Czy Twoja sieć potrzebuje coraz większej prędkości i pojemności?

W dobie błyskawicznego rozwoju usług za pośrednictwem Internetu oraz silnej konkurencji na rynku dostawców usług internetowych potrzebujesz wydajnych sieci ale przede wszystkim przyszłościowej technologii, która zapewni Twojej firmie rozwój na długie lata.

Dostawcy usług internetowych (ISP), oprócz zaspokajania potrzeb w zakresie regularnych usług dostępu do Internetu, takich jak przeglądanie stron internetowych, social media, zakupy online i usługi wideo, muszą teraz zapewnić dodatkową przepustowość dla aplikacji biznesowych, które wymagają coraz większych prędkości przepływu danych.

Wg danych jeszcze sprzed pandemii 80% całego ruchu w Internecie stanowią trzy segmenty:

• wideo
  
• gaming
  
• social media
  

Rośnie udział video w komunikacji i rozrywce

Wideo staje się coraz bardziej popularną formą w Internecie.

Już teraz Youtube i Netflix razem generują ponad 25% ruchu w sieci. Do tego musimy dodać lawinowy wzrost potrzeb na wideo komunikację w każdym obszarze biznesu. Nie potrzeba żadnych danych, by zauważyć skutki boomu na wideokonferencje.

To pokazuje, że w Internecie już teraz króluje video, czyli obecnie najbardziej „pasmożerne” medium w sieci, na dodatek medium, które będzie wymagało coraz lepszych parametrów transferowych i coraz więcej "miejsca" w sieciach.

FTTH nie rozwiąże wszystkich problemów

Przy tak szybko rosnących potrzebach w sieciach konsumenckich naturalnym wyborem wydaje się być technologia światłowodowa, która póki co zapewnia duże prędkości i przepustowość rzędu 2,5 Gb/s. Pojawiają się jednak często sytuacje oraz okoliczności kiedy światłowód wcale nie musi być pierwszym wyborem:

Trzy zasadnicze czynniki, które mogą mieć wpływ na wybór innej technologii:

Rozwiązaniem może być nowoczesne radio

Alternatywą lub uzupełnieniem technologii FTTH w Twoich sieciach może być radio, a dokładniej nowoczesne bezprzewodowe łącza szerokopasmowe, które gwarantują szybką, bezinwazyjną i przewidywalną procedurę instalacji oraz niski koszt jednego węzła.

Szybkie wdrożenie (bez procedur) oznacza znacznie szybsze uruchomienie usługi i niemal natychmiastowy dostęp do przychodów z usługi.

To, co często budzi obawy wśród operatorów to wydajność oraz stabilność takiego rozwiązania, wynikające z doświadczeń ze starymi technologiami radiowymi.

Jednak ostatnie lata to gwałtowny rozwój technologii łączności bezprzewodowej i to w wielu obszarach. Szerokopasmowa łączność bezprzewodowa bez wątpienia jest jedną z szybciej rozwijających się gałęzi technologii komunikacji.

Przyszłość Twojej sieci to możliwość jej stałego rozwoju wraz ze wzrostem wymagań.

Jak zatem zwiększyć prędkość sieci radiowej?

Jest kilka możliwości i koncepcji poprawy wydajności sieci, reprezentowanych przez różnych dostawców rozwiązań, związanych z wyborem technologii i jej możliwości rozwojowych. Kluczowy jest wybór rozwiązania, technologii i partnera-dostawcy, pamiętając jak szybko zmienia się obecnie rynek dostaw usług internetowych i jak szybko rosną wymagania wobec sieci dostępowych.

Którą drogę (technologię) wybrać dla swojej sieci?

Zwiększenie kanału – efektywne ale ograniczone na przyszłość

Wprowadzenie wyższych modulacji - ślepa uliczka?

Zastosowanie technik zwielokrotnienia transmisji MIMO

O ile w MIMO 2x2 można to łatwo zrobić przesuniętą o 90° polaryzacją o tyle w 4x4 próby z przesuniętą modulacją wykazują wiele trudności i niedogodności, przy dość słabych efektach. Nie trudno się domyślić, że dalszy rozwój jest trudny i mało ekonomiczny.

Wykorzystanie technologii MU-MIMO – natychmiast widoczne efekty i spokojna przyszłość

Technologia MU-MIMO bez konieczności zwiększania kanału, przy zachowaniu obecnej jakości sygnału (SNR) pozwala zwiększyć przepływność stacji bazowej nawet kilkakrotnie wykorzystując stacje klienckie 2x2.

Wymiana samej stacji bazowej na Cambium ePMP 3000 (4x4) i pozostawienie starych stacji klienckich MIMO 2x2 to już pierwszy krok do zwiększenia wydajności sektora.

MU-MIMO co to jest i dlaczego tak działa?

Technologia MU-MIMO jest to połączenie techniki MIMO z tzw. zwielokrotnieniem przestrzennym. To pozwala na przesyłanie strumieni danych MIMO 2x2 do kilku klientów równocześnie, odseparowanych od siebie w przestrzeni. Dla każdego użytkownika formowana jest niezależna wiązka radiowa. To, co ważne technologia zwielokrotnienia przestrzennego jest już sprawdzona i wykorzystywana w zaawansowanych rozwiązaniach Cambium, gdzie możliwa jest już obsługa 14x14, pozwalająca do 7 razy zwiększyć pojemność stacji przy minimalnej separacji 6°.

Jest więc tylko kwestią czasu kiedy kolejne poziomy zaawansowania tej technologii znajdą się w rozwiązaniach dostępnych budżetowo dla operatorów ISP. Już teraz można korzystać z profitów tej technologii instalując stację bazową Cambium ePMP 3000.

Stacja bazowa ePMP to dopiero początek korzyści.

Powyżej przedstawiliśmy scenariusz w którym wymieniliśmy samą stację bazową i nadal wykorzystujemy „stare” końcówki klienckie, pracujące w technologii 802.11n.

Chociaż zaobserwujemy znaczącą poprawę parametrów sieci to jednak nadal korzystamy tylko z niewielkiej części możliwości technologii od Cambium. Prawdziwe oblicze i możliwości zobaczymy dopiero gdy zamienimy stacje klienckie na stacje 802.11ac Wave 2 czyli stacje z rodziny Cambium Force 300-xx, które zapewnią działanie MU-MIMO.

Paradoksalnie optymalne korzyści i oszczędności widzimy dopiero przy wyraźnym obciążeniu AP. Algorytm stacji jest tak ustawiony, że technologia MU-MIMO włącza się dopiero w chwili gdy pojemność sieci bez MU-MIMO jest niewystarczająca, żeby sprostać zapotrzebowaniu klientów.

Jak to wygląda w praktyce? – test systemu MU-MIMO

Tyle teorii. Najlepiej jednak sprawdzić skuteczność w praktyce czyli podczas realnych testów.

Przygotowaliśmy test pokazujący działanie MU-MIMO w praktyce na przykładzie prostej sieci, obciążając ją odpowiednio.

Zasymulowaliśmy ruch ściągania danych TCP przy użyciu aplikacji iperf 3.1.3 z wykorzystaniem 3 niezależnych komputerów (3 laptopy z Windows 10). Sprzęt rozstawiliśmy w dość ciasnym pokoju, co okazało się wielkim wyzwaniem dla MU-MIMO. Tak jak technologia MIMO potrafi skorzystać z odbić sygnału, to w przypadku MU-MIMO odbicia są dużym wyzwaniem. Końcówka kliencka ma problemy z raportowaniem swojego położenia stacji bazowej, gdyż odbite sygnały dochodzą z wielu stron i zostaje zakłócone działanie mechanizmu: sounding. Po długich próbach udało nam się znaleźć takie pozycje dla końcówek klienckich, żeby włączył się tryb MU-MIMO. Według zapewnień producenta przy instalacjach zewnętrznych nie ma problemu z soundingiem, gdyż nie występują wielokrotne odbicia sygnału z 4 anten nadawczych stacji bazowej.

Na liście urządzeń klienckich podłączonych do stacji bazowej można podejrzeć, które z urządzeń mogą skorzystać z technologii MU-MIMO. Taka końcówka ma wartość > 0 w kolumnie Groupable SMs.

Nasze testy wykonaliśmy dla kanału 20 MHz oraz 40 MHz. Odpuściliśmy sobie testowanie 80 MHz, gdyż naszym zdaniem mało logiczne jest używanie takiej wielkości kanału dla zastosowań punkt-wielopunkt w większości lokalizacji (choć oczywiście znajdziemy wyjątki). Sprzęt ustawiliśmy w konfiguracji TDD 75:25 z synchronizacją GPS. Podział 75:25 oznacza, że 75% czasu stacji bazowej zarezerwowane jest dla transmisji w kierunku „do klienta” – czyli ściąganie danych klienta (download), a 25% czasu bazy zarezerwowane jest dla transmisji „od klienta” – czyli wysyłanie danych klienta (upload). 

20 MHz

Test przeprowadziliśmy w opisany poniżej sposób:

• Transmisja tylko z PC3 do PC1 (60 sek., jedna sesja TCP) = ~125 Mb/s (iperf: 122 Mb/s)
• Transmisja tylko z PC3 do PC2 (60 sek., jedna sesja TCP) = ~125Mb/s (iperf: 122 Mb/s)
• Jednoczesna transmisja z PC3 do PC1 oraz do PC2 (120 sek., po jednej sesji do każdego PC = ~252 Mb/s (iperf: 2x123 Mb/s)

A oto wynik testu odczytany z monitora przepływności stacji bazowej ePMP 3000:

40 MHz

Identycznie jak dla 20MHz przeprowadziliśmy test dla 40MHz:

• Transmisja tylko z PC3 do PC1 (60 sek., jedna sesja TCP) = ~250 Mb/s (iperf: 246 Mb/s)
• Transmisja tylko z PC3 do PC2 (60 sek., jedna sesja TCP) = ~250 Mb/s (iperf: 246 Mb/s)
• Jednoczesna transmisja z PC3 do PC1 oraz do PC2 (120 sek., po jednej sesji do każdego PC = ~400 Mb/s (iperf: 2x196 Mb/s)

I wynik testu odczytany z monitora przepływności stacji bazowej ePMP 3000:

WNIOSKI:

Okazuje się, że technologia MU-MIMO naprawdę działa. Dołączenie do transmisji kolejnego klienta, zamiast spowodować spadek wydajności bazy, powoduje jej podwojenie! Testy pokazały 100% zysk pasma (pełne podwojenie!) dla kanału 20 MHz. Dla kanału 40 MHz był to już "tylko" 60% wzrost. Dalsza optymalizacja kodu stacji bazowej będzie prowadzona w kierunku stopniowego zwiększania zysku MU-MIMO dla kanałów powyżej 20 MHz.

Należy zwrócić uwagę, że MU-MIMO to nie podwójna prędkość dla klienta tylko podwójna prędkość bazy, a to przekłada się na wielkości pakietów oferowanych klientom.

Wzrost prędkości dzięki MU-MIMO ma dodatkowe atuty, których nie sposób pominąć:

1. Po pierwsze, zysk pojemności następuje bez zwiększenia kanału.

2. Po drugie, nie wymaga poprawy jakości sygnału, jak to ma miejsce w przypadku systemów z wyższymi modulacjami.

Oznacza to, że jeśli dzisiaj z bazy osiągamy 100 - 150 Mb/s, to przez zastosowanie końcówek wspierających MU-MIMO uzyskamy 200 - 300 Mb/s bez zmiany kanału. Nie skupialiśmy się na testowaniu kierunku od klienta, ale przy naszym testowym ustawieniu TDD=75:25, uzyskaliśmy ~35 Mb/s dla kanału 20 MHz oraz ~75 Mb/s dla kanału 40 MHz.

Wydajność widmowa pojedynczego sektora pracującego w kanale 20 MHz, z końcówkami AC Wave 2, przy MU-MIMO wynosi więc: (250 + 35) Mb/s / 20 MHz = 14.25 bit/s/Hz, co przy zastosowaniu synchronizacji GPS oraz użyciu tej samej częstotliwości w przeciwnych kierunkach czterosektorowej stacji bazowej daje nam wynik 28.5 bit/s/Hz!

ZAPYTAJ UŻYTKOWNIKÓW I PRZETESTUJ WE WŁASNEJ SIECI

Głównym celem testu było pokazanie, że MU-MIMO działa. Zdajemy sobie sprawę, że testy w warunkach laboratoryjnych, robione „na stole” to nie to samo co praca w naturalnym środowisku sieciowym. Technologia jest wdrażana w sieciach naszych partnerów i sprawdza się w realnych sieciach, dając wymierne korzyści. Zachęcamy do kontaktu z nami, a także do testów naszych rozwiązań we własnych sieciach. Zapewniamy wsparcie na każdym etapie testów i wdrożenia.

Reasumując:

MU-MIMO to większa prędkość stacji bazowej. A to prosta droga do możliwości oferowania lepszych usług klientom. Przy tych samych parametrach łączy klienckich jesteśmy w stanie dwukrotnie zwiększyć prędkość do klientów w stosunku do innych systemów konkurencji. Warto podkreślić, że to podwojenie dotyczy wszystkich klientów w sektorze, zarówno tych blisko bazy jak i tych oddalonych.

Mamy również otwartą ścieżkę rozwoju na przyszłość dzięki kompatybilności końcówek serii Force 300-xx z kolejnymi generacjami stacji bazowych (802.11ax) czyli kolejne możliwości wzrostu wydajności sieci bez konieczności wymiany stacji klienckich.

Rozwój sieci to konieczność. W obliczu tak szybkiego rozwoju technologii internetowych oraz wzrostu potrzeb klientów nie ma innej drogi jak rozwój sieci. W planach rozwojowych warto uwzględnić nowoczesne rozwiązania łączności szerokopasmowej jako alternatywę dla kosztowych i czasochłonnych instalacji światłowodowych oraz jako efektywne i ekonomiczne ich uzupełnienie. Podejmując decyzję o modernizacji obecnych oraz budowie nowych sieci radiowych należy dobrze przemyśleć wybór technologii. Warto postawić na rozwiązania, które dają korzystne TCO oraz zapewniają spokojną przyszłość w postaci gwarancji dynamicznego rozwoju wraz z rosnącymi potrzebami. Takim rozwiązaniem może być technologia MU-MIMO od Cambium oraz nowe rozwiązania które Cambium właśnie wprowadza na rynek.

Jak zacząć z Cambium?

Jeśli zainteresowaliśmy naszą technologią to zapraszamy do współpracy. Chętnie opowiemy o skutecznych wdrożeniach, które pracują dla naszych Partnerów i przekażemy kontakt do nich. Istnieje również możliwość przetestowania rozwiązań Cambium we własnej sieci, do czego zresztą mocno namawiamy. Na początek zachęcamy do kontaktu z nami, odpowiemy na wszelkie pytania, rozwiejemy wątpliwości, podpowiemy które rozwiązania się sprawdzą w konkretnej sieci.