cnWave V5000 i V1000 - nowe spojrzenie na 60GHz

Bezprzewodowe rozwiązania dedykowane dla dostawców usług internetowych ISP oraz innych przedsiębiorców to stale rozwijana gałąź urządzeń w wielu firmach produkujących sprzęt sieciowy. Cambium Networks również tworzy w tej dziedzinie wydajne urządzenia jak cnWave cnWave V5000, cnWave V3000 i cnWave V1000 pracujące w częstotliwościach 60 GHz. Przyjrzymy się dziś urządzeniom sieciowym Cambium Networks cnWave V5000 oraz cnWave V1000 sprawdzając możliwości konfiguracyjne i wydajność pracy. Produkt cnWave 60GHz V5000 określany jest przez Cambium Networks jako węzeł dystrybucyjny, zaś cnWave 60GHz V1000 i V3000 - terminalne abonenckie. Na samym początku tego artykułu warto wspomnieć o tym, że terminal V3000 jest dwuczęściowy - osobno kupujemy część radiową, a osobno antenę! Jeśli któryś z naszych czytelników zdecyduje się na zakup właśnie tego modelu, prosimy zwracać na to uwagę.

Sieci stworzone z użyciem ww. urządzeń zapewniają wysoką wydajność w obsłudze implementacji nawet o dużej gęstości w miastach oraz w ramach obszarów podmiejskich. Firma Cambium Networks pokazuje, że wydajna radiolinia na częstotliwościach 60 GHz jest możliwa do zaimplementowania.

Topologia sieci cnWave 60 GHz ma zastąpić w uzasadnionych przypadkach połączenia światłowodowe, dla klientów brzegowych, w ramach łącz dosyłowych dla niewielkich komórek LTE/5G czy punktów WiFi. Połączenia mogą mieć charakter PMP, PTP i Mesh. W założeniu daje stabilne łącze o wysokiej przepustowości gigabitowej i małych opóźnieniach, którego koszty są znacznie niższe niż budowa infrastruktury światłowodowej. Jak wygląda specyfikacja terminala cnWave V1000 oraz węzła dystrybucyjnego cnWave V5000 od Cambium Networks? Czy można wykorzystać je do stworzenia wydajnego i stabilnego połączenia?

Fizyczne porównanie cnWave V5000 po lewej i cnWave V1000 po prawej przedstawia poniższa fotografia:

Niewielki, kompaktowy, prosty w instalacji i podłączeniu - tak wygląda 60 GHz cnWave V1000 od Cambium Networks Waży zaledwie 250 gramów, jego wymiary to 140 mm x 85 mm x 40 mm, ma wysoką odporność na wiatr do 200 km/h i czynniki zewnętrzne w klasie IP66/67.

Może pracować w szerokim zakresie temperatur -40ºC do 60ºC.

Terminal kliencki cnWave V1000 ma w założeniach obsługiwać prędkości do 2 Gbps z łączeniem kanałów, czyli 1 Gbps uplink / 1 Gbps downlink. Wspiera pasmo w zakresie od 57 do 66 GHz. Pozwala na skanowanie wiązki 80º w poziomie i 40º w pionie. Zapewnia dostęp do kanału TDMA/TDD oraz możliwość synchronizacji sieci. Co ważne dla osób i firm korzystających już z rozwiązań Cambium, urządzenie cnWave 60 GHz jest zgodne z systemem zarządzania cnMaestro na wszystkich poziomach sieci, co pozwala na stworzenie spójnego rozwiązania centralnie monitorowanego i konfigurowanego, zarówno lokalnie, jak i w chmurze. Cambium cnWave V1000 wspiera technologię IEEE 802.11ay z certyfikatem Terragraph by Facebook . To możliwość budowania elastycznej i niezawodnej sieci mesh w różnych warunkach.

Terminal kliencki zasilany jest w standardzie PoE 802.3af przez pojedynczy port Gigabitowy 1 x 100/1000 BaseT, co pozwala na wygodny montaż na zewnątrz budynku, niekoniecznie w bezpośrednim sąsiedztwie źródła zasilania. Moc - zużycie jest na poziomie 10 W. Ethernet zapewnia wsparcie dla VLAN i QoS. Obsługuje schematy modulacji i kodowania od MCS-0 (BPSK) do MCS-12 (16-QAM). Wbudowana antena z zyskiem 22,5 dBi ma wiązkę o szerokości 12º. Maksymalne EIRP dla V1000 wynosi 38 dBm.

Urządzenie cnWave 60 GHz cnWave V5000 to już nieco większy, ale nadal dość kompaktowy sprzęt sieciowy. Ma wymiary 280 mm x 185 mm x 102 mm, waży poniżej 4 kilogramów. Podobnie jak terminale klienckie jest odporny na wiatr o prędkości do 200 km/h, a klasa odporności na pył i wilgoć to IP66/67. Temperaturowy zakres pracy jest bardzo szeroki, od -40ºC do 60ºC. Odporność na awarię określana przez producenta także stoi na wysokim poziomie.

Przepustowość węzła cnWave V5000 określana jest na poziomie do 15,2 Gbps z łączeniem kanałów - 7,6 Gbps uplink i 7,6 Gbps downlink. Obsługuje pasmo w zakresie od 57 GHz do 66 GHz, z szerokością kanału 2,16 GHz, a w przyszłości 4,32 GHz. Węzeł jest dwusektorowy z pokryciem do 280º i kształtowaniem wiązki. Zapewnia dostęp do kanału TDMA/TDD, udostępnia także domyślną możliwość synchronizacji sieci. Obsłuży do czterech innych węzłów dystrybucyjnych albo do 30 terminali klienckich. Urządzenie cnWave V5000 jest zgodne z systemem zarządzania cnMaestro na wszystkich poziomach sieci. To szansa na stworzenie spójnego rozwiązania centralnie monitorowanego i konfigurowanego, z opcją lokalną oraz w chmurze. Dzięki temu włączenie w istniejące już inne rozwiązania Cambium Networks jest szybkie i płynne, a sieć staje się dobrze skalowalna. Węzeł Cambium Networks cnWave V5000 wspiera technologię IEEE 802.11ay z certyfikatem Terragraph by Facebook . To możliwość budowania elastycznej i niezawodnej sieci mesh w różnych warunkach, również wysokiego zagęszczenia.

Cambium Networks cnWave 60 GHz V5000 zasilany jest poprzez pasywne PoE o napięciu 42–57 V, ze zużyciem mocy 35 W lub 60 W przy użytym wyjściu AUX PoE OUT. PoE obsługują dwa interfejsy Ethernet - 1 x 100/1000/10 G BaseT z wejściem PoE oraz 1 x 100/1000 BaseT z wejściem PoE 802.3at. Oprócz tego sprzęt posiada interfejs SFP+. Obsługuje PoE oraz QoS. Anteny wbudowane mają zysk na poziomie 22,5 dBi, wiązkę o szerokości 12º, a zakres skanowania na wiązki +/- 140º w poziomie, +/- 20º w pionie. Maksymalne EIRP 38 dBm.

Idea rozwiązania oraz pełna dokumentacja urządzeń dostępne są na na stronie producenta. Warto zapoznać się z nim przed przystąpieniem do planowania topologii, montażu czy konfiguracji. Warto zwrócić uwagę przy pierwszym podłączeniu i próbie wprowadzania ustawień czy aktualizacji, że cnWave 60 GHz V5000 czy V1000 podobnie jak większość urządzeń Cambium ma ustawione domyślny adres IP 169.254.1.1. Aby móc połączyć się z nim w sieci lokalnej, bezpośrednio połączony komputer musi mieć IP z podsieci 169.254.x.x/255.255.0.0.

Koncepcja podłączeń radiolinków Cambium Networks cnWave 60GHz jest inna niż sieci typu WiFi. By podłączyć klienta do węzła, musi zostać skonfigurowane połączenie po stronie stacji bazowej. Baza musi mieć wprowadzone informacje, że ma zatwierdzić współpracę ze stacją kliencką. Przy takim podejściu stacje klienckie konfigurowane są jako NODE typu CN, natomiast połączenie, czyli link ustala się na bezprzewodowe - wireless. Wszystkie urządzenia w sieci cnWave określane są jako node - węzły. Dodatkowo w sytuacji, gdy testuje się urządzenie czy wprowadza konfigurację w pomieszczeniach, należy pamiętać o deaktywacji synchronizacji z GPS. Nieskuteczna próba synchronizacji może powodować również nieskuteczne połączenie. W takiej sytuacji baza powinna używać do synchronizacji wewnętrznego zegara.

W pierwszej kolejności warto upewnić się, że zainstalowane oprogramowanie na Cambium cnWave 60 GHz V5000 jest nowsze lub równe wersji 1.1-beta1. W innym przypadku mogą pojawić się problemy ze stabilnością czy działaniem niektórych funkcji, które w kolejnych wersjach systemu są stale rozwijane. W przypadku uruchomienia urządzeń wewnątrz pomieszczeń należy pamiętać, aby wyłączyć tryb synchronizacji GPS. Kolejne kroki prowadzące do konfiguracji podłączonego urządzenia to:

1. Wybór z menu Topology opcji Nodes

2. Dodanie nowego węzła sieci cnWave 60GHz - node: przycisk Add New.

3. Wybór Site, do którego ma łączyć się węzeł.

4. Wybór Node Type dla V1000: CN - czyli odpowiednik klienta w sieciach typu WiFi.

5. Wprowadzenie adresu fizycznego MAC danego Cambium cnWave V1000, który znajduje się na naklejce na urządzeniu. Opcjonalnie można uzupełnić współrzędne.

6. Przejście do zakładki Links.

7. Należy zweryfikować typ połączenia dla konfigurowanego Cambium V1000 na liście. W sytuacji, gdy jest pozycja z ustawionym Type na Wired należy ją usunąć i przejść do następnego punktu. W innym przypadku konfiguracja V5000 jest już zakończona.

8. Dodanie nowego linku - Add New.

9. Wybór Link Type na Wireless.

10. Wskazanie jako A-Node stacji bazowej, wskazanie sektora, do którego się łączy.

11. Wybór Z-Node - węzła V1000 Cambium i wskazanie jego modułu radiowego.

12. Zapisanie konfiguracji.

---

Przy odpowiednim fizycznym ustawieniu urządzeń po chwili zostanie nawiązane połączenie. Jeżeli trwa to zbyt długo, można przyśpieszyć proces łączenia, klikając w menu Send Assoc to Z-Node. Jeżeli urządzenie ma pracować w trybie bridge dla IPv4, należy w opcjach konfiguracji Configuration włączyć tryb Layer 2 Bridge. Warto jednak zauważyć, że w trybie Layer 2 bridging stacja bazowa V5000 ma ograniczenie przepustowości. Wynosi ono dla ruchu TCP max 2,6 Gbps, a dla ruchu UDP max 1,5 Gbps w kierunku down-link

Cambium Networks cnWave 60 GHz V1000 dla podstawowej formy połączenia z bazą nie wymaga dodatkowej konfiguracji. Końcówka kliencka musi jednak posiadać oprogramowanie w wersji przynajmniej 1.1 lub nowszej. Warto jednak zauważyć, że może pojawić się problem z nawiązaniem połączenia V1000 a bazą V5000 jeżeli urządzenia konfigurowane są w warunkach pod dachem, “na stole”. Jest on związany z brakiem synchronizacji cnWave V5000 z GPS. Pierwotnie według dokumentacji V1000 obsługuje maksymalną modulację MCS10, jednak w czasie testów zauważyliśmy, że w trakcie maksymalnej przepustowości modulacja wzrasta do MCS12:

Modulacja MCS10 a MCS12 - przepustowość L2 2673/5346 Mbps a 3737/7474 Mbps - daje zasadniczą różnicę w przepustowości, co uznać można za duże programowe ulepszenie urządzenia. Wskazuje to na stałą pracę nad możliwościami sprzętu sieciowego Cambium Networks już po ich wypuszczeniu na rynek.

Optymalizacja działania i możliwości urządzeń sieciowych poprzez kolejne aktualizacje pokazuje stałą pracę wytwórcy sprzętu nad jego możliwościami. Uwagi do ustawień - aktualizacja urządzeń Cambium Jak już zostało wspomniane, pierwszym krokiem, jaki należy postawić przed rozpoczęciem konfiguracji, jest weryfikacja i ewentualny upgrade oprogramowania do najnowszej wersji przynajmniej 1.1, z uwzględnieniem wersji BETA. Aktualizacje są do pobrania ze strony producenta urządzeń Cambium Networks. Proces aktualizacji oprogramowania może trwać nawet 5-10 minut, trzeba uzbroić się w cierpliwość. Aby pobrać zwykle najnowszą wersję „beta” oprogramowania do cnWave należy przystąpić do „programu beta”. Po wykonaniu aktualizacji zaleca się zrobić reset urządzenia do ustawień fabrycznych.

Testy połączenia - radiolinku pomiędzy cnWave V5000 oraz V1000 zostały przeprowadzone w dwóch topologiach. Pierwsza wykorzystuje pomocą urządzeń MikroTik CCR1036, natomiast druga serwer oraz klienta IPerf3 oraz switch z portem 10G SFP+. Schematy połączeń do testów przedstawione są poniżej:

Do testów IPerf3 użyliśmy następującej topologii:

Warto zauważyć, że nie są to testy kompletnej topologii z wykorzystaniem połączeń PMP, a jedynie najprostsza konfiguracja, połączenie V5000 z węzłem V1000 Cambium Networks. Jest to najbardziej ekonomiczne rozwiązanie, ma jednak najsłabsze parametry, co przekłada się także na testy. Zdecydowanie urządzenie V1000 to rozwiązanie dla końcowego klienta. Jeżeli wymagane jest rozwiązanie bardziej wydajne, warto zastąpić urządzenie klienckie wersją cnWave V3000 (+ antena). Z uwagi na „fabryczne” ograniczenie przepustowości w L2 w trybie „Layer 2 bridge” do 1,5 Gbps dla ruchu UDP, można potwierdzić ten limit w testach:

Nie udało się jednak odwrócić wyników przepustowości, w kierunku od V5000 do V1000 prędkość uzyskiwana wynosiła dla ruchu dwukierunkowego UDP 600-650 Mbps. W drugim kierunku, czyli wysyłanie od V1000 w kierunku V5000 uzyskiwaliśmy pełną przepustowość portu 1G, w który wyposażony jest V1000 i stanowi w tych warunkach testowych ograniczenie dla transferu. Dla testów ruchu w jednym kierunku w UDP uzyskiwaliśmy maksymalne przepustowości dla portu Ethernet 1G, w który wyposażony jest node V1000:

W testach dla ruchu TCP prędkości były sporo niższe. W ruchu dwukierunkowym uzyskaliśmy przepustowości stosunkowo niewielkie w porównaniu do ruchu UDP dla portu Ethernet 1G.

Przy użyciu testów iperf3, z ustalonymi 20 strumieniami TCP, Windows 4M efekt testów można zaobserwować w poniższej tabeli:

W transmisji jednokierunkowej było zdecydowanie lepiej, prędkości uzyskane są zbliżone do maksimum dla sprzętowego ograniczenia - portu Ethernet 1 Gigabit w cnWave V1000.

Rozwiązania Cambium Networks cnWave V5000, V3000 (+ antena) oraz V1000 wydają się być dobrą alternatywą - prostą propozycją radiolinków w licznych implementacjach. W trakcie testów zaobserwowaliśmy kilka kwestii, na które należy zwrócić uwagę. Okazuje się, że zasilacz 60 W może być niewystarczający, by użyć portu Ethernet PoE out w urządzenie cnWave. Producent w takiej sytuacji zaleca mocniejszy zasilacz, nawet o mocy 100 W. Drobną niedogodnością jest także głębokość gniazda SFP+. Zwykłe wkładki mogą głęboko chować się w gnieździe, przez co bardziej utrudnione jest nie tylko wyjęcie wkładki, ale też odpięcie patchcorda światłowodowego. Producent Cambium Networks nie dostarcza w zestawie żadnego elementu do montażu, uchwytu, co należy uwzględnić przy planowaniu sieci. Uchwyty montażowe to dodatkowe opcje wymagające zakupu. W zestawie brak również przedłużonej mufy do instalacji w porcie światłowodowym, to opcjonalne akcesorium do zakupu. Za niedogodność można także uznać ograniczenie przepustowości w trybie „Layer 2 bridge”. Pomimo drobnych wad stale rozwijane rozwiązanie Cambium Networks cnWave wydaje się dobrym pomysłem na rozwój sieci ISP czy dosyłowych w różnych terenach, także tych o większym zagęszczeniu sieci różnego typu. Drobne kwestie takie jak dołączany adapter umożliwiający podłączenie zwykłego przewodu zasilania do portu Ethernet PoE IN 10G czy obsługa BGP wspierają wdrożenie rozwiązania, podobnie jak możliwość scentralizowania zarządzania dzięki systemom Cambium, połączenia z innym sprzętem tej firmy w budowanej infrastrukturze.

Wszystkie przedstawione w testach urządzenia można nabyć praktycznie od ręki, a pełną dokumentację jeszcze przed zakupem uzyskać u naszego opiekuna handlowego lub na stronach producenta Cambium Networks.

Zapraszamy do kontaktu z naszym opiekunem handlowym w celu zasięgnięcia porady lub chęci uzyskania oferty:

Michał - [email protected]

Cambium Certified Sales Specialist