Омнидирекционный против точка к точке
В типичной Wi-Fi сети беспроводные точки доступа используют омнидирекционные антенны. Они передают во всех направлениях, позволяя ближайшим устройствам подключаться. Омнидирекционные AP хорошо покрывают окружающую территорию, но плохо справляются на длинных расстояниях. Обычно они покрывают всего несколько сотен футов, и гораздо меньше, если на пути есть стены или препятствия. Дополнительные AP могут расширить покрытие, но диапазон Wi-Fi сети также ограничен слабыми телефонами и ноутбуками, подключающимися к нему.
Для покрытия более длинных расстояний или расширения сети на другое местоположение следует использовать радиостанции точка-точка (PtP) и точка-многоточка (PtMP). Радиостанции PtP и PtMP используют антенны с более высоким усилением и более направленные. Они плохи для широкого покрытия, но гораздо лучше для соединений на длинных расстояниях. Вместо того чтобы передавать на всей территории, они фокусируют свою энергию в одном направлении. Это позволяет им покрывать большие расстояния, чем омнидирекционные антенны.
Невозможно рассказать все о радиостанциях PtP и PtMP в одном посте. Это введение сосредоточено на основах. В будущих частях этого руководства мы расскажем о планировании связи, настройке, установке и обслуживании. Сначала нам нужно разобраться с основами радиостанций PtP и PtMP, объяснить множество продуктовых линий Ubiquiti и рассмотреть, какие частоты и модели рассматривать. Это руководство не разработает вашу сеть за вас, но оно должно помочь вам понять, как разработать свою собственную.
Важность радиостанций PTP и PTMP.
Радиостанции PtP и PtMP создают мост между Site A и Site B, обеспечивая передачу данных туда и обратно. В самом простом понимании их можно представить как беспроводной кабель. Более точное описание - это прозрачный слой 2 беспроводного Ethernet-моста. Они преобразуют Ethernet в беспроводной сигнал и беспроводной сигнал в Ethernet. Основная задача радиостанций - передача трафика и обеспечение надежной отправки и получения битов.
Некоторые радиостанции предлагают основные функции маршрутизации, NAT или межсетевого экрана, но обычно другое оборудование контролирует сети и устройства, подключенные к ним. Если вы хотите разделить и ограничить трафик, вам потребуется добавить специализированный маршрутизатор или межсетевой экран. Это лучший способ предотвратить нежелательный доступ к устройствам с любой стороны сети PtP или PtMP. В большинстве ситуаций вам понадобится радиостанция для предоставления доступа и маршрутизатор, коммутатор или межсетевой экран для его ограничения.
Омнидирекционные точки доступа имеют очень ограниченный диапазон, но радиостанции PtP и PtMP не так ограничены. Точный диапазон зависит от частоты, выбора радиостанции и антенны, мощности передачи и многих других факторов. С правильным оборудованием можно создать быстрые беспроводные связи на расстоянии нескольких миль.
Есть много аспектов радиостанций PtP и PtMP для рассмотрения. Прежде чем погрузиться в теорию, давайте рассмотрим пример места, где бы использовалась точка-точка беспроводная связь.
Пример сети PtP
В этом примере, Site A имеет подключение к Интернету и некоторое сетевое оборудование внутри. Ethernet-соединение на крыше обеспечивает питание и передачу данных на радиостанцию PtP. Site B также имеет радиостанцию на крыше с Ethernet-подключением для питания и данных. Эти две радиостанции формируют беспроводную связь точка-точка, позволяющую данным передаваться между двумя площадками.
Site A подключен к Интернету через Ethernet. Точка доступа A преобразует это в беспроводной сигнал, который антенна направляет на Site B. Станция B принимает этот сигнал, преобразуя его обратно в Ethernet. Это служит Интернет-соединением для внутреннего беспроводного роутера. Устройства в пределах B подключаются к омнидирекционному Wi-Fi роутеру, в то время как радиосвязь PtP передает данные туда и обратно. Это соединение PtP позволяет пользователям на Site B использовать Интернет-соединение с A. Это также позволяет, по умолчанию, всем устройствам на Site A получать доступ к устройствам на Site B и наоборот.
Для ограничения трафика и предотвращения доступа B к Site A может быть использовано проводное сетевое оборудование внутри A. Распространенным вариантом является создание VLAN для B. Затем, с помощью маршрутизации и правил брандмауэра, вы можете предотвратить общение двух VLAN уровня 2 между собой, при этом позволяя Site B подключаться к Интернету. Вы также можете выборочно разрешить ограниченный доступ к общим ресурсам и многие другие вещи, когда вы контролируете проводную сеть, которая подает соединение PtP.
Если эти два местоположения находятся на расстоянии нескольких сотен футов друг от друга, вместо этого можно использовать Ethernet, оптоволокно или наружные точки доступа, такие как UniFi AC-Mesh. Если они находятся дальше, эти решения менее идеальны. Связь PtP значительно увеличивает возможный диапазон и позволяет подключаться к местам, куда вы не можете провести кабель. В зависимости от используемого оборудования, Site A и Site B могут быть на расстоянии многих миль друг от друга. У Ubiquiti есть множество моделей радио, которые можно использовать в такой конфигурации, но все они будут иметь больший диапазон и высокую пропускную способность, чем подключение их через несколько точек доступа сети mesh.
Базовая станция против AP против станции
Также стоит отметить терминологию, используемую для радио PtP. Связь PtP требует двух радио, оба из которых передают и принимают данные туда и обратно. Эти два радио имеют разные роли. Site A - это точка доступа (AP), а Site B - станция. Разница в том, что AP устанавливает SSID, параметры безопасности, выбор канала и ширину, а также другие аспекты беспроводной сети. AP устанавливает правила, станция присоединяется к сети, настроенной AP. Оборудование на стороне клиента или CPE - это еще один способ обращения к радиостанциям. В сети PtP есть одна станция, но в PtMP их много.
Если у вас есть несколько мест для подключения, сеть PtMP масштабируется лучше, чем несколько отдельных связей PtP. Сеть PtMP покрывает часть окружающей территории, позволяя нескольким радио подключаться обратно к одной точке. Вместо одной AP и одной станции сеть PtMP состоит из базовой станции AP PtMP, которая подключается к нескольким станциям. Большинство радио Ubiquiti могут быть использованы как AP или станции, но вариантов для базовых станций PtMP меньше.
Пример сети PtMP
Мы можем повторить ту же настройку радиостанции из примера PtP выше, но на этот раз добавим Site C, D и E. Каждое дополнительное местоположение требует приемного радио и некоторого оборудования внутри для переподачи с использованием омнидирекциональной точки доступа.
На Site A можно использовать то же интернет-соединение и оборудование для проводной сети, но с другим радио на крыше. Вместо одной точки доступа и одной станции CPE сеть PtMP использует базовую станцию PtMP, которая позволяет подключаться к нескольким станциям или радио CPE. Радио на крыше A - это базовая станция PtMP, такая как LiteAP 120 или LTU Rocket с внешней антенной. Базовая станция AP определяет название беспроводной сети, пароль, канал и другие параметры. Все радио CPE присоединяются к сети, созданной базовой станцией AP A.
Каждая радиосвязь CPE образует беспроводной мост к Site A, позволяя трафику течь в обоих направлениях. Сетевое оборудование внутри A может быть использовано для создания нескольких сетей и ограничения трафика между различными ми и устройствами. Это позволит всем м использовать доступ в Интернет, но предотвратит их соединение друг с другом или с устройствами на других х.
Различия в частотах и прямой видимости
Wi-Fi сети в ваших домах, вероятно, используют 2,4 ГГц и 5 ГГц, являющиеся наиболее распространенными нелицензированными частотами для Wi-Fi. Нелицензированные частоты могут использоваться всеми, при условии соблюдения некоторых правил. Это делает 2,4 ГГц и 5 ГГц полезными, но также активно используемыми в некоторых местах.
В районе с большим количеством Wi-Fi оборудования эти общие частоты могут быстро заполняться. 2,4 ГГц, в частности, известен своим большим уровнем помех из-за всех использований 2,4 ГГц помимо Wi-Fi, включая Bluetooth, Zigbee и микроволновые печи. 2,4 ГГц представляет собой небольшой и очень перегруженный диапазон частот. 5 ГГц предлагает больше пространства для широких каналов, но с ней также быстро могут возникать проблемы с помехами, особенно в районе с множеством радиоустройств поблизости. В местах с большим количеством помех альтернативные частоты, такие как CBRS, 11 ГГц, 24 ГГц или 60 ГГц, могут быть более предпочтительными.
Другой важный аспект, который следует учитывать при выборе частоты, — это прямая видимость. Прямая видимость относится к четкому визуальному пути между двумя радиоустройствами. Если ничего не блокирует путь, это называется чистой линией прямой видимости. Если на пути есть деревья или здания, прямой видимости нет. При ограниченной прямой видимости нижние частоты справляются лучше. 5 ГГц очень чувствительна к преградам на линии прямой видимости. Ветка дерева и несколько листьев могут быть достаточными для снижения производительности или делать связь на 5 ГГц нестабильной.
В линейке радиоустройств PtP и PtMP от Ubiquiti 5 ГГц является наиболее распространенным вариантом. Для соединений с чистой линией прямой видимости они являются хорошим стандартным вариантом. Частоты выше и ниже 5 ГГц имеют разные характеристики, что делает их более подходящими для определенных типов сетей. Также стоит рассмотреть лицензированные варианты.
НЕЛИЦЕНЗИРОВАННЫЕ - 900 МГЦ И 2,4 ГГЦ
Низкая пропускная способность, большая дальность, не требует прямой видимости.
900 МГц и 2,4 ГГц лучше всего использовать для беспроводных соединений, у которых нет прямой видимости, или в районах с деревьями или другими препятствиями. На 2,4 ГГц может быть больше помех, и обе частоты предлагают меньшую пропускную способность, чем 5 ГГц, но они могут обеспечивать связь в ситуациях, где сигнал 5 ГГц не может достичь.
НЕЛИЦЕНЗИРОВАННЫЕ - 5 ГГЦ
Большая пропускная способность, дальний радиус действия, требует прямой видимости.
Беспроводные радиоустройства 5 ГГц без лицензии являются наиболее распространенным вариантом, особенно для недорогих устройств, которые предназначены для обычных случаев использования. Как и 2,4 ГГц, радиоустройства 5 ГГц должны конкурировать за те же частоты, которые используются в домах и бизнесе для обеспечения Wi-Fi связи. Из-за этого каналы 5 ГГц на башне или крыше могут получать много источников помех 5 ГГц. В некоторых ситуациях переход на более высокую или низкую частоту может помочь. Если у вас чистая линия прямой видимости и минимальное количество помех в районе, 5 ГГц является хорошим вариантом.
НЕЛИЦЕНЗИРОВАННЫЕ - 24 И 60 ГГЦ
Очень высокая пропускная способность, короткая дальность, требует прямой видимости.
24 ГГц также называется диапазоном 1,2 см и используется для радиолюбительской радиосвязи и спутникового использования. Радиоустройства 24 ГГц отлично подходят для коротких, но высокопропускных соединений. Соединения на большие расстояния сталкиваются с проблемами из-за атмосферных помех при дожде. Чем короче соединение на 24 ГГц, тем лучше.
60 ГГц аналогичны, находясь в V-диапазоне микроволнового спектра. Американская федеральная комиссия по связи (FCC) выделила диапазон 57 ГГц - 71 ГГц для нелицензированного использования. Этот диапазон используется StarLink, WiGig и некоторыми радиоустройствами PtP и PtMP. Он также используется для mmWave 5G. Обычно mmWave 5G использует частоты между 26 ГГц и 48 ГГц с каналами шириной до 400 МГц, что позволяет обеспечивать очень быстрые соединения на короткие расстояния.
ЛИЦЕНЗИРОВАННЫЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЧАСТОТЫ
CBRS (3,6 ГГц) — Citizens Broadcast Radio Service (Служба радиовещания для граждан) представляет собой спектр на 150 МГц вокруг 3,6 ГГц. В США диапазон 3550 МГц до 3700 МГц доступен для нелицензированного использования. Традиционно это пространство использовалось ВМС США, но недавние изменения в правилах открыли его для нелицензированных и полулицензированных пользователей. CBRS используется гораздо реже, чем частоты 2,4 ГГц или 5 ГГц, что позволяет обеспечивать более чистое соединение. Оборудование, поддерживающее эту частоту, обычно сложнее найти, чем 5 ГГц, и выбор оборудования ограничен.
У Ubiquiti есть старое оборудование, которое работает в спектре CBRS, но модели Rocket M365 и другие модели 365 требуют лицензию. Они не совместимы с новыми правилами для нелицензированного использования, поэтому вам придется рассмотреть оборудование от другого производителя, такого как Cambium.
11 ГГц — 11 ГГц является лицензированной частотой, доступность которой зависит от вашего местного регулятора. В США для связи на 11 ГГц требуется лицензия от американской Федеральной комиссии по связи (FCC). Учитывая стоимость лицензии и оборудования, связи на 11 ГГц имеют более высокую базовую стоимость по сравнению с 5 ГГц, но являются ценными инструментами на перегруженной и шумной вышке. Связи на 11 ГГц являются хорошим вариантом, если у вас много помех на полосе 5 ГГц, но нужен высокопроизводительный обратный канал.
Линейки продукции Ubiquiti для PtP и PtMP
Если вы хотите построить сеть PtP или PtMP с оборудованием Ubiquiti, перед вами множество вариантов. Ubiquiti не всегда четко указывает, какой выбор будет лучшим или какое оборудование идеально подойдет для вас. Даже если вы рассматриваете только основные категории, это длинный список с не всегда четкими границами.
Мы создали сравнительные таблицы для радио PtP и PtMP от Ubiquiti, которые могут помочь разобраться в различиях между многими вариантами. Это также помогает понять линейки продукции и их предназначение.
Распространенное оборудование для PtP
PTP СВЯЗИ ДО 3 МИЛЬ (ДО 5 КМ)
Краткосрочные PtP связи не требуют специализированного оборудования. Большинство радио Ubiquiti PtP с встроенными антеннами способны покрывать это расстояние. Существует множество бюджетных вариантов, включая:
PTP СВЯЗИ МЕЖДУ 3 И 9 МИЛЯМИ (5-15 КМ)
На таком расстоянии выбор радио становится более важным. Обычно вам требуется антенна с большим усилением, и в зависимости от требуемой пропускной способности точка доступа с внешней антенной может быть лучшим выбором. В зависимости от того, где установлены радиостанции и сколько помех вокруг них, можно использовать радиостанции с изоляционными экранами или технологией AirPrism.
PTP СВЯЗИ СВЫШЕ 9 МИЛЬ (БОЛЕЕ 15 КМ)
На такой длине вы хотите точку доступа с внешней антенной. Модель радио и антенн варьируется в зависимости от требований, но некоторые общие варианты:
Общее оборудование PtMP
БАЗОВЫЕ СТАНЦИИ
СТАНЦИИ (CPE)
Станции используются для подключения к базовой станции PtMP AP. Большинство радио Ubiquiti могут быть использованы как CPE в сети PtMP, но некоторые распространенные варианты:
5 GHz: LTU против AirMAX
Большинство радио Ubiquiti на 5 ГГц совместимы друг с другом и используют протокол 802.11 для обеспечения совместимости. Например, любой AirMAX M или AirMAX AC могут быть объединены вместе. Линейка продукции LTU является исключением, так как она не опирается на стандартное сигнализационное устройство 802.11.
Линейка LTU использует собственный и более эффективный метод сигнализации. Ubiquiti утверждает, что это позволяет им достичь лучшей спектральной плотности и большего объема передачи данных на заданной связи. Основной недостаток заключается в том, что радиостанции LTU могут использоваться только с другими радиостанциями LTU, хотя они работают в спектре 5 ГГц, как и другие устройства AirMAX.
LTU Rocket выступает в роли базовой станции, и существуют три варианта CPE: LTU Lite, LTU Long Range и LTU Pro. Мы установили несколько вышек с LTU Rockets и AirFiber 5XHD для связи PtP. Мы используем антенны RF Elements UltraHorn для связи PtP на длинные расстояния и асимметричные рога RF Elements для наших секторных антенн PtMP.
На другом месте мы используем IsoStations в качестве базовых станций PtMP, с NanoBeams в качестве CPE. Мы могли бы легко заменить IsoStation на PrismStation или NanoBeams на другое радио CPE, которое имеет более низкую стоимость или больший коэффициент усиления при необходимости. С LTU вы отказываетесь от этого разнообразия оборудования в пользу более эффективного использования спектра 5 ГГц.