«Многоликие» фиксированные беспроводные системы

Вам когда-нибудь приходилось организовывать связь между несколькими зданиями, расположенными неподалеку друг от друга? Значит, вы представляете, как дорого это стоит: даже когда речь идет о расстоянии всего в несколько километров, за аренду каналов приходится платить десятки тысяч долларов в месяц. Наверное, существует какой-то более экономичный вариант. Если повезет, вы сможете воспользоваться ресурсами местной сети; если же повезет очень сильно, то администрация города или района, в котором находится ваше предприятие, даст вам разрешение на прокладку волоконно-оптических линий связи. Но чаще всего мы сами должны быть кузнецами собственного счастья. И в этом случае стоит обратить внимание на современные фиксированные беспроводные системы, спрос на которые растет быстрыми темпами: согласно прогнозу аналитической компании Visant Strategies, объем рынка беспроводных систем типа «точка–точка» (Point-to-Point — PTP) к 2009 г. достигнет 7 млрд долл., тогда как в 2004 г. он составлял 4 млрд долл.

Мы всегда считали системы PTP весьма перспективными с точки зрения окупаемости вложений. Впервые мы тестировали такие системы в 2002 г., и тогда они в основном представляли собой работающие по стандарту 802.11a радиосредства с направленными антеннами. С тех пор многое изменилось, и сейчас речь идет о микроволновых системах, работающих в лицензируемых и нелицензируемых (в США) частотных диапазонах, а также об оптических системах FSO (Free Space Optical), поставляемых множеством производителей, которые конкурируют между собой на рынке решений для организации локальных соединений. В указанные системы встраивают механизмы QoS (Quality of Service), позволяющие использовать радиоканалы PTP для IP-телефонии и благодаря этому экономить еще больше.

Организации, предъявляющие повышенные требования к надежности работы средств связи, могут задействовать фиксированные беспроводные системы в качестве недорогого варианта резервирования проводных сетей. Этому способствует повышенный уровень информационной безопасности данных систем: большинство производителей реализуют в них функцию шифрования данных, при этом некоторые из них — по стандарту AES (Advanced Encryption Standard).

В лабораторной тиши

В последний раз тестировалиcm фиксированные беспроводные системы летом 2005 г. под открытым небом на территории Флоридского университета. На этот раз испытания средств беспроводной фиксированной связи проводились в Сиракузском университете, в нашей тестовой лаборатории, где для имитации большого расстояния между тестируемыми продуктами мы соединяли эти устройства с помощью переменных и фиксированных аттенюаторов. Конечно, из-за отсутствия физических препятствий в виде деревьев или атмосферных осадков определить, как реальные условия работы беспроводных систем на открытом воздухе влияют на качество связи. Впрочем, исключение влияния экстраординарных факторов окружающей среды упростило поиск неполадок в работе устройств и не позволило их производителям перекладывать вину за проблемы в их работе на мать-природу.

То, что мы увидели, произвело на нас очень хорошее впечатление. В большинстве случаев реальная пропускная способность фиксированных беспроводных систем составляла 70–80% от заявленных производителями максимальных значений скорости передачи данных. Это намного лучше, чем у устройств стандарта 802.11, реальная производительность которых составляет всего-навсего 40–50% от рекламируемой. Последнее связано в основном с большими накладными расходами в работе коммуникационных протоколов, предусмотренных названным стандартом. Системы, которые мы испытывали, продемонстрировали разную скорость передачи данных — от 23,5 до 277,5 Мбит/с.

Поскольку протестированные продукты способны передавать трафик виртуальных ЛВС (ВЛВС) стандарта 802.1Q, заказчики могут использовать их для охвата своими ВЛВС других зданий (при организации связи главного офиса с филиальными) или для обособления сетей филиалов в рамках ВЛВС.

Даешь экономию затрат!

Мы всегда знали, что системы фиксированной беспроводной связи при правильной их реализации окупаются очень быстро. Расходы на них зависят от требований, предъявляемых пользователями к системе. Простой канал пропускной способностью 15–20 Мбит/с, который реализован с помощью двух беспроводных точек доступа, работающих в режиме моста и подключенных к направленным антеннам, может стоить 1500 долл. Канал на базе антенн с высоким коэффициентом усиления и специализированных радиосредств пропускной способностью в нескольких сот мегабитов в секунду обойдется в 20 тыс долл. Дальность связи теоретически может достигать 50 км, но при протяженности канала свыше нескольких километров возможно ухудшение его характеристик.

Затраты на организацию каналов связи в городах очень разные и зависят от региона и расположения зданий. Так, нью-йоркский оператор Optimum LightPath в рамках сервиса E-LAN при заключении трехгодичного контракта предо-ставляет соединения пропускной способностью от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с по цене от 750 до 4500 долл. в месяц. Учтите, что, внедряя у себя собственную фиксированную беспроводную систему, вы ценой определенных капитальных затрат снижаете текущие расходы, получая возможность отказаться от услуг оператора. Хотя текущие расходы, связанные с эксплуатацией фиксированной беспроводной системы, не являются совсем уж нулевыми, они тем не менее намного меньше платы за аренду линии связи. ИТ-отделы предприятий должны справляться с повседневным обслуживанием радиоканалов, а на случай возникновения сложных проблем необходимо заключать сервисные контракты с системным интегратором или производителем беспроводной системы.

Как насчет качества обслуживания?

Мы решили оценить, стоит ли передавать вызовы VoIP посредством присланных нам средств фиксированной беспроводной связи. С этой целью были задействованы тестовые средства, которые посылали 12 вызовов одновременно по уже до предела загруженным каналам PTP. Три тестируемые системы эффективно приоритизировали голосовой трафик, подтверждая тот факт, что всегда нужно выбирать продукты с надлежащими механизмами QoS.

Разные радиосредства поддерживают разные механизмы QoS, работающие на сетевом (с использованием содержимого полей ToS (Type of Service) или DSCP (DiffServ) в заголовках IP-пакетов) или канальном уровне (по стандарту 802.1p, согласно которому приоритет пакета указывается в трехбитовом поле заголовка 802.1Q). Пакеты с ярлыками ToS и DSCP генерировались программой Chariot, а маркировка QoS по стандарту 802.1p осуществлялась в коммутаторах Cisco. Таким образом, до подачи на радиосредства весь трафик имел QoS-маркировку.

Одни системы поддерживает ToS или DSCP, а некоторые решение работают с QoS-маркировкой только по стандарту 802.1p. Некоторые представители разработчиков утверждают, что их устройства предназначены для работы в качестве прозрачных мостов, передающих трафик в режиме FIFO («первым вошел — первым вышел»), а QoS должны обеспечивать коммутаторы или маршрутизаторы, подключенные к данному радиооборудованию. Нас удивило полное отсутствие собственных функций приоритизации в беспроводных системах, ведь когда последние перегружены трафиком, эти функции необходимы.

Лицензируемые, нелицензируемые, FSO — о Боже!

Термин «фиксированные беспроводные системы» охватывает множество различных решений. Среди них есть лицензируемые микроволновые системы и работающие на частотах от 11 до 95 ГГц по лицензиям, которые выдаются Федеральной комиссией связи (ФКС) США. Эти системы относительно дороги, но зато у них высокая пропускная способность: от 50 Мбит/с до 10 Гбит/с. Далее, поскольку только ваша организация «владеет» диапазоном частот, в котором работает ваша система, последняя защищена от помех, создаваемых другими радиосредствами. Недостатком лицензируемых решений является длительность самого процесса лицензирования. Таким образом, если вам нужно, например, организовать канал в течение недели, то это у вас не получится.

Если фиксированные микроволновые устройства связи работают на разных участках радиочастотного спектра, то в FSO-решениях для передачи информации используется инфракрасное или видимое излучение. Системы этой категории передают данные на довольно высокой скорости — до 1,25 Гбит/с, но на короткое расстояние (в общем случае порядка 1,5 км). Важным достоинством систем FSO является тот факт, что к их атмосферным оптическим каналам чрезвычайно трудно подключиться с целью перехвата передаваемых данных, и поэтому эти системы характеризуются очень высокой информационной безопасностью. Однако на их работу могут отрицательно влиять туман и другие климатические факторы.

И наконец, существуют нелицензируемые (в США) микроволновые системы, разные по цене, пропускной способности и дальности связи. Для их работы ФКС выделила ряд частотных полос, в том числе ISM-диапазоны 2,4 и 5 ГГц (они чаще всего ассоциируются с технологией Wi-Fi), а также полосы в районе 24 и 60 ГГц. В этих частотных полосах значительно меньше вероятность возникновения взаимных помех, чем в ISM-диапазонах, в которых работает все больше устройств.

Системы, функционирующие в частотном диапазоне 24 ГГц, подобные поставляемым компанией DragonWave, имеют пропускную способность до 500 Мбит/с, а 60-ГГц (миллиметровый диапазон) продукты обеспечивают скорость передачи данных от 1 до 1,5 Гбит/с. Такие устройства производят, например, компании Terabeam и Ceragon. Радиосигналы частотного диапазона 60 ГГц поглощаются атмосферным кислородом, что приводит к их ослаблению. В этом есть как хорошее, так и плохое: с одной стороны, 60-ГГц радиоканалы лучше изолированы от помех, поскольку поглощение кислородом противодействует рассеянию сигнала, но с другой — уменьшается дальность связи. Кроме того, на работу 60-ГГц систем отрицательно влияет дождь. В зависимости от региона развертывания системы максимальная дальность связи — от 800 м до 2,4 км.

Учитывая успехи в проектировании фиксированных беспроводных систем, в том числе реализацию в них механизмов QoS и улучшенных функций безопасности, использование этих систем для соединения расположенных недалеко друг от друга зданий является достойной альтернативой аренде выделенных линий.

Автор: Шон Джиневэн
Источник: Сети и Системы Связи