Интернет в деревню — строим радиорелейную Wi-Fi-сеть

Крупные операторы прокладывают оптические линии до удаленных деревень, но для небольших интернет-провайдеров дешевле и быстрее построить радиорелейную Wi-Fi-сеть.

О том, как это с делать с технологической и юридической стороны, мы расскажем в нашей статье.
Из основных технологий радиорелейных сетей можно выделить две самые популярные:

1. Точка-точка — обе антенны находятся в прямой видимости, организуя радиомост.
2. Точка-многоточка — используется одна базовая станция, к которой подключаются несколько клиентов.

Радиомост или кабель? Преимущества и недостатки

При проектировании сети доступа для удаленных населенных пунктов зачастую встает вопрос: нужно ли использовать радиомост или достаточно обойтись кабелем? Прокладка кабеля не всегда возможна и имеет ряд недостатков:

1. Если на пути к удаленному населенному пункту расположены леса или реки, строительство будет вестись вдоль дорог, в большинстве случаев — по столбам ЛЭП.
2. Чтобы проложить кабель по столбам ЛЭП, нужно найти собственника конструкций, подготовить разного рода проектов по согласованию зоны ответственности, за которые придется отдать немалые суммы. Также придется оплачивать и ежемесячную аренду каждой опоры ЛЭП (разумеется, если решение будет одобрено).
3. Если прокладку кабеля по ЛЭП не одобрили, есть вариант проложить кабель под землей. Для этого необходимо наводить справки о собственниках земли, по территории которых будет прокладываться кабель, а также осуществлять дорогостоящие работы по выкапыванию траншеи для укладки кабеля. Этот способ вполне реализуем, но запрещен на территории заповедников и достаточно затратный.
4. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) слишком критичны к факторам внешнего воздействия. Вредители бывают разные, зачастую неожиданные.

Строительство радиомоста, а также подключение способом точка-многоточка на фоне своих преимуществ имеет ряд недостатков:

1. Низкая пропускная способность — до 2 ГБит/с из предлагаемого на рынке среди SOHO.
2. Долгая и дорогостоящая экспертиза электромагнитной совместимости (ЭМС) проводимая ФГУП «Главный радиочастотный центр» (ГРЧЦ). Срок может быть увеличен, если понадобятся международные согласования (МПЗ — международное правовое заключение). Иногда экспертиза может закончиться отказом, при этом проведение самой экспертизы все равно придется оплатить.
3. Достаточно высокая стоимость оборудования — цена комплекта (две антенны с вычислительными блоками) может доходить до 1 миллиона рублей. С учетом предыдущего пункта следует задуматься о целесообразности данного строительства, закладывании максимальной пропускной способности. Немаловажным является вопрос резервирования полукомплекта (одна антенна с вычислительным блоком) на случай выхода из строя одной из антенн. Полезным будет использовать элементы грозозащиты.
4. Точка-многоточка имеет существенный недостаток в силу своей особенности — технологию TDM. Если вкратце, то базовая станция по очереди принимает трафик от абонентских станций. При максимальном количестве клиентов можно столкнуться с падением качества услуг, вызванным задержкой отправки пакетов. Это тоже следует учитывать при планировании максимального количества абонентов и подавая данные в ГРЧЦ.

Техническая реализация радиорелейной сети точка-точка

Рисунок 1. Проблема прокладки кабеля с решением способом точка-точка

Расстояние между двумя антеннами от 2 до 80 километров (в данном случае Ubiquiti AirFiber), хотя производитель заявляет, что максимальное расстояние около 200 км. Видимость антенн друг другом зависит от их высоты подвеса и рельефа ландшафта. Для быстрых расчетов можно использовать сетевые сервисы, например от Ubiquiti или от InfiPLANNER. Разумеется, чем больше расстояние, тем выше должна располагаться антенна. С правовой точки зрения может возникнуть проблема получения разрешения на подобное строительство, так как потребуется согласовать проект с авиаслужбами.

Отличительная особенность антенн для организации соединения по принципу точка-точка в том, что они имеют очень узкий луч — порядка двух градусов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. По этой причине они очень критичны к юстировке. AirFiber, имеет специальный акустический блок. Если подключить наушники, то можно услышать характерный писк. Чем выше и непрерывнее будет звук, тем лучше качество сигнала.

Преимущества AirFiber перед остальными антеннами в том, что в одном корпусе расположены две антенны (принимающая и передающая) и активная часть антенны.

Рисунок 2. Схема соединения двух антенн

Прочие решения отличаются не только ценой, но и способом построения радиомоста. Некоторые производители продают активную часть антенны отдельно от самого излучателя. Это позволяет реализовать канал связи, но с антенной другого производителя или другого типа. Кроме Ubiquiti на рынке присутствует продукция Mikrotik и некоторых других брендов, различающихся ценой и максимальной пропускной способностью.

Техническая реализация радиорелейной сети точка-многоточка

Данный способ чем-то схож с Hotspot, но уже для больших расстояний. Обычно реализуется на всенаправленных антеннах (покрытие 360°), таких как Ubiquiti AirMax Omni, либо с помощью секторных антенн 30°, 45°, 60°, 90°, 120°. Также имеются комбинированные варианты — по типу Ubiquiti AirMax Sector. Особенность комбинированных решений в том, что при изменении угла излучения антенны изменяется коэффициент усиления. Секторные антенны имеют преимущество перед всенаправленными — они могут быть наклонены, если антенна расположена на возвышенности. В случае всенаправленной антенны угол наклона изменить достаточно проблематично. Клиенты подключаются другими точками доступа на рабочей частоте сети. Оборудование клиентов может быть узконаправленным, таким как Mikrotik SXT, Ubiquiti Loco, Ubiquiti NanoStation.

Рисунок 3. Реализация сети на рабочей частоте 2,4 ГГц с помощью секторной антенны

Рисунок 4. Общая схема сети провайдера

Юридическая сторона построения радиорелейной сети

Строительство подобных сетей (точка-точка и точка-многоточка) происходит на оборудовании с мощностью излучения выше 100 мВт, поэтому необходимо подавать заявку в ФГУП ГРЧЦ, если рабочая частота базовой станции есть в перечне фиксированной службы. Если частоты нет в этом перечне, тогда подается заявка в Государственную комиссию по радиочастотам.

Рисунок 5. Порядок получения разрешения на использование радиочастотного канала

Так как рассматривается пример с доступными радиочастотами (решение ГКРЧ уже есть в перечне радиочастот), материалы подаются в ГРЧЦ для проведения ЭМС. Материалы включают в себя сопроводительное письмо с исходящим номером, в котором указаны прикладываемые документы:

• исходные данные с параметрами оборудования;
• частотно-территориальный план — по сути таблица, в которой заполняются, помимо рабочих параметров оборудования, географические координаты;
• пояснительная записка с обоснованием, как именно будут использоваться запрашиваемые радиочастоты, с приложенной к ней схеме сети;
• сертификаты соответствия, если есть необходимость.

Три важных совета при строительстве беспроводной сети

1. Подавать материалы для проведения ЭМС нужно после того, как сеть отстроена, а параметры работающей сети выписаны. При этом недопустимо использовать сеть без разрешения на использование радиочастот — за это предусмотрена административная ответственность с конфискацией оборудования.
2. Можно использовать только то оборудование, которое имеет действующий ССС сертификат на день его приобретения, в противном случае ГРЧЦ откажет в проведении экспертизы.
3. Влияние на качество сигнала оказывает не только ландшафт, но и растительность. Кроны деревьев снижают уровень сигнала, а в дождливую погоду и вовсе могут его прервать. По этой причине следует рассматривать максимально свободное расположение антенны.

Построив радиорелейную сеть, вы решите вопрос передачи трафика до абонента. О том, как управлять и тарифицировать трафик, вы можете узнать у специалистов компании VAS Experts — разработчика и поставщика системы анализа трафика СКАТ DPI.