GPS-синхронизация на airMAX AC

Дата: 21.05.2020

В 2017 году компания Ubiquiti объявила о поддержке GPS-синхронизации на своих устройствах линейки airMAX AC. Однако с тех пор подробных примеров работы никем представлено не было, хотя немногочисленные положительные отзывы провайдеров на форуме производителя встречались без каких-либо подробностей, поэтому мы решили продемонстировать на своём примере.

GPS-синхронизация используется в двух топологиях беспроводной сети: PtMP ("точка-многоточка") и PtP ("точка-точка"). В первом случае (PtMP) можно синхронизировать на одной частоте работу тех точек доступа (АР), которые установлены относительно друг друга "спина к спине". При этом антенны этих АР должны иметь хорошее подавление Front / Back (без задних "лепестков" в диаграмме направленности антенны, чтобы не видеть "чужие" СРЕ). И наоборот, чтобы клиентские устройства не видели "чужие" АР. В противном случае, "чужие" СРЕ будут создавать помехи базовым станциям на той же частоте.

Использование GPS-синхронизации во втором случае (PtP) намного проще. Здесь нет обязательного правила установки "спина к спине", как при топологии PtMP, поскольку антенны радиомостов имеют достаточно узкую диаграмму направленности (менее 10 градусов). Однако, если оба моста расположены параллельно друг другу (или близко к такому положению), то синхронизация работать не будет, т.к. каждая из Station будет видеть одновременно две АР на одной частоте и с высоким уровнем сигнала, что неприемлемо для работы синхронизации. 

Нам был доступен самый простой вариант — размещение двух радиомостов из одной точки в разные стороны на одной частоте. Ниже представляем краткий отчёт о работе GPS Sync: 

• А — центральная точка, из которой "стреляют" два моста в разные стороны — 22 и 3 км;
• В — точка за радиомостом 22 км;
• С — точка за радиомостом 3 км;
• AB — радиомост 22 км с устройствами Rocket 5AC PRISM Gen2 и антеннами RocketDish 5G-31 AC;
• AC — радиомост 3 км с устройствами Rocket 5AC PRISM Gen2 и антеннами airFiber 5G-30-S45.

На каждой точке стоят по одному Mikrotik RB4011iGS+RM для генерации тестового трафика и измерения задержки. Путём регулировки выходной мощности добиваемся высокого уровня сигнала между АР, установленными в непосредственной близости в центральной точке А. Они стоят на разных трубостойках в 2 метрах друг от друга, а угол между направлениями — около 50-60 градусов.

Радиомост 22 км — АР видит соседнюю AP с сигналом -58:

Радиомост 3 км — АР видит соседнюю AP с сигналом -51:

Разница в уровнях принимаемого сигнала 7 дБ обусловлена разной выходной мощностью, установленной на данных точках доступа — для максимальной модуляции на радиоканале 22 км нужна максимальная мощность (28 дБм), а на коротком линке 3 км достаточно и 20 дБм.

Запускаем радиообследование (Site Survey) на дальних точках и смотрим, что они видят в списке доступных сетей. Station за дальним линком видит только свою АР:

Station за коротким линком видит обе АР:

Причина — Station за коротким радиомостом попала в маленький боковой лепесток антенны радиомоста 22 км. В идеале такого быть не должно, но разница в сигналах около 30 дБ, а этого почти достаточно для более-менее стабильной работы модуляции 256 QAM.

Проверяем работу на одной частоте без синхронизации (режим Flexible) с одновременным запуском тестового дуплексного трафика (с ограничением 30М в обе стороны):

На графиках видно, как обеим AP плохо на одной частоте — модуляции RX падают до 16 QAM, входящие скорости сильно "плавают", а средняя задержка в радиоканалах около 26-38 мс.

Теперь проверим работу с включенной синхронизацией. К слову, какой-либо "кнопочки" или "галочки" для включения этой функции в веб-интерфейсе Rocket 5AC PRISM Gen2 не предусмотрено. Синхронизация начинает работать автоматически при выборе фиксированного кадра (в нашем случае 5 мс). Стоит обратить особое внимание, что приём / передача между АР могут быть синхронизированы только в случае одинакового размера кадра (Frame duration) и деления трафика (DL/UL RATIO).

Как видно по графикам, теперь модуляции держатся на максимальном уровне 256 QAM. Тестовый трафик стал ровным, а задержка стабилизировалась на уровне 10-12 мс (это минимально возможная задержка в случае применения кадра 5 мс). 

GPS-синхронизация может быть полезной, когда требуется повторное использование радиочастот. Например, если не хватает свободного радиочастотного спектра или нужно исключить взаимное влияние близкорасположенных базовых станций и радиомостов.