Outdoor Wi-Fi: уличные Wi-Fi сети и мосты на оборудовании TP-Link

Построение уличных беспроводных сетей и каналов связи вряд ли можно назвать простой задачей, решить которую под силу при помощи обычных точек доступа, предназначенных для работы в помещениях. Для таких сетей, как правило, требуется весьма специфическое оборудование, которое, кроме всего прочего, должно иметь защищенный от внешних воздействий корпус и специфическое программное обеспечение (например, утилиту управления Pharos Control).



В этом материале мы поделимся нашим опытом и расскажем об особенностях построения именно таких сетей на базе оборудования TP-Link: линеек Pharos и Auranet.

В арсенале компании есть две линейки «уличного» исполнения, которые существенно отличаются друг от друга возможностями и задачами.

Линейка Auranet больше ориентирована на применение в корпоративных сетях с возможностью покрыть не только помещения, но и уличное пространство, таким образом продлевая основную сеть на улице (серия CAP, серия EAP).

CAP300-Outdoor N300 Наружная точка доступа Wi‑Fi TP-Link, серия CAP, линейка Auranet

Помимо автономного режима, когда каждая точка доступа предоставляет весь функционал самостоятельно, Auranet поддерживает централизованное управление, в котором точки доступа отвечают только за передачу данных, а все управление полностью обеспечивает контроллер (например, контроллеры для серии CAP). С помощью бесплатного программного контроллера для серии EAP (кстати, и под Linux тоже) можно построить весьма большие сети до 500 точек доступа. По сути Auranet — это линейка устройств для создания стабильных сетей для мобильных клиентов. Такие сети зачастую разворачиваются в крупных компаниях, торговых центрах, отелях, на транспорте, общественных местах, и в центр угла здесь поставлена управляемость.

Другая линейка устройств — Pharos — ориентирована на совершенно другие сценарии, которые относятся к межсетевому взаимодействию: соединение «точка-точка», «точка-многоточка» и «WISP» (подключение к интернету по Wi-Fi). Как правило, в этих случаях пары устройств устанавливаются в зоне прямой видимости и используют или мощные внутренние, или внешние направленные антенны.




 

WBS510 5 ГГц 300 Мбит/с Наружная базовая станция Wi-Fi TP-Link, серия WBS, линейка Pharos
 

На схеме ниже показано объединение двух сетей при помощи соединения «точка-точка» (P2P). Для такого подключения достаточно установить наружное оборудование Pharos (наружные точки доступа Wi-Fi серии CPE, наружные базовые станции Wi-Fi серии WBS) в пределах рабочего радиуса (до 50 км), настроить соединение, подключить устройства Pharos к коммутаторам локальных сетей и задать базовые настройки сетевых параметров, после чего клиенты в одной сети (Точка B) получат доступ в другую сеть (Точка A) и в интернет. Приятным бонусом такого сценария является отсутствие необходимости внесения структурных изменений в конфигурацию сети, здесь можно обойтись без дополнительных маршрутизаторов, коммутаторов и другого оборудования.



Следующая схема описывает подключение «точка-многоточка» (P2MP), которое отличается от предыдущего тем, что к одному центральному устройству подключаются несколько других. На схеме видно, что создается сеть с помощью базовой станции в центре и к ней подключаются клиентские точки доступа. Для улучшения качества покрытия в таких случаях на центральной базовой станции зачастую используются внешние секторные антенны, а на клиентских – просто направленные антенны. Образованные каналы могут использоваться для передачи любых типов данных между подключенными таким образом локальными сетями.



Еще одна схема описывает типовое подключение к интернету с использованием оборудования Pharos CPE210 и WBS210. Такое подключение актуально, например, при недоступности кабельных провайдеров. На огромных территориях нашей страны таких мест очень много. Как правило, в таких случаях, особенно если расстояние существенное, вместе с точками доступа/роутерами используются направленные параболические антенны (тарелки), которые устанавливаются на стороне клиента и на стороне провайдера, направляются друг на друга и позволяют выполнять подключения на расстоянии 40 и более километров.
 

TL-ANT2424MD 2,4 ГГц 24 дБи 2x2 MIMO параболическая антенна TP-Link, линейка Pharos.

Зачастую клиенты объединяют сценарии, и получается вариант, похожий на тот, что изображен на схеме ниже, когда беспроводной канал используются для подключения к провайдеру и беспроводные же каналы — для подключения центрального узла сети к удаленным точкам.
 

В нашей практике на базе оборудования Pharos часто создаются комплексы для построения опорных сетей или сетей удаленного доступа на достаточно больших расстояниях, до 40-50 километров при прямой видимости. Это могут быть как сети крупных предприятий, так и сети провайдеров.

Российские реалии заставляют очень тщательно подходить к выбору оборудования для уличного использования. Погодные условия вряд ли можно назвать дружелюбными к электронике, тем не менее, диапазоны рабочей температуры и влажности наших линеек позволяют успешно использовать устройства практически где угодно. Устройства Pharos имеют класс защиты IPX5, то есть ограничения на использование на улице можно считать весьма условными, допускается эксплуатация при температуре от -40˚С до +70˚С, при относительной влажности 10-90%.

Кстати, о низких температурах. Наши наружные точки доступа линейки Pharos в ноябре прошлого года были поставлены в горнорудную компанию («АЛРОСА», г. Мирный) для круглосуточной передачи данных в системе видеонаблюдения в одном из самых северных регионов России, отличающимся продолжительным зимним периодом: сбоев в работе зафиксировано не было (температура опускалась до -45˚С).

Достаточно много внимания мы уделяем защите оборудования от электропомех. В отличие от домашнего или офисного оборудования, риск повреждения здесь гораздо выше. Pharos имеют встроенную грозозащиту (до 6 КВ) и защиту от статического электричества до 15 КВ. Разумеется, для успешной работы подобных защит требуется надёжное подключение к качественному заземлению. Этот момент следует всегда учитывать. В наших устройствах предусмотрено два варианта заземления: отдельным проводом к специальному контакту на устройстве или же через экранированную витую пару и PoE-адаптер, который должен, в конечном счёте, также подключаться к линии заземления.



Мы строго подходим к вопросу стабильности работы оборудования. Это относится и к домашним устройствам. В продуктах для уличного использования мы применяем компоненты корпоративного уровня, будь то чипсеты, антенны или усилители. Кроме того, разработка корпусов и разъемов ведется с учетом повышенных требований к герметичности и прочности. Программная часть также имеет ряд особенностей, позволяющих увеличить скорость работы и пропускную способность, снизить задержки. Одним из основных решений, внедренных для улучшения качества канала связи, является технология TP-Link Pharos MAXtream, основанная на TDMA (множественный доступ с разделением по времени), которая особенно хорошо показывает себя при подключениях «точка-многоточка» на больших расстояниях.
 
В общем случае при проектировании линейки Pharos мы учитывали, что данное оборудование будет активно использоваться и передавать большие объёмы трафика, при этом настройка самого канала связи и антенн может выполняться не в самых удобных условиях, поэтому мы расширили стандартное ПО, типичное для беспроводных устройств очень удобной функцией для тестирования скорости подключения. В стандартных прошивках линейки Pharos имеется собственная утилита проверки скорости соединения, так что протестировать скорость можно стандартными средствами устройства. На практике это очень удобно, поскольку, например, при настройке направленных антенн нет необходимости в использовании дополнительного оборудования и программного обеспечения для тестирования сети.
 

 
Еще один трюк для увеличения пропускной способности линии связи кроется в объединении каналов, которое также поддерживается оборудованием линейки Pharos. Как мы уже упоминали, расстояние до 50 километров – это не проблема для Pharos, тем не менее, на больших дистанциях снижение скорости работы сети практически неминуемо, с которым можно бороться как раз при помощи объединения двух или более каналов. Конечно, в таком случае требуется дополнительная настройка сетевого оборудования. В результате скорость увеличивается практически пропорционально количеству каналов в рамках доступных частот.
 

На текущий момент данное оборудование используется во множестве проектов для подключения удаленных сетей и клиентов в совершенно различных климатических условиях. Уличные устройства справляются с морозами, жарой, дождями и обеспечивают уверенную связь независимо от погоды и существующей инфраструктуры. Возможности подключения на больших расстояниях позволяют клиентам существенно экономить на прокладке кабельных коммуникаций, при этом качество связи, обеспечиваемое устройствами TP-Link, традиционно на высоте.