...
Данный документ описывает применение устройств Инфинет для обеспечения устойчивой беспроводной связью подвижные объекты в различных сценариях. В частности, представлен базовый проект и рассмотрены особенности его реализации для горнодобывающей промышленности, железнодорожного и водного транспорта.
Постановка задачи
Базовый Рассмотрим базовый сценарий (см. рисунок 1), который предусматривает передвижение одного или нескольких объектов по территории предприятия вдоль заданной траектории между точками A и B. На расстоянии от области, в которой может находиться подвижный объект, расположен центр управления сетью.
Целью проекта является организация надёжного беспроводного канала связи между центром управления и подвижными объектами для организации различных информационных сервисов, таких как сбор телеметрических данных, видеонаблюдение, телефония и т.д.
...
Для достижения поставленной цели должны быть решены две категории задач:
- Базовый список задачСоздание сети:
- Построение опорной радиосети. Покрытие опорной радиосети должно соответствовать области нахождения объекта.
- Построение узла агрегации. Узел агрегации предназначен для объединения устройств опорной радиосети и является шлюзом между радиосетью и сетью предприятия.
- Построение магистрального канала связи между узлом агрегации и центром управления.
- Расширенный список задачОбеспечение отказоустойчивости и роуминга:
- Обеспечение отказоустойчивости каналов связи на уровне доступа.
- Обеспечение бесшовного абонентского роуминга в рамках опорной радиосети.
- Обеспечение отказоустойчивости магистрального канала связи между узлом агрегации и центром управления.
- Предусмотреть возможность внедрения политики качества обслуживания.
Решение
Создание сети
Решение задач базового спискасоздания сети, описанных выше, представлено на рисунке 2. Решение удобно разделить на четыре компоненты:
...
Опорная радиосеть состоит из нескольких базовых станций (БС), объединённых проводной инфраструктурой. На каждой из БС могут быть установлены один или несколько Каждая БС может состоять из одного или нескольких секторов, совокупность диаграмм направленности антенн которых формирует зону действия радиосети. Следует иметь в виду, что для объединения нескольких БС могут использоваться беспроводные каналы связи или смешанная инфраструктура.
...
На каждом подвижном объекте устанавливается одна абонентская станция (АС), в конфигурацию которой добавляются радиопрофили для каждого из секторов БС. Принцип работы заключается в возможности переключения АС между БС по ходу движения объекта. Поскольку секторы БС обеспечивают покрытие всей области, в которой может находиться АС, то АС в любой момент времени находится в зоне действия одной из БС. Как только радиопараметры текущего подключения ухудшатся, АС разорвёт радиоканал и выполнит подключение к другому сектору. Так, при перемещении объекта из точки А в точку B на рисунке 2, АС последовательно подключается к одному из секторов БС1, БС2, БС3 и БС4.
Следует иметь в виду, что АС не может быть одновременно подключена к двум БС, т.к. в устройстве используется один радиомодуль, поэтому переключение АС между БС сопровождается кратковременным разрывом связи. К одному сектору БС может быть одновременно подключены несколько АС, поэтому в качестве сектора БС и АС используется оборудование семейства InfiMAN 2x2.
...
| Center |
|---|
Рисунок 2 - Распределение областей |
Обеспечение отказоустойчивости и роуминга
Решение расширенного списка задач основывается на описанной архитектуре и не заменяет её, а дополняетявляется дополнением описанной ранее инфраструктуры, позволяющее сделать её отказоустойчивой и более эффективной:
- Отказоустойчивость каналов связи на уровне доступа обеспечивается перекрытием диаграмм направленности секторов при проектировании опорной радиосети. Так, выход из строя одного из секторов, при перекрытии наличии перекрытия с соседними секторами более 50%, не повлияет на зону действия радиосети. Радиочастотное планирование требует комплексного подхода и подробнее рассматривается в следующих разделах.
- Как было отмечено, роуминг в предлагаемом решении не является бесшовным, т.к. переключение АС между разными БС сопровождается перерывом связи. Переход к бесшовному роумингу требует установки второй АС на каждый из подвижных объектов. Такое решение подробно описано ниже.
- Устройства Инфинет могут использоваться в различных схемах резервирования и агрегации каналов связи "точка-точка". Так, например, магистральный канал связи может быть зарезервирован с помощью фирменной технологии Failover, для чего потребуется установить второй комплект беспроводных устройств. Использование Failover позволит реализовать автоматическое резервирование магистрального канала связи с использованием всего лишь одного частотного канала. Варианты организации резервирования каналов связи представлены в документе Агрегация каналов, балансировка и резервирование.
...
Каждая реализация рассмотренного решения уникальна и требует тщательного предварительного планирования. Это очень важный этап, которому следует уделить внимание, т.к. экономия ресурсов на этапе проектирования может сильно повысить расходы на эксплуатацию. В рамках данного документа будут рассмотрены вопросы радиочастотного планирования и размещения устройств.
...
Частотное планирование - комплексный творческий процесс, результатом которого является карта размещения устройств с базовыми настройками радио. Удобным инструментом радиопланирования и оценки потенциальной производительности и параметров радио является InfiPLANNER.
Выбор частотного канала , используемого на устройствах, определяется следующими факторами:
- Регуляторными ограничениями: радиочастотное регулирование определяется на законодательном уровне государства. Как правило, выделяется диапазон частот, разрешённый для свободного использования с определёнными ограничениями (излучаемая мощность, высота подвеса антенны и т.д.), и диапазон частот, для использования которых необходимо получать разрешение.
- Возможностями радиомодуля: радиомодуль беспроводного устройства поддерживает ограниченный набор излучаемых частот, это следует учитывать при проектировании.
- Физикой Физическими особенностями распространения электромагнитных волн: дальность распространения, влияние осадков и взаимодействие с препятствиями электромагнитной волны определяется её частотой, что необходимо иметь в виду при предварительных расчётах. Эффекты, проявляющиеся при распространении радиоволн, подробно описаны в онлайн-курсе "Основы беспроводных сетей".
- ИнтерференцияУровнем интерференции: работа сторонних беспроводных устройств оказывает существенное влияние на производительность системы, поэтому должна учитываться при проектировании. На уровень интерференции влияет мощность излучения и выбранные частотные каналы. Рекомендации по соблюдению частотного разноса при проектировании приведены в документе TDMA и Polling: особенности применения в беспроводных сетях. Особое внимание на выбор частотных каналов следует обращать в многосекторных конфигурациях проектов с подвижными объектами для того, чтобы минимизировать влияние секторов БС друг на друга.
Примеры распределения частот в рассматриваемом рассматриваемой схеме представлены на рисунке 3ниже. Рисунок 3а иллюстрирует схему, в которой используется 4 частотных канала, по одному для каждой из каждого сектора БС. Поскольку положение секторов выбрано таким образом, что диаграммы направленности БС1 и БС3, БС2 и БС4 попарно не пересекаются, то они не будут интерферировать друг с другом. Это позволит оптимизировать используемый частотный ресурс, уменьшив число частотных каналов с 4 до 2 (см. рисунок 3б).
...
Положение устройства в пространстве определяет параметры беспроводного канала связи. Положение устройства определяется:
- Координатами устройства.
- Азимутом Ориентацией по азимуту и углом углу места.
- Высотой подвеса антенны.
В проектах с подвижными объектами следует учитывать направленные свойства антенн устройств. Если БС статичны и область радиопокрытия является постоянной, то диаграмма направленности антенны подвижного объекта может сильно влиять на конечный сервис и её выбор определяется спецификой проекта.
...