Проверяем работу Wireless Wire Dish на 3 км

Дата: 23.12.2020

Wireless Wire Dish на рынке уже около двух лет и примеров использования на различных расстояниях в сети Интернет предостаточно. Однако работа устройства мало исследовалась на значительных для этого типа оборудования дистанциях, поэтому мы решили построить радиоканал на расстоянии, вдвое превышающем рекомендованное производителем для стабильной работы, а также измерить пропускную способность этого радиоканала.

Немного теории

Под радиоволнами крайне высоких частот — КВЧ или EHF (Extremely High Frequency) — понимают радиоволны с частотами 30-300 ГГц и длиной волны соответственно 10 мм-1 мм. Для обозначения таких радиоволн также применяют термин «миллиметровые волны».

Радиоканалы, построенные с использованием миллиметровых волн, способны обладать полосой пропускания в несколько ГГц, что, в свою очередь, может позволить достичь скоростей передачи данных в несколько Гбит/с даже при использовании простых схем модуляции сигнала. Кроме того, относительно компактная конструкция антенн и их узкая диаграмма направленности позволяет расположить ряд приёмопередающих устройств, работающих в миллиметровом диапазоне на одной и той же частоте, ближе друг другу, чем было бы возможно при использовании более низких частот.

Однако на дальность связи в миллиметровом диапазоне значительное влияние оказывают затухание на молекулах воды, кислорода, а также погодные факторы (рис. 1). На частоте 60 ГГц, например, ослабление достигает 14 дБ/км, что существенно сокращает дальность передачи радиоволн. На частотах выше 100 ГГц начинают сказываться другие эффекты молекулярного поглощения (в том числе на молекулах воды), ограничивающие эффективность распространения сигналов.

Рис. 1 — Поглощение миллиметровых радиоволн в атмосфере

Радиорелейные станции (РРС) в диапазоне радиочастот 60 ГГц служат прежде всего для создания транспортных сетей передачи данных. РРС имеют малую длину пролёта, узконаправленную антенну, обеспечивают высокую скорость передачи данных и эффективно эксплуатируются в условиях плотной городской застройки. Использование радиорелейных станций в РФ на частотах 57-64 ГГц регламентируется решением ГКРЧ от 10.03.2017 г. № 17-40-03.

Для использования внутри закрытых помещений выделен более широкий диапазон частот 57-66 ГГц, что регламентируется решением ГКРЧ № 16-36-03 от 29.02.2016 (используются в стандарте Wi-Fi 802.11ad).

Исходные данные

Изучался радиомост, построенный из двух устройств MikroTik LHG 60G, составляющих комплект MikroTik Wireless Wire Dish, разнесённых друг от друга на расстояние 3120 м в пределах прямой видимости (рис. 2). Их юстировка производилась стандартными методами при использовании входящих в комплект крепления на мачту и инструмента для наведения Aim tool.

Пропускная способность радиоканала определялась с помощью встроенной в RouterOS утилиты Bandwidth Test путём измерения количества трафика, сгенерированного устройством MikroTik RB4011iGS+RM, находящимся за MASTER-устройством LHG 60G, и переданного на устройство RB4011iGS+RM, находящееся за SLAVE-устройством LHG 60G. Версия RouterOS на всём оборудовании MikroTik во время тестов — 6.45.9 (long term). Выполняли односторонний и двухсторонний тесты пропускной способности. Для контроля использовали утилиту iPerf версии 2.0.10, установленную на Ubuntu 18.04.2 LTS, установленную в свою в свою очередь на устройства с платформой Intel D2550/4 ГБайт ОЗУ/ 1х 10/100/1000 Ethernet, которые находились за каждым из RB4011iGS+RM. Конфигурация сетевого соединения между всеми устройствами в терминологии, используемой MikroTik — Bridging (fast path). Размер TCP-пакетов во всех тестах — 1500 байт. Для контроля времени задержек (мс) во время тестов с RB4011iGS+RM, находящимся за MASTER-устройством LHG 60G, посылались ping-пакеты на RB4011iGS+RM, находящимся за SLAVE-устройством LHG 60G.

Рис. 2 — Профиль трассы исследуемого радиоканала

Технические специалисты WMD.RU использовали для проведения тестов «международный» комплект MikroTik Wireless Wire Dish^*. Это означает, что в нём для выбора были доступны радиоканалы с центральными частотами — 58320, 60480, 62640, 64800 и 66000. Ширина канала — 2160 МГц.

^* В российской версии Wireless Wire Dish частоты 64800 и 66000 МГц заблокированы для использования.

Установление связи

При использовании каналов с центральными частотами — 58320, 60480 и 62640 — в заданных условиях не смогли добиться соединения по радио. На частоте 64800 МГц максимальные стабильные показатели — MCS4 при RSSI -60 / -62 (рис. 3).

Рис. 3 — Максимальные характеристики радиосоединения, полученные на частоте 64800 МГц

На частоте 66000 МГц максимальные стабильные показатели — MCS7 при RSSI -62/ -60 (рис. 4).

Рис. 4 — Максимальные характеристики радиосоединения, полученные на при использовании центральной частоты 66000 МГц

Измерения

Наглядные результаты измерений пропускной способности — в Приложении 1.

Средняя полученная величина пропускной способности при двухсторонней приёмопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 64800 МГц — 388 / 388 Мбит/с (Bandwidth Test), 424 / 354 Мбит/с (iPerf) (Приложение 1. Рис. 5 и 6 соответственно).

Средняя полученная величина пропускной способности при двухсторонней приёмопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 66000 МГц — 647 / 585 Мбит/с (Bandwidth Test), 408 / 407 Мбит/с (iPerf). (Приложение 1. Рис. 7 и 8 соответственно).

Cредняя полученная величина пропускной способности при односторонней приёмопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 64800 МГц — 768 Мбит/с (Bandwidth Test), 677 Мбит/с (iPerf). (Приложение 1. Рис. 9 и10 соответственно).

Cредняя полученная величина пропускной способности при односторонней приёмопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 66000 МГц — 942 Мбит/с (Bandwidth Test), 679 Мбит/с (iPerf). (Приложение 1. Рис. 11 и 12 соответственно).

Выводы

Результаты измерений с помощью Bandwidth Test на частоте 66000 МГц, ожидаемо выше, чем на 64000МГц в связи с бОльшими канальными скоростями, полученными на более высокой частоте. Результаты iPerf сходны на обеих частотах, что связано, скорее всего, с ограниченными возможностями процессора платформы Intel.

Итак, были рассмотрены некоторые особенности работы устройства MikroTik Wireless Wire Dish (RBLHGG-60adkit) на расстоянии в два раза большем, чем расстояние, на котором производитель гарантирует нормальную работу. Стабильная работа на такой дальности (3 км) технически возможна только на самых высоких частотах (64800 и 66000 МГц), поддерживаемых устройством, использование которых вне закрытых помещений в нашей стране запрещено. Однако можем порадоваться за пользователей из других стран, в которых эти частоты открыты для свободного использования :)

Приложение 1. Результаты измерения пропускной способности

Рис. 5 — Средняя величина пропускной способности при двухсторонней приемопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 64800 МГц (Bandwidth Test)

Рис. 6 — Средняя величина пропускной способности при двухсторонней приемопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 64800 МГц (iPerf)

Рис. 7 — Средняя величина пропускной способности при двухсторонней приемопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 66000 МГц (Bandwidth Test)

Рис. 8 — Средняя величина пропускной способности при двухсторонней приемопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 66000 МГц (iPerf)

Рис. 9 — Средняя величина пропускной способности при односторонней приемопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 64800 МГц (Bandwidth Test)

Рис. 10 — Средняя величина пропускной способности при односторонней приемопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 64800 МГц (iPerf)

Рис. 11 — Средняя величина пропускной способности при односторонней приемопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 66000 МГц (Bandwidth Test)

Рис. 12 — Средняя величина пропускной способности при односторонней приемопередаче TCP-трафика при 20 соединениях на 66000 МГц (iPerf)