Enlace gigabit de 3 km en módems láser

TL; DR El artículo describe nuestra experiencia en la construcción de una conexión inalámbrica a una distancia de 3 kilómetros usando módems láser Lantastica TZR sin usar una radio. Conclusión: realmente funciona, el ancho real del canal es ~ 950Mbit / s en dúplex con retrasos <1 ms.

Por lo general, los puentes de radio clásicos como ubiquiti y mikrotik se utilizan para tales tareas, y pocos imaginan que la radio no es la única forma disponible. Resulta que los módems láser existen en el desempeño civil, se venden abiertamente y ni siquiera requieren una licencia.

En la práctica, realizaremos todos los pasos para configurar el enlace láser: desde la instalación de equipos en el techo hasta la configuración y prueba del ancho de banda y los retrasos.

Las principales características del módem láser:

• No utiliza frecuencias de radio : los datos se transmiten utilizando un rayo láser en el rango invisible de 780 ~ 850 nm. No crea interferencia de radio, no requiere permiso para usar frecuencias de radio
• Bajos retrasos : en comparación con los equipos WiFi, los módems láser tienen retrasos comparables a las conexiones de cable.
• La intercepción es más difícil : los puentes de radio son fáciles de escuchar sin romper la señal. Es casi imposible interceptar el tráfico del puente láser sin romper la conexión.
• Sigilo : el enlace láser es difícil de detectar debido al haz estrecho. El enlace de radio es fácil de detectar incluso a una distancia considerable de las antenas.

Teoría

^{Representación esquemática del principio del módem láser.}

Cómo funciona en la práctica: cada módem tiene un transmisor en un diodo láser y un receptor en un fotodiodo. Los módems "brillan" entre sí con un láser con una longitud de onda de 780 u 850 nanómetros. El módem láser exige la precisión de la puntería, por lo que los motores incorporados ajustan automáticamente la posición del transmisor y las lentes para obtener el golpe más preciso. El brillo del láser y la divergencia del haz también se ajustan automáticamente, dependiendo de las condiciones climáticas.

En la salida, el dispositivo está conectado a una red Ethernet normal a través de un cable de par trenzado o una óptica.

Restricciones climáticas

Dado que la transmisión de datos requiere visibilidad directa, la precipitación en forma de nieve, lluvia y niebla dificulta la transmisión de datos. En caso de deterioro de la visibilidad, los dispositivos aumentan el brillo y reducen el tamaño angular del haz de luz. Además, el dispositivo puede reducir la velocidad de transferencia de datos, para proporcionar una mejor inmunidad al ruido.

El fabricante afirma que el dispositivo funciona con éxito hasta el 99% del tiempo al año en condiciones climáticas en el centro de Rusia. Cuando las condiciones climáticas empeoran, el módem cambia a un modo de baja velocidad de 200Mbit / s. Para mejorar la confiabilidad del enlace, se propone utilizar la duplicación de canales utilizando un puente de radio, que puede activarse automáticamente mediante un comando del módem láser en caso de una pérdida completa de comunicación en el enlace láser.

Tabla de disponibilidad de enlaces láser durante el año de acuerdo con la declaración del fabricante del módem:

Especificaciones técnicas

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Los módems se parecen a una cámara CCTV en una caja de metal de acero inoxidable. Montado sobre un trípode con soporte giratorio. -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ---------

• Velocidad dúplex completa: a una distancia de 3 km - 1 Gbit / s (98% del tiempo en un año) + 100Mbit / s (1.5%); a 5 km - 1 Gbit / s (95%) + 100 Mbit / s (3%).
  ^{A menudo, los fabricantes de equipos inalámbricos indican la velocidad total en ambas direcciones, por ejemplo, a TX 50Mbit / sy RX 50Mbit / s, la velocidad es de 100Mbit / s. Por lo tanto, es importante prestar atención al parámetro dúplex.}
• Puerto SFP, dos puertos Ethernet (uno con salida PoE)
• Calefacción de invierno incorporada
• El consumo máximo de 15 vatios en la temporada cálida; 65 vatios en clima frío
• Temperaturas de funcionamiento: de -50 ° C a + 50 ° C, protección IP65.

^{Panel posterior del módem Lantastica TZR}

Instalación

Necesitábamos conectar dos edificios al otro lado del río a una distancia de unos 3 km. El caso tiene lugar cerca de San Petersburgo. Tirar de una línea óptica a través del Neva es una tarea muy real, pero el costo de dicho proyecto es decenas, si no cientos de veces más caro que cualquiera de las opciones de puente inalámbrico.

En primer lugar, realizamos un reconocimiento del área, nos aseguramos de que haya visibilidad directa entre los techos de las casas y consideramos la distancia aproximada entre los puntos mediante un mapa.


^{La distancia entre los dos edificios en los que se instalarán los módems.}

Vemos que el punto deseado está en línea de visión directa y no está bloqueado por árboles. Es importante tener en cuenta que los árboles pueden crecer en un par de años.


^{Ubicación del segundo módem.}

Primero, el soporte se monta en el trípode utilizando anclajes. Debe soportar cargas de viento y no vibrar.



Para el apunte inicial al módem remoto, se utiliza una mira óptica, en algún momento los instaladores se convierten en francotiradores.

Posicionamiento del soporte primario con una mira óptica



Ahora puedes instalar el módem. Es importante recordar que la radiación láser es dañina para los ojos y seguir las precauciones de seguridad. No mire en el cristal de un módem en funcionamiento.





Para acceder a los contactos, se retira la cubierta posterior del dispositivo.



Conexión de alimentación



La vista final del módem después de instalar y quitar las películas protectoras.



Instalación del segundo punto y el resto de la foto debajo del spoiler:

Personalización

Opcionalmente, se puede instalar una cámara en el módem que dispara en el rango infrarrojo, sirve para evaluar visualmente las condiciones de trabajo, verificar la contaminación del vidrio, etc. La transmisión de video de la cámara se puede obtener en el formato RTSP habitual e integrarse en el sistema de videovigilancia.

Esta es la imagen de la cámara dentro del módem instalado en nuestro segundo punto. El haz del módem opuesto es visible en la imagen como un punto iridiscente brillante.

Video de la cámara dentro del módem. El punto de luz del módem opuesto es visible

Interfaz Telnet

Los dispositivos se configuran a través de la consola telnet. Considere los pasos en la configuración inicial paso a paso. Para conectarse a la consola del módem, puede usar el cliente telnet integrado en Windows o masilla.

El fabricante utiliza una terminología especial para los comandos de la consola: los menús interactivos se llaman scripts , las acciones dentro de un script se llaman comandos .

Los módems están equipados con motores para guía automática, que vienen de fábrica en modo de estacionamiento. Para iniciar la configuración, debe quitar los motores del estacionamiento: ya sea utilizando el botón del módem o mediante un comando en la consola.
Para hacer esto, ejecute el script trk y ejecute el comando .go / z en él

telnet ip_ #   

Do APP>trk #    track
trk>.go /z #          

. . .

>setup
setup>.dist 3000 #     
setup> .modem #     
setup> .use #  

, , , , , , , 3059 .

>m #    

^,
:

Divergence — (), 1.96 1.74 .
Gain — .
CINR — (Carrier to Interference + Noise Ratio) .
FSO Speed — , , 1000 .

: .

^:

, . jperf, iperf3 Windows. 950 , . .



^{() .}
, WiFi nv2 Mikrotik, 2. , , <1. ping, , .

, . . , . -, . 170 . , . AirFiber 110. .

.