В 3x3 антенной системе есть две важные вещи: антенны должны быть зеркальными. Это значит, что если одна антенна — HV и +45°, то с другой стороны должна быть HV и -45°. Надеюсь, понятно, но если кто-то не понимает, могу попробовать сделать картинку, которая это объяснит. Это также значит, что антенны не могут быть одинаковыми, они должны быть в паре. Может показаться глупым на первый взгляд, но так работает: цепи должны быть подключены в правильном порядке. То есть H-H (канал 0), V-V (канал 1), +45° и -45° (канал 2). Очень важно, чтобы сигнал был достаточно сильным на каждой цепи. Хорошая идея для тестирования соединения — подключить его в режиме 802.11 (без nv2 или nestreme) и настроить для наилучших параметров, анализируя CCQ и потери пакетов в таблице регистрации. Надеюсь, мои советы будут полезны. Большой тебе пропускной способности и много свободных каналов, друзья!
Можешь объяснить, что ты имеешь в виду под «антенны не могут быть одинаковыми, но должны быть парными»? Я согласен с зеркальным отражением — мы именно так и сделали. Но я использовал точно такие же антенны, при этом крепление было зеркально отражено, чтобы они «смотрели» друг на друга под одним и тем же углом. Сначала я поставил две Jirious 30 дБ купольные антенны и выровнял их как можно точнее. Только после этого мы включили цепь 2, на обоих концах которой стояли 31 дБ Gold Mesh, и выровняли их, ориентируясь только на сигналы на концах цепи 2. (Очевидно) Эти решётки едва касаются углами купольных антенн и крепятся на одном столбе. Но означает ли это, что радиоволны попадают на одинаковом расстоянии (в миллиметрах или миллисекундах) как у куполов — я не уверен. Очевидно, что эти антенны работают не одинаково. Забегая вперёд, несмотря на то что Gold Mesh на 1 дБ лучше куполов, сигнал по ним стабильно на 3–5 дБ слабее. (Я смотрю уровни на цепях, а не общий rx/tx, это просто сумма.) ROS очень редко показывает работу со всеми тремя цепями (3S), чаще всего только с двумя. А CCQ ниже 50%. Сигналы примерно -40/-41, но иногда tx падает до -48. Screenshot 2015-08-21 18.07.40.png
Как видно на двух скриншотах, хотя третья цепь включена и в целом сигнал немного увеличился (теоретически на 1,5 дБ), CCQ на передаче сильно упал (с примерно 95 до 60), и сама скорость соединения на передающей стороне тоже снизилась. Во время всех этих тестов я вообще не видел, чтобы появлялся 3S, значит, очевидно, что постоянно используются только две цепи.
Я думал поставить две похожие антенны-домики вместо сетевой антенны, но, к сожалению, я не могу установить их по диагонали... поэтому придётся сделать вторую цепь с горизонтальной или вертикальной поляризацией, что не идеально.
Ещё одна проблема — с новым чипсетом радиомодуля ac мы не можем увидеть реальную мощность на каждой цепи, как и фактическую интенсивность MCS-рейтов. Я не могу поиграться с настройками скорости и выбрать более низкие, чтобы проверить, улучшится ли связь.
Что я сделал — на восходящей линии отключил передачу по цепи 2. Сразу скорость передачи скачнула обратно до 300 Мбит/с, CCQ тоже вырос. Но опять что-то странное: по сигналу я всё ещё вижу показания передачи третьей цепи? Как так, если она отключена...
Трафик на скриншотах настоящий, а не тестовый. Screenshot 2015-08-21 18.47.36.png
Попробую объяснить на картинке: Одни и те же антенны, то есть одинаковые поляризации: wrong.png Это неправильная конфигурация, потому что, когда вы смотрите на эти антенны, одна из поляризаций не совпадёт. Вот как должно быть: Ok.png Теперь всё в порядке — когда вы смотрите на эти две антенны, у каждой поляризации есть своя пара. Самая большая проблема — между поляризацией slash и «H» или «V». Из-за очень близкого угла эти два потока надо максимально разделить, чтобы разница между ними была достаточной для работы третьего потока.
@czolo; Полностью с тобой согласен, ты отлично показал, как должна работать поляризация. Конечно, это касается и моей конфигурации. После нескольких часов чтения в интернете (не только на этом форуме) я понял, что действительно отсутствие разделения поперечной поляризации, особенно на длинных дистанциях, снижает или даже нивелирует преимущество трёхцепочного настроя. К тому же, я осознал, что если третья цепь не работает, а радио третьей цепи всё равно излучает энергию через, в нашем случае, сетчатую антенну, то создаётся самоинтерференция. Вместо улучшения связи мы её ухудшаем.
На нашем 12-километровом участке мы заметили, что достижение 3S практически невозможно, даже при сигналах -40dBm. При этом CCQ держится около 50%, но как только отключаешь третью цепь, CCQ сразу подскакивает до 90% и выше... Теперь у меня есть ещё одна идея — использовать лучшую третью антенну с большим коэффициентом передней к задней направленности и почти нулевыми боковыми лепестками. Пока единственная антенна, которую я нашёл, соответствующая этим требованиям — Jirious. Такая антенна ещё должна иметь поляризацию с наклоном 45°. Пока что я не нашёл ничего, что бы подошло под эти требования...
Следующий план — сделать трёхцепочную связь на коротком участке в 500 метров и немного разнести антенны. Для этого я собираюсь использовать пару 25dBi антенн Jirious вместе с 25dBi Gold dish, которую можно установить с наклоном 45°. Рассажу, как пойдут дела. Одновременно мы делаем похожий участок в 350 метров, чтобы иметь два варианта для экспериментов.
Текущая трёхцепочная связь на 12 км будет заменена на 12-километровую связку из двух цепей с антеннами, установленными с наклоном 45° (Ubiquiti с 45° адаптерами!). Это даст чуть лучшее подавление помех, а вместе с «ac» и возможным 80 МГц я получу желаемую скорость (150–200 Мбит в секунду в сумме). Короткий 350-метровый участок сейчас двухцепочный с 80 МГц «ac» и почти 250 Мбит/с пропускной способности.
Если удастся нормально запустить трёхцепочную связь здесь, я рассчитываю вернуться к 40 МГц «ac» — скорость около 200 Мбит/с, чего достаточно на сейчас и ближайшее будущее. Буду держать вас в курсе, но на это потребуется время...
Я обдумываю новую конфигурацию: тройная цепь длиной более 680 метров (B–C) и тройная цепь длиной более 354 метров (B–A). Обе цепи исходят из одной точки «B», где также есть один «ac» линк к ещё одному удалённому месту, четвёртый 200-метровый линк «ac», пятый линк «n» на несколько километров дальше и 4 точки доступа (AP). Итого, если использовать по 20 МГц на каждую цепь, мы уже задействуем 9 × 20 МГц = 180 МГц спектра. А поскольку 4 из этих бэктионов работают на 40 МГц, фактически мы используем 260 МГц спектра, тогда как официально разрешённый диапазон – 5500–5700 МГц (— 5925 МГц для широкополосных «ac»).
Первый линк идёт к точке «C», где снова стоит ещё один AP и новый бэктион к удалённому объекту. Второй линк ведёт к точке «A», где стоят уже 2 AP и ещё один бэктион к удалённой локации. Как вы сами понимаете, мы используем весь доступный диапазон 5 ГГц с наложениями и даже с запасом… Это большая головоломка, чтобы всё это настроить. Инструменты у нас есть: антенны с высоким коэффициентом усиления — даже на коротких дистанциях, надёжное экранирование там, где возможно, и осторожная настройка рабочих частот в каждом радио с учётом соседних устройств.
Точка «A» — наш центральный узел с магистральным каналом 300/300 Мбит/с. Всё сюда приходит и отсюда расходится. Линк от «А» до «B» должен пропускать почти столько же, сколько 300 Мбит/с (большая часть трафика — загрузка), поэтому я рассчитываю на скорость не менее 450 Мбит/с. Линк от «B» до «C» может быть чуть слабее, минимум — 300 Мбит/с. Для будущего обе цепи могли бы работать ещё лучше, поэтому я планирую сделать линк «A»–«B» тройной «ac»-линк с шириной канала 40 МГц. Используя антенны с высоким коэффициентом усиления, сигналы можно выставить около —35 дБм, и я надеюсь получить стабильный VHT MCS 9 (или 8). Это даст при тройной цепи скорость 600 Мбит/с (или 540 Мбит/с). Тогда отпадёт необходимость в 80 МГц канале (сейчас я использую 80 МГц с VHT MCS 6/7 и скоростью 585/650 Мбит/с).
Линк «B»–«C» будет аналогичным — 40 МГц «ac», но из-за чуть большего расстояния и помех, я рассчитываю на VHT MCS 6/7. При тройной цепи это даст 405–450 Мбит/с.
Обе цепи состоят из 1 × 25 дБи антенны Jirious Dome и одной 25 дБи Golddish с наклоном 45°. Разумеется, наклонённые антенны зеркально отражены по обе стороны линка, и обе антенны с наклоном на «B» имеют противоположный угол 45°. Я использую Golddish, потому что, пока что, это единственные зеркальные антенны с возможностью наклона 45°, которые мне удалось найти (к тому же у меня эти антенны есть в запасе), большинство других так устанавливать нельзя.
Вот вопросы:
Стоит ли ставить третью наклонённую антенну как можно ближе к Jirious Dome на одном радио? Или лучше разместить её, скажем, на метр дальше? И если я поставлю их с разным расположением по отношению к паре на другой стороне линка — на «B» наклонённая антенна будет над Jirious, а на «C» — под ней, повлияет ли это на качество?
Длина кабелей: мне кажется, что внутри одного радио все цепи должны иметь одинаковую длину кабеля. Но это правда? Из-за фазового сдвига, создаваемого кабелями разной длины, можно даже улучшить связь? Есть какие-то мысли по этому поводу?
Если ставить третью антенну на расстоянии — может быть даже 2 метра — от Jirious, понадобится более длинный кабель. Это может помочь с задержкой для фазового сдвига. Или я вообще упускаю суть?
Буду признателен за любые советы перед тем, как начинать эксперименты.
P.S. Да, кабель/оптоволокно — вариант, но пока экономически невыгодно, да и нужно разрешение от национального оператора, которое, скорее всего, не дадут… GPS-синхронизация помогла бы, но так как MT её не поддерживает, придётся менять почти всё оборудование, что сейчас нереально. (Если они не внедрят это в ближайшее время, мы скоро попрощаемся с MT.) Да, лицензированные радиостанции (или «light» beam-устройства) тоже подойдут, но пока невыгодно по цене.
О, забыл упомянуть, что я понимаю — скорость соединения даёт мне только 50% реальной пропускной способности. И, конечно, мне нужны довольно высокие значения CCQ. Но при скорости соединения 450 Мбит и 90% CCQ я должен получить примерно 200 Мбит полезной скорости. Пока что меня бы это устроило.
Итак, на самом деле антенны 3x3 MIMO следует покупать в конфигурациях, состоящих из соответствующих пар, а не по отдельности, если только полярность антенны нельзя изменить внутри корпуса.
На мой взгляд, использование косой поляризации для системы 3x3 — ошибка. Косая поляризация не рекомендуется в сочетании с горизонтальной (H) и вертикальной (V) поляризацией из-за очень маленькой разницы между ними. Аттенюация всего около -3 дБ по сравнению с каждой из них. Обычно одиночную косую поляризацию применяют тогда, когда нужно немного снизить помехи от окружающей среды, примерно на -3 дБ.
В MIMO есть простое правило: сигнал на каждом канале антенны должен сдвигаться по фазе относительно других на 90 градусов. Для системы 2x2 MIMO это относительно просто. Поляризации V и H сдвинуты по фазе на 90 градусов. Но косая поляризация расположена под углом 45 градусов к H и V и даёт всего около -3 дБ ослабления по отношению к каждой из них. В результате для 3x3 MIMO с косой поляризацией в сочетании с H и V получается очень плохое качество связи (CCQ). Даже если использовать вторую антенну для третьего канала — решение, которое предлагают некоторые производители, это проблему не исправляет.
Относительно простое решение — использовать квадратичные направленные ответвители в разных комбинациях. Их устанавливают между антенной и оборудованием. Так можно обеспечить фазовый сдвиг в 90 градусов для каждого канала.
«Квадратурные направленные ответвители» — да объясните уже, что это такое. Как вообще можно добиться разделения в 90 градусов в двумерном пространстве между тремя антеннами? На рынке есть трехантенные системы и для помещений, и для улицы. Как они решают эту проблему? Для наших уличных условий они не годятся, слишком низкий коэффициент усиления. Всё, что ниже 20 дБ, для магистральных соединений на большие расстояния не интересно. Я не понимаю: 3x3 MIMO рекламируется, продаётся, и ведущие производители утверждают, что у них это работает… так почему у нас не выходит? Я даже видел антенны 2x HP или 2x VP — от профессиональных производителей антенн. Как им удаётся впихнуть 2x VP или 2x HP в один блок и при этом не возникает проблемы, которую даёт наклон в 45°, если комбинировать 1x HP и 1x VP? Кстати, у меня есть две установки с двумя цепями и радио, при этом обе цепи подключены к одной VP-антенне с одной цепью. Одна антенна — сектор в 90° с усилением всего 17 дБи, другая — направленная с углом 22° и усилением 24 дБи, чтобы доставать до дальних клиентов. В однолинейном режиме это работает очень хорошо.
Квадратурный направленный ответвитель или гибридный направленный ответвитель — это одно и то же, пассивные устройства. По ссылке ниже в фигуре 21 вы можете увидеть пример, как можно также использовать комбинацию таких устройств. С небольшой долей воображения вы поймёте то, что я объяснял выше. https://en.wikipedia.org/wiki/Power_dividers_and_directional_couplers
Я не думаю, что разделение цепей по фазе так уж важно. Есть производители, которые успешно используют мультиантенные системы — до 27 антенн/цепей. Большинство из них используют одинаковую поляризацию (например, Ruckus), и разделение по полярности их, похоже, совершенно не волнует. В маленьких SOHO роутерах с 3x3 можно получить высокую скорость, используя все три цепи между (3x3) устройствами, которые «смотрят» на антенны с похожей поляризацией. Почему же поляризация тут не проблема? Думаю, основная сложность создания дальнобойных каналов на 3x3 системах — это то, что значительную часть прироста скорости дают сигналы, принятые по многолучевому пути. Внутри помещений с 3x3 системой много многолучевого сигнала, поэтому сдвиг фаз между потоками достаточен для того, чтобы MIMO-технология могла построить надёжный канал с высокой скоростью. На дальних каналах, где используются антенны с большим усилением, многолучевой приём сильно подавляется такими антеннами. Любой луч, который не попадает прямо в главное направление антенны (то есть отражённый многолучевой сигнал), попадёт в приёмник под углом за пределами основного лепестка. Чем выше усиление антенны (чтобы достичь большей дистанции/сильного сигнала), тем хуже приём многолучевого сигнала.
Отсюда мультиантенные/мультипотоковые системы (4x4, 5x5 и выше) на коротких дистанциях, которые используют антенны с чувствительностью в широком диапазоне азимута, работают отлично. Чипсет получает много разных потоков с примерно одинаковым уровнем сигнала и умеет строить хорошую скорость. А вот системы с высокой направленностью, скорее всего, получат только основной радиолуч (потому что отражённые лучи не долетают или слишком слабы для использования), и если используется 3 цепи, то единственное разделение — по поляризации. Поскольку каждый поток также идёт на приёмную антенну других потоков, да, разделение по полярности — это всё, что остаётся в базовых вайфай системах.
Возможное решение — разнести антенны каждого потока на пару метров и/или чуть по-другому направить их, чтобы они немного «смотрели» не прямо на другую сторону, а на отражающую поверхность. Так появляется дополнительная задержка по времени и сдвиг фаз, с которыми приёмник сможет работать. Но есть компромисс — сила сигнала. Чтобы получить высокий уровень отношение сигнал/шум и, соответственно, высокие скорости MCS, нужны ещё более мощные антенны с обеих сторон, а они, в свою очередь, имеют более суженные побочные лепестки. На мой взгляд, компромисс такой, что есть некоторое оптимальное расстояние, при котором двухпотоковая система («ac» или любая другая кодировка) выигрывает больше от высокого сигнала, чем мультипотоковая — от фазовых сдвигов из-за многолучевости.
Так что, возможно, моя 350-метровая связь, которая проходит через более или менее отражающие крыши домов, по-настоящему выиграет от трехцепной системы, даже если максимальное разделение по поляризации — всего 45 градусов. А вот моя 680-метровая связь, скорее всего, уже на грани того, что трёхцепная система приносит пользу. Без сомнений, мой 8-километровый канал получит больше выгоды от очень мощной двухпотоковой антенны с «ac» радио, чем от трёхцепной, но с чуть меньшим усилением. Используя пару антенн с очень высоким усилением (30 и 34 дБ, обе под углом 45º для минимизации помех от третьих сторон), сигнал будет достаточно высоким, чтобы достичь высокого уровня VHT MCS 8 или 9 и получить 360–400 Мбит/с. Если понадобится ещё больше, придётся перейти на 80 МГц.
Интересно, что некоторые производители используют круговую поляризацию в конфигурации 4x4 и, вместе с некоторыми другими улучшениями, заявляют о скоростях, намного превышающих то, что мы могли бы ожидать при базовых решениях. Если я не смогу получить нужное с MT или Ubnt, вероятно, пойду именно на такое решение или выберу лицензированное оборудование. Но сейчас главный вопрос — деньги!
Да, есть производители, которые используют системы с 27 и более антеннами на канал в одной поляризации. Ruckus, Xirrus и так далее, но это совершенно другая технология (формирование луча) и другая цель — p2mp… Я не хочу комментировать остальные сообщения. Всё, что хотел сказать, — использование косой поляризации вместе с двумя другими, горизонтальной и вертикальной, не помогло.
Что касается вашей установки, 8 км — это не очень длинная связка. Я бы выбрал решение 2x2 MIMO с несколькими каналами, с агрегацией или OSPF. Так у вас будет резерв, и это не слишком дорого. Желаю удачи, расскажите нам о результатах.