В настоящее время заметно растет интерес к топологии Mesh Wi-Fi для создания крупных беспроводных сетей. В США и Европе несколько таких сетей уже развернуты и успешно предоставляют услуги. Внедрение технологии Mesh Wi-Fi для внеофисного применения в нашей стране только-только начинает набирать обороты. Несколько крупных российских корпораций проводят в настоящее время испытания данной технологии на своих полигонах. Один из таких проектов реализуется на базе оборудования отечественной компании «Натекс».

Спрос диктует предложение

Примерно год назад у одного из крупнейших российских транспортных предприятий страны OAO «РЖД» возникла потребность в развертывании сетевой инфраструктуры для внутреннего технологического применения. В пределах ограниченной зоны развертывания (в районе железнодорожной станции) такая сеть должна была обеспечить голосовую IP-телефонную связь, доступ к корпоративной сетевой инфраструктуре и базам данных, видеонаблюдение, телемеханику передачу телеметрических данных.

А.А. Лопатин, руководитель проектов компании «Натекс»

На рынке к тому моменту уже был представлен достаточно внушительный спектр мобильных решений зарубежных производителей, отвечающих требованиям поставленной задачи. Однако заказчик, делая ставку на уже имеющийся положительный опыт работы с российским производителем «Натекс», обратился к специалистам этой компании с просьбой предоставить в кратчайшие сроки необходимое сетевое оборудование.

Перед разработчиками «Натекс» встала задача выбрать оптимальную технологию для осуществления заданной цели. «После всестороннего изучения проблемы мы остановили свой выбор на системе класса Mesh Wi-Fi», — рассказывает А. А. Лопатин, руководитель проектов компании «Натекс». Ее особенность заключается в том, что, в отличие от стандартной технологии Wi-Fi, сеть, построенная на базе Mesh Wi-Fi, обеспечивает возможность свободного перемещения абонента между точками доступа, выполняющими роль базовых станций, без обрыва связи».

О проведении испытаний сети Mesh Wi-Fi будет рассказано ниже, а пока рассмотрим особенности применения данной технологии (см. рисунок).

Сеть доступа Mesh Wi-Fi

Основные характеристики Mesh Wi-Fi:

Плюсы и минусы Mesh Wi-Fi

Mesh Wi-Fi позволяет в короткие сроки создать непрерывную зону покрытия для предоставления мобильных услуг широкополосного доступа в городских условиях, в удаленных сельских районах, на предприятиях промышленных и ведомственных структур, и, при необходимости, достаточно быстро перейти к извлечению коммерческой прибыли. Учитывая низкую стоимость маломощных абонентских устройств Wi-Fi без внешних направленных антенн и их повсеместную распространенность, спрос на услуги таких сетей может оказаться достаточно высоким. Практически любой обладатель Wi-Fi адаптера (ноутбука, КПК, смартофона и др.) — потенциальный абонент сети Mesh Wi-Fi.

Mesh Wi-Fi — это полносвязная сеть, где все узлы могут устанавливать беспроводные или проводные соединения друг с другом. Благодаря избыточности числа mesh-соединений сеть способна к самоорганизации: она сама выбирает оптимальные связи, а оставшиеся переводит в резерв. К тому же, такая сеть чрезвычайно живуча: при потере отдельных mesh-соединений она способна быстро самовосстанавливаться.

В настоящее время оборудование Wi-Fi с поддержкой стандартов 802.11a/b/g позволяет организовать беспроводной доступ на реальной скорости до 2 Мбит/c. Комбинация точек доступа и радиомаршрутизаторов Mesh Wi-Fi обеспечивает подключение на реальной скорости до 25 Мбит/с.

Платой за скорость и удобство развертывания сети Wi-Fi является малая зона покрытия — не более 500 м. Это ограничение преодолено в сетях Mesh-Wi-Fi, которые могут обеспечивать равномерность радиочастотного покрытия на большой площади (несколько квадратных километров). Каждый узел такой сети одновременно выполняет функции доступа и реализует mesh-соединения. Для доступа в такую сеть используется диапазон 2,4 ГГц, а для транспорта — диапазон 5,1 — 5,8 ГГц.

Самое, пожалуй, важное достоинство сети Mesh Wi-Fi — это мобильность ее абонентов. В отличие от Wi-Fi технология Mesh Wi-Fi обеспечивает протоколы динамической маршрутизации, а также плавный переход без разрыва связи между зонами обслуживания различных точек доступа (бесшовный handover). Абонентские устройства можно устанавливать даже на транспортные средства, перемещающиеся со скоростью 40-70 км в час.

Данная технология не свободна и от ограничений. Качество передачи речевого сигнала остается приемлемым, если до входа в проводную сеть он проходит не более 3-5 узлов по беспроводной mesh-сети. В противном случае возрастают задержки и снижается общая пропускная способность.

При сравнении с сетями широкополосного доступа, построенными на базе технологий, отличных от mesh, оказывается, что сеть Mesh Wi-Fi требует больше точек входа в проводную сеть. Однако и пропускная способность mesh-сети выше. Выбор Mesh Wi-Fi в качестве основы инфраструктуры беспроводной сети обеспечивает плавную миграцию к технологиям WiMAX, предоставляющим наряду с доступом транспортный уровень передачи трафика.

Технология Mesh Wi-Fi предоставляет широкие возможности применения в общедоступных местах — в Интернет-кафе, гостиницах, аэропортах, на вокзалах. На ее основе могут быть быстро и недорого развернуты технологические и ведомственные сети, поддерживающие передачу голоса, видео и данных. Сети Mesh Wi-Fi отвечают потребностям в обеспечении услуг Интернет коттеджных поселков и удаленных районов и могут оказаться предпочтительным решением для решения задач в медицине, в пожарных, дорожных и прочих муниципальных службах.

Made in Russia

Для решения поставленной задачи специалисты «Натекс» в течение года осуществили разработку собственного решения Nateks Multilink L. В состав системы входят устанавливаемые в узлах сети точки доступа наружного исполнения с возможностью mesh-соединения, поддерживающие стандарты IEE 802.11 a/b/g.

Устройство Nateks Multilink L представляет собой оборудование операторского класса, которое обеспечивает надежное и высокопроизводительное решение по топологии «точка-точка » или «точка — много точек» для публичных зон доступа в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц. Среди особенностей устройства стоит отметить низкие задержки и высокую производительность при нескольких пролетах (hops), динамически расширяемые области покрытия Hot Zone с линейной топологией, устойчивость и высокую производительность при развертывании беспроводной сети в режимах беспроводных мостов и маршрутизаторов, управление полосой пропускания пользователей и высокую масштабируемость платформы.

Устройство поставляется в герметическом корпусе, допускает возможность встраивания модуля обогрева для функционирования в низкотемпературных условиях, оснащено адаптером питания PoE. Оборудование сертифицировано Россвязью.

Вагончик тронется — перрон останется…

Предстартовым этапом выхода системы Nateks Multilink L на широкий рынок стало развертывание на ее базе тестовой сети Mesh Wi-Fi и тестирование в условиях, приближенных к «боевым». Выездные испытания проходили в сентябре 2007 г., на специально построенном для этой цели опытном полигоне, в районе ст.Солнечная Московской железной дороги. Цель проведения испытаний состояла в том, чтобы проверить заявленные функциональные возможности системы Nateks Multilink L с учетом помех, возникающих в естественных условиях функционирования, провести измерения ее технических характеристик, и определить основные параметры работы.

На железнодорожной станции под открытым небом были установлены три базовые точки, обслуживающие несколько стационарных абонентов. Роль передвижного абонента выполнял маневровый локомотив, перемещавшийся в пределах железнодорожной станции.

Испытания проходили в три этапа. Сначала измерения проводились при стационарном положении объекта. При этом фиксировались координаты местоположения, уровень сигнала, скорость передачи данных, уровень потери пакетов, задержки и ряд других.

Затем измерения проводились при подвижном объекте: на локомотиве были установлены антенны, распространяющие сигнал Wi-Fi, а также видеокамера, непрерывно передающая изображение на компьютер дежурного на станции. На данном этапе по утвержденной методике, осуществлялось измерение скорости передачи данных.

И, наконец, была определена реальная зона покрытия. Для выявления крайних точек покрытия использовались переносные IP-телефоны и один IP-телефон, установленный на локомотиве. Участники испытания оценивали качество голосовой связи при звонке на IP-телефон дежурного.

По результатам испытания было установлено:

• Средняя скорость передачи информации от стационарного объекта на подвижный составила 5 Мбит/c, от стационарного объекта на стационарный составила 22 Мбит/c;
• Средняя задержка 20 мс;
• Среднее значение потерь пакетов 2%;
• Максимальная дальность связи — 450 м;
• Реализуемые функции — передача данных (в т.ч. голос, видео), организация IP-телефонной связи c подвижными объектами, беспроводная цифровая транспортная сеть со скоростью 22 Мбит/c;
• Выполнение хэндовера (автоматическая передача соединения между БС без перерыва связи при движении объекта) в пределах зоны радиопокрытия при скоростях движения объекта 40 км/ч.

Из протокола проведенных испытаний: » … требуются дополнительные испытания по приёму/передачи данных с подвижных объектов двигающихся на скорости выше 40 км/ч, до 100-120 км/ч, что не удалось проверить во время данных испытаний.»

Не только для себя

«Уже в процессе разработки системы стало понятно, что задача может быть существенно расширена возможностью применения не только на железной дороге, но, как это принято для существующего стандарта, для различных технологических сетей. А с добавлением функции биллинга она представляет и коммерческий интерес для операторов связи», — поясняет А. А. Лопатин.

Следующим этапом специалисты «Натекс» планируют строительство опытной зоны с целью коммерческого использования. Уже определяется тестовый полигон с четырьмя точками доступа площадью примерно 2 кв. км. Объекты, попадающие в зону покрытия — жилой сектор, нуждающийся в услугах предоставления доступа в Интернет.

«В ближайшей перспективе мы ожидаем увеличение спроса на развертывание инфраструктуры Mesh Wi-Fi со стороны других крупных заказчиков, — комментирует ситуацию на рынке президент группы компаний «Натекс». — У этой технологии достаточно преимуществ для того, чтобы занять уверенные позиции в составе радиооборудования в рамках общей стратегии развития сетей следующего поколения NGN. На основе данного решения мы планируем развивать оперативные виды связи для коммерческих пользователей: любые услуги по организации голосовой цифровой связи, видеонаблюдения, передаче данных, телеметрии, телеуправления и пр.»

В рамках завершившейся в конце ноября выставке ВКСС-2007, на стенде ОАО РЖД на базе оборудования Nateks Multilink L была организована трансляция изображения с опытного полигона в режиме реального времени со стационарного и подвижного (локомотив) объектов.

Е.М. КАРПОВА

Журнал «Вестник связи», №12 2007 г.