Page History

...

The project goal is to organize a reliable wireless connectivity between the control center and mobile objects to provide various information services, such as telemetry data gathering, video surveillance, telephony, etc.

...

Keep in mind that CPE cannot be simultaneously connected to two BS, because the device has one radio module, so CPE switching between the BSs is accompanied by a short-term connectivity break. Several CPEs can be simultaneously connected to one BS sector.

Обеспечение отказоустойчивости и роуминга

Решение расширенного списка задач является 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 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.

Задача по внедрению политики качества обслуживания не потребует установки дополнительных устройств и решается конфигурацией беспроводных устройств и InfiMUX:

...

Fault tolerance and roaming

In addition to the infrastructure described earlier there is extended list of tasks, which makes the solution fault-tolerant and more efficient:

• The link fault tolerance at the access level is ensured by overlapping sectors radiation patterns on the backbone radio network designing stage. So, if there is an overlap with neighboring sectors more than 50%, one the sector failure will not affect the coverage area of the radio network. Radio frequency planning requires a complex approach and is discussed more detaily in the following sections.
• As noted, roaming in the proposed solution is not seamless, because CPE switching between different BS is accompanied by a connectivity break. A seamless roaming requires an installation of a second CPE on each moving object. Such a solution is detaily described below.
• InfiNet devices can be used in various scenarios of point-to-point links reservation and aggregation. For example, the backbone link can be reserved using proprietary failover technology which requires an installation of a second wireless devices set. Failover allows automatic reservation of the backbone link using only one frequency channel. Options for organizing link reservations are presented in the Link aggregation, balancing and redundancy document.

An implementation of a QoS policy does not require the additional devices installation and is solved by the wireless devices and InfiMUX configuration:

• The telemetry gathering service, telephony and the remote control are sensitive to delay and jitter, so they require careful configuration of traffic distribution rules by classes. Low jitter for sensitive services can be achieved by using software with TDMA technology support on InfiMAN 2x2 devices. A comparative analysis of Polling and TDMA multiple access technologies is provided in the TDMA and Polling: Application features document.
• The video surveillance service, in addition to the delay requirements, requires the throughput in the uplink from CPE to BS. The InfiMAN 2x2 devices family supports the time division multiple access method (TDMA), which allows an administrator flexibly allocate available throughput between upstream and downstream channels.
• Using a single infrastructure to provide a range of different services requires flexible allocation of available throughput between them..

Anchor
radio_planning radio_planning

...

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.

Радиочастотное планирование

Частотное планирование - комплексный творческий процесс, в котором определяются:

1. Координаты установки.
2. Высота подвеса, азимут и угол места антенны.
3. Модели устройств.
4. Частотные каналы и излучаемая мощность.

Результатом частотного планирования является карта размещения устройств с базовыми настройками радио. Удобным инструментом радиопланирования и оценки потенциальной производительности и параметров радио является InfiPLANNER.

Выбор частотного канала определяется следующими факторами:

1. Регуляторными ограничениями: радиочастотное регулирование определяется на законодательном уровне. 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.
2. Возможностями радиомодуля: радиомодуль беспроводного устройства поддерживает ограниченный набор излучаемых частот, это следует учитывать при проектировании.
3. 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".
4. Уровнем интерференции: работа сторонних беспроводных устройств оказывает существенное влияние на производительность системы, поэтому должна учитываться при проектировании. На уровень интерференции влияет мощность излучения и выбор частотных каналов, используемых на сторонних устройствах, работающих в данной местности. Помимо интерференции от сторонних устройств, влияние могут оказывать сектора соседних или этой же БС. Уменьшение интерференции от собственных устройств может быть достигнуто за счёт использования разных частотных каналов. 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 рассматриваемой схеме представлены ниже. Рисунок 3а иллюстрирует схему, в которой используется выделенный частотный канал для каждого сектора БС. Такой подход приводит к необходимости выделения 4 частотных каналов.

Рассмотрим оптимизированную схему (рисунок 3б).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.

Размещение устройств

Положение устройства в пространстве определяет фактические показатели качества беспроводного канала связи. Положение устройства определяется:

1. Координатами устройства.
2. Ориентацией по азимуту и углу места.
3. 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 качество связи. В продуктовом портфеле компании Инфинет представлены устройства с интегрированными антеннами и возможностью подключения внешних антенн, выбор устройства определяется спецификой проекта.

При расчёте проекта необходимо оценить профиль трассы на протяжении всей траектории движения объекта. Это позволит найти потенциальные "мёртвые зоны", в которых будет отсутствовать связь с объектом и, в случае необходимости, изменить расположение БС. Кроме того следует выполнить обследование, выехав на территорию предприятия, т.к. инструмент планирования каналов связи InfiPLANNER не учитывают влияние таких преград, как деревья, искусственные объекты и т.д.

В продуктовом портфеле Инфинет представлен широкий набор аксессуаров, в числе которых следует выделить комплекты крепления, позволяющие выполнять монтаж устройств в различных условиях с возможностью гибкой юстировки, и инструмент монтажника CAB-RV1, с помощью которого можно выполнить предварительную диагностику работы устройства.

...

Radio planning

Each the considered solution implementation is unique and requires careful preliminary planning. It is a very important stage, saving resources at the design stage can greatly increase operating costs. Within this document the radio frequency planning issues and devices placement will be reviewed.

RF planning

Frequency planning is a complex creative process that defines:

1. Installation coordinates.
2. Suspension height, azimuth and antenna elevation.
3. Devices partnumbers.
4. Frequency channels and transmission power.

The result of frequency planning is a device allocation map with basic radio settings. A convenient tool for radio planning and potential performance assessment depending on the radio parameters is InfiPLANNER.

The frequency channel selection is determined by the following factors:

1. Regulatory restrictions: RF regulation is determined at the legislative level. Usually, a frequency range is allocated that is allowed for free use with certain restrictions (radiated power, antenna suspension height, etc.), and a frequency range for which the permission must be obtained.
2. Radio module capabilities: the wireless device radio module supports a limited set of emitted frequencies, this should be taken into account at the designing stage.
3. Physical features of the electromagnetic waves propagation: propagation distance, the effect of precipitation and interaction with obstacles are determined by the electromagnetic wave frequency, which must be keep in mind during preliminary calculations. The radio waves propagation effects are detaily described in the Wireless Networking Fundamentals online course.
4. The interference level: the operation of third-party wireless devices has a significant impact on system performance, take it into account when designing. The interference level is affected by the radiation power and the  frequency channels used on third-party devices operating in the area. In addition to interference from third-party devices, the neighboring sectors can have influence on each other. Reducing interference from own devices can be achieved by using different frequency channels. Recommendations for frequency diversity are given in the TDMA and Polling: Application features document. Particular attention should be paid to the frequency channels selection in projects with multisectoral configurations in order to minimize the influence of the BS sectors on each other.

The frequency distribution examples are presented below. Figure 3a illustrates a scheme there each BS sector has it's own frequency channel. This approach requires the allocation of 4 frequency channels.

Let's look at the optimized scheme (Figure 3b).Since the sectors position is chosen in such a way that the radiation patterns of BS1 and BS3, BS2 and BS4 do not intersect in pairs, they will not interfere with each other. This will optimize the frequency resource used, reducing the number of frequency channels from 4 to 2.

Device allocation

The device position in space determines the actual quality indicators of the wireless link. The position of the device is determined by:

1. Installation coordinates.
2. Azimuth and antenna elevation.
3. Suspension height.

In projects with mobile objects, the antennas directional properties should be taken into account. If the BSs are static and the radio coverage area is constant, then the CPEs antenna radiation pattern can greatly affect the link quality. InfiNet's product portfolio includes devices with integrated antennas and the ability to connect external antennas, the device selection is determined by the project specifics.

The route profile must be evaluated along the entire object trajectory. This will allow to find potential "dead zones" there will be no connection with the object and change the location of the BS if necessary. In addition, perform a survey on enterprise the territory, because the InfiPLANNER link planning tool does not take into account the effects of obstacles such as trees, buildings, etc.

The InfiNet product portfolio includes a wide range of accessories, including mounting kits that allow to install devices in various conditions with the possibility of flexible alignment, and the CAB-RV1 alignment tool which allows to perform preliminary device diagnostics.

MINT protocol

Протокол канального уровня Ethernet разрабатывался для проводных сетей и в нём не учитывается специфика беспроводной среды. Производители беспроводных устройств могут использовать стандартные протоколы беспроводной передачи данных, например Wi-Fi, или использовать собственные разработки. Компания Инфинет развивает фирменный протокол передачи данных MINT, предназначенный для обмена данными в беспроводной среде.

...