Link de 3 km de gigabit em modems a laser

TL; DR O artigo descreve nossa experiência na construção de uma conexão sem fio a uma distância de 3 quilômetros usando modens a laser Lantastica TZR sem o uso de rádio. Conclusão: realmente funciona, a largura real do canal é de ~ 950Mbit / s em duplex com atrasos <1ms.

Geralmente, pontes de rádio clássicas como ubiquiti e mikrotik são usadas para essas tarefas, e poucos imaginam que o rádio não seja a única maneira disponível. Acontece que os modems a laser existem no desempenho civil, são vendidos abertamente e nem precisam de uma licença.

Na prática, executaremos todas as etapas para configurar o link do laser: da instalação de equipamentos no telhado à instalação e teste de largura de banda e atrasos.

Os principais recursos do modem a laser:

• Não usa frequências de rádio - os dados são transmitidos usando um raio laser na faixa invisível de 780 ~ 850 nm. Não cria interferência de rádio, não requer permissão para usar frequências de rádio
• Atrasos baixos - em comparação com o equipamento WiFi, os modems a laser têm atrasos comparáveis ​​às conexões dos cabos.
• A interceptação é mais difícil - as pontes de rádio são fáceis de ouvir sem interromper o sinal. É quase impossível interceptar o tráfego da ponte laser sem interromper a conexão.
• Discrição - é difícil detectar o link do laser devido ao feixe estreito. O link de rádio é fácil de detectar, mesmo a uma distância considerável das antenas.

Teoria

^{Representação esquemática do princípio do modem a laser}

Como funciona na prática: Cada modem possui um transmissor em um diodo laser e um receptor em um fotodiodo. Os modems "brilham" um no outro com um laser com comprimento de onda de 780 ou 850 nanômetros. O modem a laser é exigente quanto à precisão da mira; portanto, os motores embutidos ajustam automaticamente a posição do transmissor e das lentes para obter o acerto mais preciso. O brilho do laser e a divergência do feixe também são ajustados automaticamente, dependendo das condições climáticas.

Na saída, o dispositivo é conectado a uma rede Ethernet comum por meio de um cabo de par trançado ou óptica.

Restrições climáticas

Como a transmissão de dados requer visibilidade direta, a precipitação na forma de neve, chuva e nevoeiro dificulta a transmissão de dados. No caso de deterioração da visibilidade, os dispositivos aumentam o brilho e reduzem o tamanho angular do feixe de luz. Além disso, o dispositivo pode reduzir a taxa de transferência de dados, para proporcionar melhor imunidade a ruídos.

O fabricante afirma que o dispositivo funciona com sucesso até 99% do tempo por ano em condições climáticas no centro da Rússia. Quando as condições climáticas pioram, o modem muda para o modo de baixa velocidade de 200Mbit / s. Para aumentar a confiabilidade do link, propõe-se usar a duplicação de canais com a ajuda de uma ponte de rádio, que pode ser ativada automaticamente por um comando de um modem a laser no caso de uma perda completa de comunicação no link a laser.

Tabela de disponibilidade de links a laser durante o ano de acordo com a declaração do fabricante do modem

Especificações técnicas

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Os modems parecem uma câmera de CFTV em uma caixa de metal feita de aço inoxidável. Montado em um tripé com suporte giratório. -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ---------

• Velocidade Full Duplex: a uma distância de 3 km - 1 Gbit / s (98% do tempo em um ano) + 100Mbit / s (1,5%); a 5 km - 1 Gbit / s (95%) + 100 Mbit / s (3%).
  ^{Frequentemente, os fabricantes de equipamentos sem fio indicam a velocidade total em ambas as direções, por exemplo, a TX 50Mbit / se RX 50Mbit / s, a velocidade é de 100Mbit / s. Portanto, é importante prestar atenção ao parâmetro duplex.}
• Porta SFP, duas portas Ethernet (uma com saída PoE)
• Aquecimento interno de inverno
• O consumo máximo de 15 watts na estação quente; 65 watts em tempo frio
• Temperaturas operacionais: de -50 ° C a + 50 ° C, proteção IP65.

^{Painel traseiro do modem Lantastica TZR}

Instalação

Precisávamos conectar dois prédios do outro lado do rio a uma distância de cerca de 3 km. O caso ocorre perto de São Petersburgo. Puxar uma linha óptica pelo Neva é uma tarefa muito real, mas o custo de um projeto é dezenas, se não centenas de vezes mais caro do que qualquer uma das opções de pontes sem fio.

Primeiramente, realizamos um reconhecimento da área, garantimos a visibilidade direta entre os telhados das casas e consideramos a distância aproximada entre os pontos usando um mapa.


^{A distância entre os dois prédios nos quais os modems serão instalados}

Vemos que o ponto desejado está na linha de visão direta e não é bloqueado por árvores. É importante considerar que as árvores podem crescer em alguns anos.


^{Localização do segundo modem}

Primeiro, o suporte é montado no tripé usando âncoras. Ele deve suportar cargas de vento e não vibrar.



Para o apontamento inicial para o modem remoto, uma mira óptica é usada; em algum momento, os instaladores se tornam atiradores de elite.

Posicionamento do suporte primário com mira óptica



Agora você pode instalar o modem. É importante lembrar que a radiação laser é perigosa para os olhos e siga as precauções de segurança. Não olhe para o vidro de um modem em funcionamento.





Para acessar os contatos, a tampa traseira do dispositivo é removida.



Conexão de energia



A visão final do modem após a instalação e remoção dos filmes de proteção



Instalação do segundo ponto e do restante da foto sob o spoiler:

Personalização

Opcionalmente, uma câmera pode ser instalada no modem que fotografa na faixa de infravermelho, serve para avaliar visualmente as condições de trabalho, verificar a contaminação por vidro, etc. O fluxo de vídeo da câmera pode ser obtido no formato RTSP usual e integrado ao sistema de vigilância por vídeo.

Esta é a imagem da câmera dentro do modem instalado em nosso segundo ponto. O feixe do modem oposto é visível na imagem como um ponto iridescente brilhante.

Vídeo da câmera dentro do modem. O ponto de luz do modem oposto é visível

Interface Telnet

Os dispositivos são configurados através do console telnet. Considere as etapas na configuração inicial, passo a passo. Para conectar-se ao console do modem, você pode usar o cliente telnet embutido no Windows ou em massa.

O fabricante usa terminologia especial para comandos do console: menus interativos são chamados de scripts , ações dentro de um script são chamadas de comandos .

Os modems são equipados com motores para orientação automática, que vêm de fábrica no modo de estacionamento. Para iniciar a configuração, você precisa remover os motores do estacionamento: usando o botão no modem ou por um comando no console.
Para fazer isso, execute o script trk e execute o comando .go / z nele

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. .

.