrzeba zwiększyć pasmo i zastosować kanał o szerokości 10MHz czy nawet 20MHz. Takie podejście do budowy sieci w topologii punkt- wielopunkt jest najbardziej efektywnym z punktu widzenia wykorzystania wolnego pasma. Zalety stosowania kanału o mniejszych szerokościach niż 20MHz przedstawia poniższa ilustracja: W systemach cyfrowych takich jakich są urządzenia WLAN moc 1 W promieniowania zawiera się w polu prostokąta, gdzie szerokość kanału jest powiązana z wartością - poziomem sygnału radiowego. Przy zmianie szerokości kanału na 10MHz i nie zmienionej mocy promieniowania, która dalej pozostaje na poziomie 1W zwiększa – rośnie nam poziom sygnału radiowego. Przy dalszym zmniejszaniu szerokości kanału poziom sygnału radiowego rośnie jeszcze bardziej. Tak więc przy szerokości kanału 5MHz sygnał radiowy zwiększa się o 3-4 dB co daje nam „zwiększony” zysk anteny na poziomie 18-19dB w porównaniu z kanałem standardowym 20MHz. Oczywiście nominalnie zysk anteny się nie zmienia, ale w wyniku skupienia energii promieniowanej w zawężonym kanale zwiększa się poziom sygnału radiowego, a w konsekwencji zwiększa się stosunek sygnał/szum, co odpowiada matematycznemu zwiększeniu zysku anteny. Lepszy stosunek sygnał szum poprzez zmniejszenie szerokości kanału to duża odporność na zakłócenia pochodzące z innych sieci. Dużą zaletą zmiany filozofii w podejściu do budowy sieci w topologii punkt – wielopunkt w oparciu o anteny panelowe jest wzajemne zachodzenie się obszarów obejmowanych zasięgiem z poszczególnych anten. Copyright by WiNET 2011 3 ul. Kresowa 30 62-800 KALISZ tel./ fax: (62)-502 45 26 www.winet.com.pl [email protected] Dzięki temu dla danej stacji odbiorczej mamy do dyspozycji dwie różne częstotliwości, co w wolnym paśmie ma w wielu przypadkach kluczowe znaczenie dla zapewnienia idealnej jakości transmisji radiowej. W urządzeniach OSBRiDGE takie zachodzenie się obszarów promieniowania można wykorzystać w dodatkowy sposób. W trybie Access Point czy Base Station oprócz głównej nazwy stacji tzw. SSID, w ustawieniach zaawansowanych mamy do dyspozycji funkcje VAP SSID, co daje możliwość wpisywania głównych nazw SSID z sąsiednich stacji. Takie rozwiązanie daje dużą zaletę ponieważ do takiej stacji bazowej mogą się podłączać klienckie stacje radiowe o różnych głównych SSID. Decyzje do której stacji ma się podłączać dana stacja Kliencka decyduje wówczas lista autoryzacji adresów MAC dostępna w każdej stacji bazowej. Taka konfiguracja jest szczególnie korzystna, gdy dany klient radiowy ma gorszą jakość transmisji połączony z główną stacją pracującą na danej częstotliwości, wówczas możemy w łatwy i bezpieczny sposób przełączyć go na inną stacje bazową bez konieczności logowania się na stacje kliencką. Z uwagi na fakt, że w opisywanej sytuacji wykorzystujemy oddzielne urządzenia dla obsługi każdego obszaru możliwe jest wykorzystywanie bez żadnego problemu sąsiednich kanałów czyli tzw. nadawania „kanał w kanał” Reasumując aby budowana stacja bazowa w konfiguracji punkt – wielopunkt zapewniała dużą odporność na zakłócenia należy: - budować stacje z wykorzystaniem urządzeń z wbudowana antena panelową, - wykorzystywać kanały o mniejszej szerokości niż standardowy 20MHz, - uruchamiać stacje z wykorzystaniem transmisji TDMA – Polling Base, AirMAX. Copyright by WiNET 2011 4
