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.
Базовый сценарий (см. рисунок 1) 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 канала связи между центром управления и подвижными объектами для организации различных информационных сервисов.
Рисунок 1 - Базовый сценарий проекта организации связи с подвижными объектами |
Для достижения поставленной цели должны быть решены две категории задач:
Решение задач базового списка, 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 секторов, совокупность диаграмм направленности антенн которых формирует зону действия радиосети. Следует иметь в виду, что для объединения БС могут использоваться беспроводные каналы связи или смешанная инфраструктура.
Объединение базовых станций выполняется в узле агрегации, в котором устанавливается коммутатор InfiMUX. Использование InfiMUX, как будет показано позже, позволяет упростить конфигурацию устройств Инфинет за счёт объединения всех БС в единую MINT-область.
Между узлом агрегации и центром управления сетью организован магистральный канал связи. Выбор каналообразующих устройств определяется объёмом передаваемого трафика (см. Производительность устройств Инфинет ):
На каждом подвижном объекте устанавливается одна абонентская станция (АС), в конфигурацию которой добавляются все радиопрофили секторов БС. Принцип работы заключается в возможности переключения 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 выполнит подключение к другому сектору. Так, при перемещении объекта из точки А в точку B на рисунке 2, АС последовательно подключается к 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 кратковременными разрывами связи. К одному сектору БС может быть одновременно подключены несколько АС, поэтому в качестве сектора БС и АС используется оборудование семейства InfiMAN 2x2.
Рисунок 2 - Схема организации связи с подвижными объектами |
Решение расширенного списка задач основывается на описанной архитектуре и не заменяет её, а дополняет.
Отказоустойчивость каналов связи на уровне доступа обеспечивается перекрытием диаграмм направленности секторов при проектировании опорной радиосети. Так, выход из строя одного из секторов, при перекрытии 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. переключения АС между 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 представлено 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:
Каждая реализация рассмотренного решения уникальна и требует предварительного планирования. Это очень важный этап, которому следует уделить внимание, т.к. экономия ресурсов на этапе проектирования может сильно повысить траты 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 радиоустройств. Удобным инструментом радиопланирования и оценки потенциальной производительности и достижимых радиопараметров является InfiPLANNER.
Выбор частотного канала, используемого на устройствах, определяется следующими факторами:
Положение устройства в пространстве определяет параметры беспроводного канала связи и в эти параметры входят:
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.
При расчёте проекта полезно оценить профиль трассы на протяжении всей траектории движения объекта. Это позволит найти потенциальные "мёртвые зоны", в которых будет отсутствовать связь с объектом и изменить расположение БС. Кроме того следует выполнить обследование, выехав на территорию предприятия, т.к. инструменты планирования каналов связи 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 инжекторы питания, функционирующие на объектах как с постоянным, так и с переменным током.
Протокол канального уровня Ethernet, используемый в большинстве сетей, 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 разрабатывает фирменный протокол передачи данных MINT, предназначенный для обмены данными в беспроводной среде.
MINT (Mesh Interconnection Network Technolohy - технология построения сетей с произвольными связями) - фирменный протокол компании "Инфинет", используемая на устройствах семейств InfiLINK 2x2 и InfiMAN 2x2, обеспечивающая передачу данных между устройствами по беспроводным и проводным каналам связи.
Одним из центральных понятий протокола MINT является область MINT. Областью MINT называется множество устройств являющихся соседями, т.е. обмен данными между которыми осуществляется с помощью кадров MINT.
Рассмотрим описанное выше решение в контексте областей MINT (см. рисунок 3). Между устройствами Master и Slave установлен радиоканал и они образуют область MINT 5. Каждый из секторов БС1, БС2, БС3 и БС4 потенциально готов установить радиоканал с АС, установленной на подвижном объекте, образовав отдельную область MINT с соответствующим идентификатором.
Следует понимать, что протокол MINT предназначен для обмена данными в рамках области MINT. Данные вне области MINT могут быть переданы с помощью других канальных протоколов, например Ethernet, т.е. каждое из беспроводных устройств является шлюзом между MINT и Ethernet. Таким образом, в представленной схеме будет выполнена передача данных между центром управления и подвижным абонентом, но это потребует конфигурации коммутационных групп на каждом из устройств:
switch group 1 add eth0 rf5.0 switch group 1 start switch start |
Рисунок 3 - Использование множества областей MINT в схеме организации связи с подвижными объектами |