Ubiquiti представили airOS 8.3: да здравствует GPS-синхронизация

Не так давно, в ноябре 2016-го в моем распоряжении находилась пара точек доступа Rocket 5ac PRISM. Ubiquiti прямо на упаковке обещали поддержку GPS-синхронизации, но как оказалось, на тот момент функция была в процессе полной переработки.

И вот, спустя более чем пол года, 16-го июня, компания анонсировала выход airOS 8.3, а вместе с ней и долгожданную поддержку GPS Sync. Не слишком-то компания и спешила, ведь Rocket 5ac PRISM был представлен еще годом ранее до того, как эти устройства попали ко мне в руки.

Впрочем, тогда же я писал по этому поводу напрямую разработчикам. Как сообщили в Ubiquiti, на тот момент они работали над обратной совместимостью стандартов airMAX и airMAX ac. Причем на данное направление были брошены все силы. И действительно, в airOS 8.2 вы уже сейчас можете наблюдать режим «Access Point PtMP airMAX ac Mixed», позволяющий точке доступа и базовой станции в целом, одновременно обслуживать как устройства семейства M5 (airMAX), так и новые 5ac (airMAX ac).

Всё это позволяет совершить плавный перевод сети WISP на новую платформу, без необходимости в полной замене парка устройств CPE.

Вчера компания представила свежие прошивки на базе airOS v8.3.0 для платформы WA и XC, а это следующие устройства:

• Rocket 5AC Lite, model: R5AC-Lite         
• Rocket 5AC PTP AirPrism, model: R5AC-PTP
• Rocket 5AC Multi-Point AirPrism, model: R5AC-PTMP
• PowerBeam 5AC, models: PBE-5AC-500, PBE-5AC-620, PBE-5AC-300, PBE-5AC-400
• PowerBeam 5AC 300 ISO, model: PBE-5AC-300-ISO
• PowerBeam 5AC 400 ISO, model: PBE-5AC-400-ISO
• PowerBeam 5AC 500 ISO, model: PBE-5AC-500-ISO
• NanoBeam 5AC 19dBi, model: NBE-5AC-19
• NanoBeam 5AC 16dBi, model: NBE-5AC-16
• LiteBeam 5AC 23dBi, model: LBE-5AC-23
• LiteBeam AC 16 dBi 120 degrees, model: LBE-AC-16-120
• Rocket 5AC Prism, model: R5-AC-PRISM
• PrismStation 5AC, model: PS-5AC 
• IsoStation 5AC, model: IS-5AC
• NanoStation 5AC loco, model: NS-5ACL
• NanoBeam 5AC GEN2, model: NBE-5AC-GEN2
• LiteBeam 5AC GEN2, model: LBE-5AC-GEN2
• PowerBeam 5AC GEN2, model: PBE-5AC-GEN2
• Rocket Prism 5AC GEN2, model: RP-5AC-GEN2

При выборе файла прошивки, важно не ошибиться.

• Устройства WA:IS-5AC, LBE-5AC-16-120, LBE-5AC-23, LBE-5AC-Gen2, NBE-5AC-16, PBE-5AC-300, PBE-5AC-300-ISO, PBE-5AC-400, PBE-5AC-400-ISO, PBE-5AC-Gen2;
• Устройства XC: NBE-5AC-19, NBE-5AC-Gen2, NS-5ACL, PBE-5AC-500, PBE-5AC-500-ISO, PBE-5AC-620, PS-5AC, R5AC-Lite, R5-AC-PRISM, R5AC-PTMP, R5AC-PTP, RP?5AC?Gen2;

Как видите, новое ПО вышло не только для высокоуровневых устройств, но и для более бюджетных моделей как LiteBeam 5AC (она же LBE-5AC-23). Также в новой прошивке добавлена поддержка UNMS (Ubiquiti Networks Management System).

Как работает GPS Sync?

Технология GPS Sync разработана для использования при co-location, т.е. когда рядом расположено несколько точек доступа (AP). Наиболее частый пример – базовая станция провайдера с несколькими секторами.

При активации GSP Sync, все сектора (точки доступа) осуществляют прием и передачу данных в один и тот же интервал времени. Таким образом, в момент передачи данных (TX) от точки к клиенту, ни один из секторов не работает на прием (RX), благодаря чему достигается защита от взаимной интерференции между точками в процессе работы. Точно также в режиме приема, ни одна из точек не вещает, что позволяет получить максимально чистый сигнал и улучшить CINR.

Если точка доступа поддерживает саму технологию GPS Sync (используется отдельная антенна) и работает под управлением airOS 8.3 (или выше) – GPS-синхронизация будет должным образом работать, причем GPS Sync не требует связи между устройствами.

Преимущества и особенности GPS Sync

• Существенное снижение взаимной интерференции;
• В правильно спроектированных сетях возможно чередование частот и повторное их использование (Frequency reuse);
• Задержки составляют 2-3х от размера фрейма. Например, для фрейма 5 мс задержка составит 10-15 мс;
• Пропускная способность TCP на 20%, в сравнении с той же конфигурацией но без синхронизации;
• Кадр (фрейм) 5 мс обеспечивает меньшие задержки,  кадр на 8 мс обеспечивает большую производительность – т.е. задержка и производительность обратно связаны;
• В режиме «?exible mode» download и upload примерно равны, корректируя размеры фреймов (fxed framing) можно изменить соотношение Download/Upload;

Рекомендации

• Необходимо синхронизовать все точки доступа, которые могут «слышать» друг друга;
• Наличие приемника GPS требуется только на точках (AP), для клиентских CPE в этом нет необходимости;
• Не используйте точки без GPS там, где на том же канале используются синхронизированные точки (AP с GPS Sync);
• При необходимости, могут быть синхронизованы разные каналы (например, в конфигурации с мультиплексором, на котором используется агрегация, или же когда одно устройство работает только на прием, а второе только на отправку);
• Используйте ATPC на всех CPE для минимизации взаимной интерференции;
• GPS Sync использует режим фиксированного кадра, который также может использовать точками без GPS, при этом они не могут быть синхронизованы вместе;
• В режиме фиксированного кадра (fixed-frame mode), к точке доступа может быть подключено до 60 клиентов CPE (актуально для версии airOS 8.3);
• Использование «downlink/uplink ratio» позволит оптимизировать пропускную способность сети, например, если у вас соотношение 75/25;
• При планировании сети берите во внимание рекомендуемые схемы, расположенные чуть ниже;

Требования

Для работы GSP-синхронизации вам необходимо использовать точки доступа airMAX AC с модулем GPS. На текущий момент, этим критериям соответствуют следующие модели:

• PrismStation

• Rocket 5AC Prism

• Rocket 2AC (airOS 8.3.1 и выше)

Для синхронизации требуется, чтобы все точки доступа имели должный уровень сигнала от GPS-спутников. Помимо этого, необходимо обеспечить одинаковое соотношение «downlink/uplink ratio» на всех точках, как и размер кадра «frame duration».

При выборе рабочих диапазонов, не забывайте резервировать, по меньшей мере, 10 МГц полосы между используемыми каналами.

Примеры правильного планирования сети

Базовая станция из четырех устройств без GPS Sync требует использования 4 разных диапазонов частот. В случае с применением GPS-синхронизации, количество используемых диапазон сводится к двум. При этом, одинаковая частота устанавливается на противоположных точках, которые установлены спиной к спине (back?to?back). Это же правило применимо для конфигурации из двух точек.

Для более плотных конфигурации из 6 устройств, когда используются антенны с более узкими лучами, например PrismStation, при использовании GPS Sync необходимо использовать 3 канала. Frequency reuse также используется, но только для противоположных устройств.

Если ваша сеть использует несколько вышек, выбор частот следует осуществлять со смещением.

Чего делать не стоит?

На одинаковых или смежных частотах не стоит одновременно использовать точки с синхронизацией и без, т.к. в процессе работы будут возникать ошибки коллизии. Всё дело в том, что при работе GPS Sync устанавливается четкая временная последовательность приема и передачи, точки, не придерживающиеся этой последовательности, будут вызывать интерференцию.

Когда GPS Sync использовать не надо? Во-первых, в сценариях, когда у вас большой свободный диапазон и нет интерференции, например, когда вы используете всего одну точку, или же частоты сильно разнесены.

Во-вторых, сценарии, когда клиент CPE может слышать оба сектора с одинаковым уровнем сигнала или же AP видит 2 CPE со своего и чужого сектора с одинаковым уровнем. Тем самым, при использовании GPS Sync, в данной ситуации вы создадите интерференцию/шум.