vaspvort
Ночной дозор
Команда форума
Модератор
ПРОВЕРЕННЫЙ ПРОДАВЕЦ
Private Club
Старожил
Migalki Club
Меценат💎
Использовать Wi-Fi не по назначению – любимая забава всех радиоинженеров и части производителей оборудования. Судите сами: беспроводной протокол создавали для подключения ноутбуков и КПК в рамках дома или офиса. Предполагалось, что трафик через точку доступа будет ходить по инициативе человека.
ОК, появился IoT и к ноутам присоединились еще умные чайники, холодильники и счетчики. Человек из этой схемы выпал, но сама концепция не поменялась: точка доступа собирает потребителей в рамках своего/соседнего/соседнего с соседним помещений.
Однако, и этого оказалось мало. Появилась идея – а можно ли с помощью Wi-Fi дотянуть беспроводной линк не в соседнюю комнату, а, например, в гараж под окном? Или вообще в соседний поселок? И знаете, оказалось, что можно!
Знакомьтесь, радиомост. 50 км одним пролетом без проводов на обычном 802.11. Как это вообще работает?
В этой статье обсудим использование радиомостов, технические нюансы и практические лайфхаки. Почему так важна первая зона Френеля, зачем отключать ACK, как учесть радиус кривизны Земли и почему Роскомнадзор мостам такой же враг, как растущие деревья в лесу?
С точки зрения стандарта 802.11 это тот же самый Wi-Fi: те же частоты, те же технологии. Стоя близко, можно зацепиться за точку смартфоном. Но целевая схема другая: антенна на горизонте.
Исторически длинные Wi-Fi-линки стали появляться в конце 90-х - начале 2000-х, когда 802.11b в полосе 2,4 ГГц внезапно оказался доступен любому студенту с паяльником и старой спутниковой тарелкой. Это привело к появлению целой культуры самодельных антенн и общественных сетей в Африке, Латинской Америке и сельских регионах Европы. Именно там родились первые очень длинные Wi-Fi радиомосты, о которых позже писали в научных работах и отчетах проектов вроде Tegola и сетей rural Wi-Fi.
Эти эксперименты привели к рождению решений как бытового, так и операторского класса. Их стали производить массово и некоторые фирмы даже сделали себе на них имя. В первую очередь речь про американскую Ubiquiti, чьи решения стали де-факто стандартом отрасли.
Так как вообще Wi-Fi сигнал при штатной мощности передатчика в 100 мВт умудряются отправить на десятки километров?
Представьте себе лампочку под потолком: она освещает всю комнату, но на улицу через окно уже не достанет. Такая антенна хороша, когда вокруг много клиентов со всех сторон - смартфоны, ноутбуки, датчики IoT - и расстояния измеряются десятками метров. Но из-за этого энергия размазана по большой площади, дальность получается ограниченной, да и шума/помех она ловит тоже со всех сторон.
Направленная антенна работает как фонарик: она собирает энергию в относительно узкий луч и подсвечивает только в одну сторону. В результате, при той же самой выходной мощности радиомодуля, сигнал в этом направлении получается сильнее, а все, что сбоку и сзади, почти не освещается. Для радиомостов это то, что надо: нам не нужно «светить» на все окрестные дома, нам важно добить до конкретной точки на горизонте. Направленная антенна одновременно увеличивает эффективную дальность и уменьшает уровень принимаемых помех из эфира, потому что «светит» узким лучом.
Когда в разговорах про радиомосты звучит слово «тарелка», почти всегда имеется в виду параболическая антенна. Это как спутниковая тарелка для телевидения: металлический (или композитный) отражатель в виде параболы и маленький облучатель в фокусе. Вся энергия, приходящая на поверхность тарелки, отражается и собирается в одной точке, а при передаче - наоборот: маленький облучатель «светит» на отражатель, а тот формирует очень узкий, плотный луч. Отсюда высокий коэффициент усиления и очень узкая диаграмма направленности. К примеру, для Wi-Fi в 5 ГГц типичные «тарелки» дают 23–30 dBi коэффициента и ширину луча в несколько градусов.
Плюсы очевидны - дальность, устойчивость к помехам. Минусы тоже есть. Большая «парусность» на ветру требует жесткой мачты/башни/крепления. Кроме того, параболические антенны максимально точно юстируют, то есть настраивают их положение. Если речь идет о линке на десятки километров, без тарелок обычно не обойтись.
Я думаю, что после этого объяснения стало понятно, как слабенький Wi-Fi умудряются отправлять так далеко. Секрет в антеннах. А вот дальше начинаются проблемы. Их много, но основных пять: Френель, радиус кривизны Земли, ACK, изменяющаяся среда и регуляторика.
Радиомост от Ubiquiti с параболической антенной
Между антеннами существует так называемая первая зона Френеля. Грубо говоря это объем в виде вытянутого эллипсоида вдоль линии между антеннами. Работает это так.
Передатчик излучает волны в направлении приемника. Некоторые попадают непосредственно на приемник (прямой луч), а другие приходят после отражения от поверхностей на пути следования сигнала (непрямые лучи).
Такие непрямые лучи проходят более длинный путь, что означает, что их фазовый угол смещается по сравнению с прямым лучом. Всякий раз, когда фазовый угол смещается на половину длины волны, возникает деструктивная интерференция, то есть сигналы гасятся.
Чтобы избежать вредного воздействия непрямых лучей, необходимо, чтобы не менее 60% первой зоны Френеля оставалось свободным от препятствий. Рекомендуемое значение - 80%. Первая зона Френеля как раз показывает, то пространство, где не должно быть посторонних предметов.
Я не буду утомлять вас формулами и лучше порекомендую вот этот калькулятор, который помогает сделать расчет. Как видим, при частоте в 5 ГГц и длине линка 10 км необходимо обеспечить 12,25 метра «вертикальной чистоты» вокруг луча по центру.
Теперь вдумайтесь. Вы устанавливаете мост на 10 километров в городе. И вы должны оказаться на 12,25 метра выше среднего рельефа! То есть если город состоит из 10-этажных зданий, вам нужно оказаться на три-четыре этажа выше. При этом на вашей трассе не должно быть никаких мачт, конструкций и прочего хлама, который создаст вам проблемы. Только в этом случае линк у вас заведется как надо.
На практике Френелем часто пренебрегают, так как не всегда физически возможно его обеспечить. Потому скорости и расстояния реальных радиомостов (особенно в городе) далеки от расчетных.
Черный эллипс - это и есть первая зона Френеля
Радиус кривизны Земли
Земля, внезапно, круглая. И это реальная проблема на длинных пролетах. Кстати, именно благодаря этой проблеме я не встречал среди радиоинженеров ни одного приверженца теории плоской Земли. Ибо глупо верить в плоскую поверхность, когда ты сам видишь уходящий вниз горизонт.
В чем суть? Если вы проводите воображаемую прямую линию между двумя антеннами, сама поверхность Земли под этой линией как бы «выпирает вверх». Пока расстояние маленькое - десятки, максимум сотни метров - этим можно пренебречь. Линия идет практически параллельно земле.
Но как только вы начинаете строить радиомост на 10–20–50 км, становится важно:
h - на сколько метров «выступает» Земля посередине трассы,
d - расстояние между антеннами в километрах.
Примеры:
Добавляем сюда наш предыдущий опыт про зону Френеля и геометрию мачт/башен (они уже не параллельны друг другу, ибо стоят не на прямой линии) и оказывается, что длинный радиолинк требует действительно серьезных антенно-мачтовых сооружений.
Да, есть. И имя этим проблемам ACK.
Любой unicast-кадр в Wi-Fi должен быть подтвержден коротким кадром ACK (acknowledgement). Логика простая:
Вмешивается физика.
Радиоволна летит со скоростью света. Грубо оценим, сколько времени нужно кадру, чтобы слетать по трассе сигнала:
Хороший пример быстро изменяющейся среды - линк над озером. На самом деле, это не пример, а проклятье радиоинженера.
Потому что над водой среда живет своей жизнью. Если сильно упростить: меняющиеся условия (температура, влажность, время суток) могут влиять на прохождение радиолинка над водой, но чаще это выражается не в драматических «работает/не работает», а в плавном «то лучше, то хуже».
Над водой часто возникает выраженный градиент температуры и влажности: днем поверхность прогревается, ночью остывает, появляются слои воздуха с разной плотностью. Радиоволна в сантиметровом диапазоне (2,4 и 5 ГГц) в такой ситуации не просто «летит по прямой», а немного изгибается (рефракция).
Иногда это преподносит сюрпризы в виде нестабильного уровня сигнала. Отдельная история - многолучевость: зеркало озера работает как очень хороший отражатель. Летом, когда вода теплая и воздух над ней тоже, отраженный луч может активно мешать основному, и вы видите на графиках то небольшие провалы по уровню, то всплески ошибок. Классика интерференции.
При этом сама по себе температура как число (10 °C или 25 °C) не «гасит» сигнал напрямую, ей важен именно перепад и связанный с ним профиль атмосферы. Так что радиомост над озером - вполне рабочая идея. Но к нему надо относиться как к живому: проверять поведение в разное время суток и сезоны, оставлять запас по уровню и не удивляться, если зимой все идеально, а в жаркий безветренный вечер линк вдруг начинает «дышать».
Пример медленно-изменяющейся среды - это лес или город. Лес растет и в этом проблема. Да, за месяц он нам в первую зону Френеля не залезет, но линки часто поднимают на года. А вот за этот срок верхушки деревьев уже могут создать нам те самые непрямые лучи и проблемы в виде интерференции.
Что же до города, то классический анекдот “на линии нашего радиомоста неожиданно построили дом” совсем не анекдот, когда у вас больше тысячи линков в пределах города-миллионника. Там постоянно что-то строят. И если дом еще будет появляться постепенно, то башенный кран соберут махом. И по закону Мерфи он окажется точно-точно на линии между двумя вашими точками.
Регуляторика
Преодолев все технические ограничения, мы можем столкнуться еще с одним. Правовым.
Почему-то многие считают, что Wi-Fi сам по себе не нарушает закон и его можно использовать как хочется. На деле у него есть вполне жесткие ограничения.
Например, диапазоны 2,4 и 5 ГГц безлицензионные очень условно.
Для 2,4 ГГц (2400–2483,5 МГц) в России действует классическая модель устройств малого радиуса действия (УМРД). Согласно решениям ГКРЧ и разъяснениям Роскомнадзора / Минсвязи:
Если в 2,4 ГГц еще как-то можно спрятаться, то в 5 ГГц все еще строже - без РИЧ лучше даже не соваться в outdoor.
По опыту - Радиочастотный Центр обожает в конце квартала добивать планы, садиться в машину и искать нелегальные радиомосты на 5 ГГц. Это легко и всегда найдется. Дальше протокол и штраф. Практика сильно разнится от региона к региону, но играть с подобным сильно не рекомендую.
Радиоусловия
Выделю их отдельным пунктом, но по опыту - это самое сложное при расчетах радиомостов. Ибо предположить где какая помеха зазвенит мы не можем от слова вообще, особенно в городе.
Хорошо релейщикам, которые сидят на выделенных частотах и любая помеха для них решается жалобой в Радиочастотный Центр.
Нам тяжелее. С нами за эфир конкурируют тысячи Wi-Fi роутеров и устройств-абонентов. А также все те, кому комфортно работать в условно-свободном диапазоне. Какая-нибудь китайская радионяня может положить весь эфир в подъезде и дотянуться до нашего моста за окном.
Если у нас есть РИЧ, то мы тоже можем пожаловаться в РЦ. Но… Вы же понимаете, что тысячи наших легальных и не очень конкурентов за эфир не переловить.
Если брать по максимуму, то тут у нас абсолютный рекорд, зафиксированный в Книге Гиннесса - линк на 382 км в Андах. Исследователь Эрманно Пьетроземоли протянул 802.11-соединение между двумя вершинами в Венесуэле и получил около 3 Мбит/с на дистанции 382 км. Надо понимать, что это правда рекорд и что вершины Анд оказались идеальными телекоммуникационными башнями.
Таким же неземным выглядит проект Ubiquiti между Сардинией и материком на airFiber AF-5X. Там выжали 356 Мбит/с на 304 км. Такое возможно, да. С другой стороны, этот линк - часть рекламной кампании Ubiquiti, скорость пишут “до 356 Мбит/с” (т.е. в пиковом значении). И для подвеса там тоже используют горы: линк идет между Монте Амиата в Тоскане и Монте Лимбаро на Сардинии. Можете оценить трассу по фото ниже.
Телекоммуникационная площадка Монте Лимбаро, Сардиния
В реальности же надо держать в уме три вещи:
Скорость будет зависеть от стандарта, который используется, от радиоусловий, длины трассы, оборудования и мощности передатчика. Тут разбег будет от одного-двух до нескольких сотен мегабит в секунду.
Скромный трудяга loco M5
В заключении хотелось бы ответить на еще один вопрос, который прямо таки висит в воздухе. А кто и для чего использует радиомосты?
Если не брать отдельные частные случаи, когда мосты используют в качестве радиоудлинителей (там речь про сотни метров, например, сигнал с квартиры в гараж спустить) то главные потребители - это провайдеры Интернета.
Есть целые операторы, которые целиком строят свой бизнес на радиолинках, доставая сигналами туда, куда кабель затянуть сложно. Или дорого.
Провайдеры бывают разные. Кто-то получает на свои каналы РИЧ и делает все необходимые документы, кто-то живет в формате “Пионер-нета”, т.е. пока не поймают.
Это создает в эфире еще больше хаоса, приводит туда устройства сильно мощнее 100 мВт и часто нарушает самые элементарные принципы построения беспроводных сетей. Так что радиомосты в текущей ситуации - скорее зло, нежели подспорье. И тем не менее их рынок существует и схлопываться не собирается. Что ж, пусть будут и такие.
Источник
ОК, появился IoT и к ноутам присоединились еще умные чайники, холодильники и счетчики. Человек из этой схемы выпал, но сама концепция не поменялась: точка доступа собирает потребителей в рамках своего/соседнего/соседнего с соседним помещений.
Однако, и этого оказалось мало. Появилась идея – а можно ли с помощью Wi-Fi дотянуть беспроводной линк не в соседнюю комнату, а, например, в гараж под окном? Или вообще в соседний поселок? И знаете, оказалось, что можно!
Знакомьтесь, радиомост. 50 км одним пролетом без проводов на обычном 802.11. Как это вообще работает?
В этой статье обсудим использование радиомостов, технические нюансы и практические лайфхаки. Почему так важна первая зона Френеля, зачем отключать ACK, как учесть радиус кривизны Земли и почему Роскомнадзор мостам такой же враг, как растущие деревья в лесу?
Мечты за горизонтом
Если сильно упростить, Wi-Fi радиомост - это две точки доступа, которые смотрят друг на друга узконаправленными антеннами и имитируют обычный «провод», только по воздуху.С точки зрения стандарта 802.11 это тот же самый Wi-Fi: те же частоты, те же технологии. Стоя близко, можно зацепиться за точку смартфоном. Но целевая схема другая: антенна на горизонте.
Исторически длинные Wi-Fi-линки стали появляться в конце 90-х - начале 2000-х, когда 802.11b в полосе 2,4 ГГц внезапно оказался доступен любому студенту с паяльником и старой спутниковой тарелкой. Это привело к появлению целой культуры самодельных антенн и общественных сетей в Африке, Латинской Америке и сельских регионах Европы. Именно там родились первые очень длинные Wi-Fi радиомосты, о которых позже писали в научных работах и отчетах проектов вроде Tegola и сетей rural Wi-Fi.
Эти эксперименты привели к рождению решений как бытового, так и операторского класса. Их стали производить массово и некоторые фирмы даже сделали себе на них имя. В первую очередь речь про американскую Ubiquiti, чьи решения стали де-факто стандартом отрасли.
Так как вообще Wi-Fi сигнал при штатной мощности передатчика в 100 мВт умудряются отправить на десятки километров?
Немного про антенны
Антенны бывают всенаправленные и направленные. Всенаправленная антенна - это то, что обычно торчит «палочкой» из роутера. Она старается светить более-менее равномерно во все стороны.Представьте себе лампочку под потолком: она освещает всю комнату, но на улицу через окно уже не достанет. Такая антенна хороша, когда вокруг много клиентов со всех сторон - смартфоны, ноутбуки, датчики IoT - и расстояния измеряются десятками метров. Но из-за этого энергия размазана по большой площади, дальность получается ограниченной, да и шума/помех она ловит тоже со всех сторон.
Направленная антенна работает как фонарик: она собирает энергию в относительно узкий луч и подсвечивает только в одну сторону. В результате, при той же самой выходной мощности радиомодуля, сигнал в этом направлении получается сильнее, а все, что сбоку и сзади, почти не освещается. Для радиомостов это то, что надо: нам не нужно «светить» на все окрестные дома, нам важно добить до конкретной точки на горизонте. Направленная антенна одновременно увеличивает эффективную дальность и уменьшает уровень принимаемых помех из эфира, потому что «светит» узким лучом.
Когда в разговорах про радиомосты звучит слово «тарелка», почти всегда имеется в виду параболическая антенна. Это как спутниковая тарелка для телевидения: металлический (или композитный) отражатель в виде параболы и маленький облучатель в фокусе. Вся энергия, приходящая на поверхность тарелки, отражается и собирается в одной точке, а при передаче - наоборот: маленький облучатель «светит» на отражатель, а тот формирует очень узкий, плотный луч. Отсюда высокий коэффициент усиления и очень узкая диаграмма направленности. К примеру, для Wi-Fi в 5 ГГц типичные «тарелки» дают 23–30 dBi коэффициента и ширину луча в несколько градусов.
Плюсы очевидны - дальность, устойчивость к помехам. Минусы тоже есть. Большая «парусность» на ветру требует жесткой мачты/башни/крепления. Кроме того, параболические антенны максимально точно юстируют, то есть настраивают их положение. Если речь идет о линке на десятки километров, без тарелок обычно не обойтись.
Я думаю, что после этого объяснения стало понятно, как слабенький Wi-Fi умудряются отправлять так далеко. Секрет в антеннах. А вот дальше начинаются проблемы. Их много, но основных пять: Френель, радиус кривизны Земли, ACK, изменяющаяся среда и регуляторика.
Радиомост от Ubiquiti с параболической антенной
Кругленький Френель
Первая ловушка для начинающих «мостостроителей» - прямая видимость. Кажется, что если две точки видят друг друга, то со связью проблем быть не может. Это заблуждение.Между антеннами существует так называемая первая зона Френеля. Грубо говоря это объем в виде вытянутого эллипсоида вдоль линии между антеннами. Работает это так.
Передатчик излучает волны в направлении приемника. Некоторые попадают непосредственно на приемник (прямой луч), а другие приходят после отражения от поверхностей на пути следования сигнала (непрямые лучи).
Такие непрямые лучи проходят более длинный путь, что означает, что их фазовый угол смещается по сравнению с прямым лучом. Всякий раз, когда фазовый угол смещается на половину длины волны, возникает деструктивная интерференция, то есть сигналы гасятся.
Чтобы избежать вредного воздействия непрямых лучей, необходимо, чтобы не менее 60% первой зоны Френеля оставалось свободным от препятствий. Рекомендуемое значение - 80%. Первая зона Френеля как раз показывает, то пространство, где не должно быть посторонних предметов.
Я не буду утомлять вас формулами и лучше порекомендую вот этот калькулятор, который помогает сделать расчет. Как видим, при частоте в 5 ГГц и длине линка 10 км необходимо обеспечить 12,25 метра «вертикальной чистоты» вокруг луча по центру.
Теперь вдумайтесь. Вы устанавливаете мост на 10 километров в городе. И вы должны оказаться на 12,25 метра выше среднего рельефа! То есть если город состоит из 10-этажных зданий, вам нужно оказаться на три-четыре этажа выше. При этом на вашей трассе не должно быть никаких мачт, конструкций и прочего хлама, который создаст вам проблемы. Только в этом случае линк у вас заведется как надо.
На практике Френелем часто пренебрегают, так как не всегда физически возможно его обеспечить. Потому скорости и расстояния реальных радиомостов (особенно в городе) далеки от расчетных.
Черный эллипс - это и есть первая зона Френеля
Радиус кривизны Земли
Земля, внезапно, круглая. И это реальная проблема на длинных пролетах. Кстати, именно благодаря этой проблеме я не встречал среди радиоинженеров ни одного приверженца теории плоской Земли. Ибо глупо верить в плоскую поверхность, когда ты сам видишь уходящий вниз горизонт.
В чем суть? Если вы проводите воображаемую прямую линию между двумя антеннами, сама поверхность Земли под этой линией как бы «выпирает вверх». Пока расстояние маленькое - десятки, максимум сотни метров - этим можно пренебречь. Линия идет практически параллельно земле.
Но как только вы начинаете строить радиомост на 10–20–50 км, становится важно:
- По середине трассы земля оказывается ближе к прямой линии между антеннами, чем у концов.
- Если антенны низко, эта прямая линия начинает пересекать землю - и никакой «прямой видимости» на самом деле нет.
h - на сколько метров «выступает» Земля посередине трассы,
d - расстояние между антеннами в километрах.
Примеры:
- 10 км ≈ 2 м
- 20 км ≈ 8 м
- 30 км ≈ 18 м
- 50 км ≈ 50 м
Добавляем сюда наш предыдущий опыт про зону Френеля и геометрию мачт/башен (они уже не параллельны друг другу, ибо стоят не на прямой линии) и оказывается, что длинный радиолинк требует действительно серьезных антенно-мачтовых сооружений.
Проклятие подтверждения
Но и это еще не все. Как мы помним, Wi-Fi вообще-то не создавался для связи на десятки километров. И в самой технологии, наверняка, есть какие-то проблемы, которые не заметны на небольших расстояниях, но сильно выпирают на длинных дистанциях.Да, есть. И имя этим проблемам ACK.
Любой unicast-кадр в Wi-Fi должен быть подтвержден коротким кадром ACK (acknowledgement). Логика простая:
- Передатчик шлет кадр.
- Ждет строго ограниченное время.
- Если за это время не пришел ACK - считает кадр потерянным и шлет заново.
Вмешивается физика.
Радиоволна летит со скоростью света. Грубо оценим, сколько времени нужно кадру, чтобы слетать по трассе сигнала:
- Скорость распространения радиосигнала ≈ 3·10⁸ м/с.
- 1 км туда-обратно - это около 6,7 мкс.
- 10 км туда-обратно - уже 67 мкс;
- 50 км туда-обратно - примерно 335 мкс.
Не дыши на нее!
Изменяющаяся среда - еще один враг радиомостов. И тут среда может меняться в двух вариациях - быстро и медленно.Хороший пример быстро изменяющейся среды - линк над озером. На самом деле, это не пример, а проклятье радиоинженера.
Потому что над водой среда живет своей жизнью. Если сильно упростить: меняющиеся условия (температура, влажность, время суток) могут влиять на прохождение радиолинка над водой, но чаще это выражается не в драматических «работает/не работает», а в плавном «то лучше, то хуже».
Над водой часто возникает выраженный градиент температуры и влажности: днем поверхность прогревается, ночью остывает, появляются слои воздуха с разной плотностью. Радиоволна в сантиметровом диапазоне (2,4 и 5 ГГц) в такой ситуации не просто «летит по прямой», а немного изгибается (рефракция).
Иногда это преподносит сюрпризы в виде нестабильного уровня сигнала. Отдельная история - многолучевость: зеркало озера работает как очень хороший отражатель. Летом, когда вода теплая и воздух над ней тоже, отраженный луч может активно мешать основному, и вы видите на графиках то небольшие провалы по уровню, то всплески ошибок. Классика интерференции.
При этом сама по себе температура как число (10 °C или 25 °C) не «гасит» сигнал напрямую, ей важен именно перепад и связанный с ним профиль атмосферы. Так что радиомост над озером - вполне рабочая идея. Но к нему надо относиться как к живому: проверять поведение в разное время суток и сезоны, оставлять запас по уровню и не удивляться, если зимой все идеально, а в жаркий безветренный вечер линк вдруг начинает «дышать».
Пример медленно-изменяющейся среды - это лес или город. Лес растет и в этом проблема. Да, за месяц он нам в первую зону Френеля не залезет, но линки часто поднимают на года. А вот за этот срок верхушки деревьев уже могут создать нам те самые непрямые лучи и проблемы в виде интерференции.
Что же до города, то классический анекдот “на линии нашего радиомоста неожиданно построили дом” совсем не анекдот, когда у вас больше тысячи линков в пределах города-миллионника. Там постоянно что-то строят. И если дом еще будет появляться постепенно, то башенный кран соберут махом. И по закону Мерфи он окажется точно-точно на линии между двумя вашими точками.
Регуляторика
Преодолев все технические ограничения, мы можем столкнуться еще с одним. Правовым.
Почему-то многие считают, что Wi-Fi сам по себе не нарушает закон и его можно использовать как хочется. На деле у него есть вполне жесткие ограничения.
Например, диапазоны 2,4 и 5 ГГц безлицензионные очень условно.
Для 2,4 ГГц (2400–2483,5 МГц) в России действует классическая модель устройств малого радиуса действия (УМРД). Согласно решениям ГКРЧ и разъяснениям Роскомнадзора / Минсвязи:
- Оборудование Wi-Fi (802.11 b/g/n/ax), работающее в полосе 2400–2483,5 МГц, допускается к использованию без оформления отдельных решений ГКРЧ и без регистрации, при условии, что эффективная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) не более 100 мВт, соблюдается ограничение по спектральной плотности и ряду других параметров.
- Для уличных сетей дополнительно накладываются ограничения по высоте подвеса (например, до 10 м для режима УМРД) и ЭИИМ.
- 100 мВт - это 20 дБм.
- Плюс 24 dBi антенна - уже 44 дБм ЭИИМ.
- А это сильно выше лимита, если говорить именно о нелицензируемых устройствах малого радиуса действия.
- Зарегистрировать РЭС как систему радиодоступа.
- Получить решение ГКРЧ.
- Оформить разрешение на использование частот (РИЧ) и зарегистрировать станции.
Если в 2,4 ГГц еще как-то можно спрятаться, то в 5 ГГц все еще строже - без РИЧ лучше даже не соваться в outdoor.
По опыту - Радиочастотный Центр обожает в конце квартала добивать планы, садиться в машину и искать нелегальные радиомосты на 5 ГГц. Это легко и всегда найдется. Дальше протокол и штраф. Практика сильно разнится от региона к региону, но играть с подобным сильно не рекомендую.
Радиоусловия
Выделю их отдельным пунктом, но по опыту - это самое сложное при расчетах радиомостов. Ибо предположить где какая помеха зазвенит мы не можем от слова вообще, особенно в городе.
Хорошо релейщикам, которые сидят на выделенных частотах и любая помеха для них решается жалобой в Радиочастотный Центр.
Нам тяжелее. С нами за эфир конкурируют тысячи Wi-Fi роутеров и устройств-абонентов. А также все те, кому комфортно работать в условно-свободном диапазоне. Какая-нибудь китайская радионяня может положить весь эфир в подъезде и дотянуться до нашего моста за окном.
Если у нас есть РИЧ, то мы тоже можем пожаловаться в РЦ. Но… Вы же понимаете, что тысячи наших легальных и не очень конкурентов за эфир не переловить.
А 50 км - это вообще реально?
Давайте оставим регуляторику в стороне и снова вернемся к технике. Сколько вообще реально пробить радимостом на основе Wi-Fi и с какой скоростью?Если брать по максимуму, то тут у нас абсолютный рекорд, зафиксированный в Книге Гиннесса - линк на 382 км в Андах. Исследователь Эрманно Пьетроземоли протянул 802.11-соединение между двумя вершинами в Венесуэле и получил около 3 Мбит/с на дистанции 382 км. Надо понимать, что это правда рекорд и что вершины Анд оказались идеальными телекоммуникационными башнями.
Таким же неземным выглядит проект Ubiquiti между Сардинией и материком на airFiber AF-5X. Там выжали 356 Мбит/с на 304 км. Такое возможно, да. С другой стороны, этот линк - часть рекламной кампании Ubiquiti, скорость пишут “до 356 Мбит/с” (т.е. в пиковом значении). И для подвеса там тоже используют горы: линк идет между Монте Амиата в Тоскане и Монте Лимбаро на Сардинии. Можете оценить трассу по фото ниже.
Телекоммуникационная площадка Монте Лимбаро, Сардиния
В реальности же надо держать в уме три вещи:
- Есть радиомосты разных классов. Если Loco M5 от Ubiquiti внешне ничем не отличается от обычной outdoor точки доступа, то airFiber 5U - настоящий монстр, под 20 кг весом. Логично, что эти устройства разных классов и возможности у них разные. Loco M5 худо-бедно сделает два километра, а для airFiber 5U и сто километров возможно.
- Редко кто реально работает на мощности передатчика 100 мВт, если речь идет о дальности. Тот же Ubiquiti PowerBeam M5-400 спокойно разгоняется до 26 дБм, т.е. почти до 400 мВт.
Мы же помним, что по ЭИИМ мы уже все нарушили, гулять так гулять.Конечно, если у вас есть вся разрешительная документация. - Радиомосты используют чаще всего от бедности, либо от экономической нецелесообразности ставить нормальную релейку или тянуть оптику. Потому, часто пренебрегают правилами их установки, сознательно или по незнанию. Грубо - надо мне поднять линк на 2 км и 20 мегабит/сек в городе. Мачты ставить дорого, встаю на крышу зданий. Да, вижу я, что трасса неидеальна и в первую зону Френеля лезет всякое. Но условный PowerBeam M5-400 мне мои потребности за глаза закроет и еще запас оставит.
Скорость будет зависеть от стандарта, который используется, от радиоусловий, длины трассы, оборудования и мощности передатчика. Тут разбег будет от одного-двух до нескольких сотен мегабит в секунду.
Скромный трудяга loco M5
Заключение
Wi-Fi-мосты интересная и очень объемная тема. Я попытался сделать обзор общих принципов их построения, но, конечно, многое не влезло.В заключении хотелось бы ответить на еще один вопрос, который прямо таки висит в воздухе. А кто и для чего использует радиомосты?
Если не брать отдельные частные случаи, когда мосты используют в качестве радиоудлинителей (там речь про сотни метров, например, сигнал с квартиры в гараж спустить) то главные потребители - это провайдеры Интернета.
Есть целые операторы, которые целиком строят свой бизнес на радиолинках, доставая сигналами туда, куда кабель затянуть сложно. Или дорого.
Провайдеры бывают разные. Кто-то получает на свои каналы РИЧ и делает все необходимые документы, кто-то живет в формате “Пионер-нета”, т.е. пока не поймают.
Это создает в эфире еще больше хаоса, приводит туда устройства сильно мощнее 100 мВт и часто нарушает самые элементарные принципы построения беспроводных сетей. Так что радиомосты в текущей ситуации - скорее зло, нежели подспорье. И тем не менее их рынок существует и схлопываться не собирается. Что ж, пусть будут и такие.
Источник
