Ubiquiti LTU | część 2 | Profesjonalne testy w terenie

Ubiquiti LTU | część 2 | Profesjonalne testy w terenie

Słowem wstępu

Nowe rozwiązanie Ubiquiti Inc. zyskuje coraz to większe uznanie wśród grona zwolenników sieci bezprzewodowych, a technologia LTU staje się coraz to bardziej popularna. W poprzednich publikacjach mieliśmy już okazję zapoznać się z cała gamą produktów LTU oraz przeprowadziliśmy wstępne testy tego rozwiązania (biurkowe). Tym razem przedstawimy Wam wyniki profesjonalnych testów wykonanych w terenie. Na tej podstawie wyciągniemy wnioski, jak wydajne (wydajność pakietowa) są urządzenia od Ubiquiti Inc. oparte o protokół LTU. Wszystkie uzyskane wyniki będą dostępne w dalszej części niniejszego artykułu. Zapraszamy do lektury.

Wydajność pakietowa przede wszystkim!

Tak w ramach przypomnienia. Główną ideą opracowania protokołu LTU (technologia LTU) było zwiększenie wydajności sieci dla połączeń PTMP! Urządzenia mają doskonale sprawdzać się podczas pracy w trudnych warunkach, gdzie zaszumienie jest bardzo duże. Ubiquiti Inc. opracowała nowy protokół LTU, aby podłączyć bardzo dużą ilość klientów, przy zachowaniu bardzo dużej wydajności sieci bezprzewodowej. Wszystko to jest możliwe dzięki kilku czynnikom:
  • 21,2bps na każdy Hz (wydajność spektralna)
  • ponad 2 miliony pakietów na sekundę
  • modulacja 4096QAM

Ubiquiti LTU - test długodystansowy

Dobrze. Dość teorii! Przejdźmy zatem do wydajności jaką oferuje nam technologia LTU. Testy wykonaliśmy dla odległości powyżej 4,5km (LTU Pro) oraz poniżej 2km (LTU Lite)
Założenia stress testów dla LTU:
  1. Końcówka CPE w zasięgu (klienckie cpe) LoS powyżej 4,5km z modulacją minimum 64QAM
  2. Wydajność minimalna dla CPE przy kanale o szerokości 20MHz przy 64QAM Dowload 32Mbps/Upload 7Mbps
  3. Wydajność sektora przy szerokości kanału 20MHz minimum 120Mbps/24Mbps
  4. Pomiar wydajności CPE i „sektora” według standardów EtherSAM (ruch asymetryczny) dla ruchu o charakterystyce IMIX (ang. Internet MIX według IETF RFC 6985 „IMIX Genome: Specification of Variable Packet Sizes for Additional Testing”) zgodnie z parametrami przedstawionymi w tabeli poniżej.
  5. Rozmieszczenie kanałów na sektorach (4x90 stopni) bez odstępu w częstotliwościach. Czyli sektory A i C częstotliwość środkowa 5700MHz, a sektory B i D częstotliwość środkowa 5680MHz.
  6. Testy przeprowadzone w warstwie L3
  7. Utrata pakietów na poziomie 0,03%
  8. Maksymalny czas pakietów 50ms
  9. Maksymalny jitter pakietów 40ms
  10. Maksymalne chwilowe obniżenie prędkości zadanej (minimalnej) do poziomu 95%
  11. Czas trwania testu EtherSAM 2 godziny

Sprzęt użyty w testach

rl elements hg3
  • Miernik VeeEx VePAL TX300S z oprogramowaniem w wersji 3.5.13 dla platformy oraz 3.5.7 dla modułu

Struktura paczki pakietów wykoprzystywanych w teście

Lp.

Długość pakietu [B]

Liczba pakietów (proporcja)

 

Ilość pakietów dla ruchu (D/U) 32Mbps/7Mbps

Ilość pakietów dla ruchu (D/U) 120Mbps/24Mbps

1

68

7

D: 11507 pps
 U: 2517 pps

D: 43151 pps
 U: 8630 pps

2

595

4

3

1518

1

Razem jeden zestaw pakietów

2181 bajty

12 pakietów
(D - download, pobieranie do CPE; U-upload, wysyłanie z CPE)
packet frame

Wyniki testów 2km

Jak już znamy specyfikę naszych testów, przejdźmy do uzyskanych wyników. W pierwszej kolejności przyjrzymy się dokładnie wynikom, które uzyskaliśmy podczas 2 godzinnego testowania miernikiem EtherSAM.

Wyniki testów dla jednego CPE (LTU Pro) przy odległości około 2km i częstotliwości 6100MHz. Wysokość zamontowania zamontowania CPE to około 5m n.p.t., LoS
4xIMIX
Kolejne testy wykonaliśmy przy pomocy miernika VeEx VePal TX300S przy zadanej przepustowości Download 130Mbps, Upload 28Mbps o charakterystyce IMIX* opisanej w tabeli powyżej.
"Local Results" -> wysyłanie z CPE
"Remote Results" -> pobieranie do CPE.
*charakterystyka ruchu sieciowego wykorzystywana przy pomiarach wydajności urządzeń sieciowych opisana w RFC6985 jako Internet Mix (IMIX) lub inna wyspecyfikowana w dokumentacji producenta
vsam_test1
vsam_test2
vsam_test3

Wyniki testów 5km

Po pomyślnych testach na odległości poniżej 2km, postanowiliśmy zwiększyć dystans do prawie 5km i zmieniliśmy urządzenie klienckie CPE na Ubiquiti LTU-Pro. Co więcej! Testy na dłuższym dystansie wykonaliśmy w oparciu o różne szerokości kanału (20/30/40/50MHz) oraz różne wersje oprogramowania: 2.1-BETA4 i 2.1-BETA5.

Odległość i Strefa Fresnela

Strefa Fresnela

Wyniki testów przepustowości Ubiquiti LTU

Jak już wspomniałem, przeprowadziliśmy testy dla różnych wersji oprogramowania, różnych szerokości kanału oraz przy zmiennym parametrze "Performance Boost". Poniżej, wyniki z uzyskanych prędkość Download i Upload.

Dystans
 4.88km

20MHz

30MHz

40MHz

50MHz

2.1-BETA4

2.1-BETA5

2.1-BETA4

2.1-BETA5

2.1-BETA4

2.1-BETA5

2.1-BETA4

2.1-BETA5

Performance Boost

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

Pobieranie [Mbps]

134.7

137.8

137.2

137.9

183.0

204.8

183.5

205.4

187.1

268.5

181.8

270.2

211.3

246.8

188.3

248.5

Wysyłanie [Mbps]

25.2

26.3

26.4

25.7

42.0

41.8

42.0

40.9

55.7

54.7

55.8

54.6

48.1

47.3

47.6

46.5

Dwukierunkowo
 Download
 Upload
  [Mbps]

133.9
 25.2

135.2
 24.4

136.5
 24.3

135.3
 23.7

183.8
 40.8

203.1
 38.4

180.5
 40.8

204.2
 40.3

186.6
 52.8

267.7
 52.7

179.4
 53.8

264.9
 52.8

209.1
 47.2

228.7
 41.3

198.8
 46.2

272.9
 45.1

Na podstawie powyższych wyników wnioski nasuwają się praktycznie same. Wyniki dla szerokości 50MHz są zaskakująco niskie, w porównaniu do wyników z szerokością 40MHz! Jest to spowodowane niższymi modulacjami, które wynegocjowały urządzenia, dla tej szerokości kanału, W związku z tym nie zaleca się ustawiania dużuch szerokości kanałów dla dalekich linków, jeśli nie jest to oczywiście urządzenie pracujące jako radiolinia.
Najbardziej optymalne jest korzystanie z 30MHz i zdecydowanie polecamy korzystanie z takiej szerokości kanału. Zdecydowanie jest to kompromis pomiędzy skutecznym zasięgiem, a całkowita przepustowością danego sektora (nadajnika).
Poniżej prezentujemy uzyskane wyniki. Skupmy się tylko na testach w szerokościach 30 i 50MHz, gdyż na nich najbardziej nam zależy.

Ubiquiti LTU - wyniki 30MHz 2.1-BETA4

.

Ubiquiti LTU - wyniki 30MHz 2.1-BETA5

Ubiquiti LTU - wyniki 30MHz 2.1-BETA5

Ubiquiti LTU - wyniki 50MHz 2.1-BETA4

Ubiquiti LTU - wyniki 50MHz 2.1-BETA4

Ubiquiti LTU - wyniki 50MHz 2.1-BETA5

Ubiquiti LTU - wyniki 50MHz 2.1-BETA5

Version 2.1.0-BETA5

Jak widać na powyższych grafikach, oprogramowanie w wersji 2.1.-BETA5 nie wnosi przełomowych zmian zarówno w parametrach jak i przepustowości. Natomiast zawiera istotne poprawki w zakresie stabilności połączeń oraz całkowicie zmienia wygląd interfejsu graficznego, dzięki czemu GUI działa dużo szybciej i płynniej. Poniżej prezentujemy kilka screenów z nowego interfejsu graficznego Ubiquiti LTU.
LTU gui

Wnioski

1. Oprogramowanie do wersji 2.0.6 (włącznie) oraz wersje BETA do 2.1-BETA3 (włącznie) sprawiały bardzo duże problemy ze stabilnością, wydajnością oraz odpornością na zakłócenia.

2. Włączenie funkcji "Performance Boost" skutkuje wzrostem wydajności (maksymalne wartości wysycenia pasma), kosztem ilości CPE jakie może obsłużyć stacja bazowa.

3.Do wersji oprogramowania 2.0.7 i 2.1-BETA4 (włącznie) funkcja split frequency nie powodowała żadnego wzrostu przepustowości

4. Każde klienckie CPE dłużej nie używane (czasami już po 2 minutach) przechodzi w stan uśpienia. W przypadku pobierania/wysyłania na oprogramowaniu do 2.0.7 i 2.1-BETA4 (włącznie), z pełną dostępną przepustowością, powodowało efekt schodkowego zwiększania prędkości i oczywiście wiązało się również ze wzrostem modulacji. Efekt ten powodował, że uśpione CPE na samym początku traciło pakiety (z uwagi na bufor i korekcję błędów nie widać tego bez zaawansowanych mierników). Oprogramowanie 2.1-BETA5 znacząco poprawia ten niekorzystny efekt i wówczas problem już nie jest dokuczliwy. Testy przy "obudzonym" CPE nie wykazywały strat pakietów.
LTU schodki
LTU packet lost
5. Wszystkie urządzenia Ubiquiti LTU po przekroczeniu częstotliwości pracy 6000MHz, odnotowują stopniowe pogarszanie parametrów bezprzewodowych. Różnica między parametrami pracy urządzeń na częstotliwości 5500MHz, a 6200MHz, potrafi dochodzić nawet do 10dBm! Dodatkowo wszystkie CPE, na drugim torze odbiorczym, odnotowują coraz to większą różnicę w stosunku do pierwszego toru odbiorczego. Wraz ze wzrostem częstotliwości, następuje pogorszenie parametrów odbioru sygnału ze stacji bazowej, co znakomicie widać na poniższych screenach (odległość 4,88km). Sprawdziliśmy to na różnej kombinacji anten, w tym również Ubiquiti AM-5AC22-45 oraz Ubiquiti AP-5AC-90-HD.
LTU sygnały
6. Szerokość 50MHz przy odległości 4,88km jest zbyt duża, by uzyskiwać takie same modulacje, jak dla węższych kanałów.

Podsumowanie

W ramach krótkiego podsumowania. Korzystając z rozwiązań Ubiquiti LTU trzeba zwrócić szczególną uwagę na fakt, że antena GPS jest wrażliwa na zakłócenia od konstrukcji metalowych. Aby poprawnie komunikowała się z dużą ilością satelit, wymaga dobrego umieszczenia, inaczej będziemy mieli problemy z synchronizacją gps. Należy również pamiętać, ze nieużywane CPE "usypia się", co ogranicza zakres wymiany pakietów na podtrzymanie połączenia. Nagłe uruchomienie transmisji powoduje, że urządzenie potrzebuje "czasu", aby wynegocjować dla siebie odpowiednią przepustowość na sektorze. Efektem są właśnie w/w "schodki" na samym początku wykresów prędkości.
Jedno jest pewne. Serię urządzeń Ubiquiti LTU wyróżnia bardzo duża wydajność pakietowa! A sam RoadMap nowych funkcjonalności napawa optymizmem, że niebawem pojawią się kolejne zmiany (w przyszłych wersjach oprogramowania), które zwiększą przepustowość oraz działanie w instalacjach nLoS. Dokładając do tego silne szyfrowanie transmisji bezprzewodowej oraz tryb "Performance Boost" otrzymujemy bardzo wydajne rozwiązanie, które sprawdzi się w każdych warunkach. A przede wszystkim urządzenia sieciowe Ubiquiti LTU zapewniają Klientom stabilną usługę z najwyższej półki.

Autorzy:
Wojciech Repiński
Leszek Błaszczyk