MIMOSA SRS (Spectrum Reuse Synchronization) – Praktyczny poradnik migracji

467

 
[miejsce publikacji] ICT Professional, NR14 – WIOSNA 2017, strona 44.
[rubryka] TECHNOLOGIE
[autor] Leszek Błaszczyk, Batna Anteny24
____________________________________________________________________________________________________
 
Widząc tak dynamiczny rozwój produktów marki Mimosa, z niecierpliwością czekaliśmy na najnowszy firmware dla produktów Mimosa A5, A5c i C5. I oto 21 lutego 2017r. nareszcie pojawił się firmware w wersji 2.2.1! Wprowadził on wiele ulepszeń, z których na największą uwagę zasługuje wdrożenie autorskiego protokołu Mimosa SRS (TDMA) oraz możliwość skorzystania z pasma 5 GHz w zakresie od 4900 MHz aż do 6200 MHz. Natomiast przed przystąpieniem do aktualizacji warto zapoznać się z procedurą aktualizacji do nowej wersji firmware oraz nowościami jakie wnosi.
tdma
I właśnie na tej kwestii skupimy się w poniższym artykule. Postaram się w kilku punktach wytłumaczyć o co tak naprawdę w tym chodzi i jakie korzyści przynosi wdrożenie protokołu Mimosa SRS.
Trzeba zrozumieć różnice w funkcjonowaniu protokołów, poznać zalecenia dotyczące wdrażania oraz wiedzieć jakie są wymagania dotyczące ponownego wykorzystania kanału. Postępowanie jest następujące:
1. Porównanie protokołów (WiFi Interop/SRS)
2. Opóźnienia w SRS
3. Migracja z WiFi Interop do SRS
4. Dostrajanie mechanizmu AGC (próg czułości urządzenia)
5. Ponowne użycie pasma w A5c i A5-14 (GigaPOPs/MicroPOPs)
 
1. Porównanie protokołów (WiFi Interop/SRS)
Istnieje kilka istotnych różnic, o których należy wiedzieć przy migracji do protokołu Mimosa SRS, gdyż w przeciwnym wypadku możemy doprowadzić do rozłączenia anten klienckich.

  • Przede wszystkim, tryb SRS nie obsługuje już urządzeń, które korzystają z innego protokołu, a próg czułości urządzenia (AGC) musi być dostrojony do optymalnej wydajności.
  • W przeciwieństwie do WiFi Interop, SRS obsługuje tylko jeden SSID na 5 GHz, czyli przed włączeniem SRS na urządzeniu Mimosa A5-14 należy przełączyć wszystkich klientów do pierwszego SSID na 5 GHz. Po włączeniu trybu SRS, Mimosa A5-14 zachowa tylko pierwszy SSID na 5 GHz.
  • SRS jest konfigurowany po stronie Mimosa A5-14, natomiast urządzenia klienckie Mimosa C5 mają domyślnie ustawiony tryb „auto” i automatycznie wykrywają protokół.
  • Ważny jest również fakt, że Mimosa C5 może się samoczynnie zrestartować jeśli przez 4 minuty nie wykryje skonfigurowanego identyfikatora SSID. Po restarcie, Mimosa C5 rozpocznie skanowanie (w tle) całego zakresu kanałów, w celu poszukiwania swojego SSID, do którego powinno się podłączyć.

 
Zestawienie różnic pomiędzy protokołami najlepiej obrazuje poniższa tabelka:
 

Cecha WiFi Interop SRS
Dostępna częstotliwość 5170-5835 MHz 4900-6200 MHz
Regulacja kanałów Standardowe kanały WiFi Szerokość kanału 20/40/80 MHz Przyrost co 5 MHz Szerokość kanału 20/40/80 Mhz
Protokół MAC Natężenie ruchu Kompatybilne WiFi (CSMA) Nie ma ograniczeń kierunkowych SRS (TDMA) 50% zarezerwowane dla uplink,  50% zarezerwowane dla downlink
Tryby uwierzytelniania Open, PSK, Enterpise PSK
Liczba SSID (8) 5 GHz, (7) 2.4 GHz (1) 5 GHz, (7) 2.4 GHz
Maksymalna liczba klientów 100 44
Kształtowanie ruchu A5 przepycha konfig. do C5 Konfig. A5 zastępuje C5
Wsparcie VLAN VLAN na każdym SSID lub VLAN Passthrough VLAN do zarządzania VLAN Passthrough VLAN do zarządzania
Izolacja klientów Pomiędzy SSID Zawsze włączona

Godne uwagi jest również to, że w kolejnych wersjach oprogramowania, Mimosa planuje zwiększyć liczbę podłączanych klientów, ulepszyć protokół TDMA dla 75/25 ruchu i wprowadzić opcję autoryzacji w oparciu o Radiusa.

 
2. Opóźnienia w SRS
Testy opóźnienia są wykonywane za pomocą narzędzia „ping” (ICMP) wywoływanego z wiersza poleceń lub też bezpośrednio z wbudowanego interfejsu (Diagnostic>Ping). „Ping” zwraca z kolei wartość RTT (Round-trip time), czyli minimalny czas wymagany do przesłania sygnału w obu kierunkach – od nadawcy do odbiorcy, a następnie w drugą stronę. Należy pamiętać, że średnie opóźnienie jest ograniczone wielkością okna TDMA, a Mimosa w celu zmaksymalizowania efektywności SRS wykorzystuje stałe 8 ms okno TDMA. W wyniku takiego rozwiązania średni czas RTT wynosi 20 ms.
 
3. Migracja z WiFi Interop do SRS
Zajmijmy się teraz najważniejszym tematem – samą procedurą migracji do Mimosa SRS, która zostanie przedstawiona w kilku krokach:
1)    Jeśli na Mimosa A5-14 mamy skonfigurowane kilka SSID, to na samym początku musimy przełączyć wszystkie urządzenia klienckie C5 do pierwszego SSID, gdyż jak już wcześniej wspomniałem, Mimosa SRS obsługuje tylko jeden SSID n 5GHz.
2)    W następnej kolejności należy zapisać wszystkie wykluczenia częstotliwości, które zostaną ponownie użyte w trybie SRS.
3)    Aktualizujemy oprogramowanie do wersji 2.2 w następującej kolejności:
a)    krok pierwszy – aktualizujemy wszystkie C5 do wersji 2.2
b)    krok drugi – aktualizujemy A5 do wersji 2.2.
4)    Należy poczekać, aż wszystkie urządzenia się zaktualizują oraz ponownie połączą ze sobą. Zarówno A5-14 i C5 uruchomią się w trybie WiFi Interop.
5)    Następnie należy wybrać tryb SRS na Mimosa A5:
a)    A5 automatycznie wyśle sygnał do wszystkich podłączonych C5, aby zmieniły protokół na SRS
b)    wszystkie C5 i A5 automatycznie się zrestartują.
6)    Po poprawnym restarcie, na Mimosa A5 należy skonfigurować następujące ustawienia:
a)    wyłączyć „automatyczny wybór kanałów”
b)    zweryfikować szerokość kanału 20/40/80 MHz (domyślnie 80 MHz)
c)     ustawić odpowiednią częstotliwość środkową; protokół SRS umożliwia wybór kanału w skokach co 5 MHz
d)    ustawić odpowiednią moc (TX Power)
e)    ponownie wprowadzić wykluczenia częstotliwości.
7)    Na sam koniec należy sprawdzić czy wszystkie C5 są podłączone oraz należy dostroić TX Power i kanał, jeśli jest taka potrzeba, na Mimosa A5.
 
4. Dostrajanie mechanizmu AGC (próg czułości urządzenia) 
W celu uniknięcia zbyt dużej ilości zakłóceń oraz zmaksymalizowania przepustowości sieci, polecane jest również precyzyjne ustawienie AGC. Domyślnie AGC dla A5-14 jest ustawione na -62 dBm, a dla A5c -72 dBm.
agc
Dzięki odpowiedniemu ustawieniu AGC uzyskujemy wysoką odporność na zakłócenia generowane przez pobliskie domowe urządzenia Wi-Fi oraz potencjalne zakłócenia między antenami. 
Powyższe wartości zostały ustawione w oparciu o założenie, że Mimosa A5-14 zostanie wdrożona w stylu MicroPOP, gdzie długości poszczególnych linków nie będą dłuższe niż 1 km, natomiast Mimosa A5c zostanie wdrożona w stylu GigaPOP, gdzie długość linku nie przekracza 4 km.

clients

Aby prawidłowo dostroić ustawienia AGC należy wykonać następujące kroki:
1) W pierwszej kolejności należy sprawdzić, czy wszystkie urządzenia klienckie C5 łączą się w trybie Mimosa SRS:
a) monitorujemy listę klientów, aby zweryfikować czy wszystkie urządzenia się prawidłowo podłączyły
b) jeśli jakikolwiek klient nie podłączył się, oznacza to, że wartość AGC jest zbyt wysoka.
c) wówczas należy zmniejszać wartość AGC w krokach co 1 dB, aż wszystkie urządzenia połączą się poprawnie (np. od -62dB -> -63 dB)
agc override
d) nowa wartość AGC powinna być ustawiona o 2 dB mniej niż najgorszy sygnał podłączonego klienta.
2) Jeśli wszyscy klienci C5 poprawnie się połączyli na domyślnej wartości AGC, to znaczy, że możemy jeszcze bardziej zwiększyć wartość AGC, aby Mimosa A5 była jeszcze bardziej odporna na zakłócenia:
a) należy zwiększyć wartość AGC w krokach o 1 dB w stosunku do wartości domyślnej, np. w Mimosa A5-14 zmieniamy wartość AGC od -62 dBm do -61 dBm i sprawdzamy czy wszyscy klienci są nadal podłączeni
b) dalej zwiększamy wartość AGC do momentu, aż klienci się rozłączą
c) na sam koniec, tak jak w pkt. 1, ustawiamy wartość AGC o 2 dB mniejszą niż najgorszy sygnał podłączonego klienta.
 
5. Ponowne użycie pasma w A5c i A5-14 (GigaPOPs/MicroPOPs)
Ponowne użycie kanałów (SRS) może znacznie zmniejszyć liczbę kanałów potrzebnych do pokrycia obszaru geograficznego. Natomiast niewłaściwe ponowne wykorzystanie kanałów (wynikające z niewiedzy użytkownika) może bardzo pogorszyć wydajność sieci z powodu niezamierzonych zakłóceń w radiu klienckim C5.
 
Co najważniejsze?!
 
Jeżeli chcemy prawidłowo korzystać z możliwości ponownego wykorzystania kanału, trzeba stosować się do odpowiednich zaleceń.
W przypadku urządzeń Mimosa A5-14 i Mimosa C5 mających świetne zastosowanie na terenach miejskich (MikroPOPs) o dużym zagęszczeniu ludności, należy zwrócić szczególną uwagę na to, iż C5 wymaga minimum 25 dBr separacji sygnału pomiędzy poszczególnymi punktami dostępowymi pracującymi na tym samym kanale.
A5 1
Przykładowo jeśli różnica sygnału wynosi tylko 10 dBr pomiędzy Mimosa A5 (A) i Mimosa A5 (B), wtedy C5 nie będzie w stanie prawidłowo rozpoznać sygnału „swojego nadajnika” i bazy A i B muszą pracować na różnych kanałach.
Analogiczne założenie tyczy się urządzeń Mimosa A5c, wykorzystywanych do rozwiązań pozamiejskich (GigaPOPs).
Ponownie bardzo ważne jest, aby sygnały, tym razem anten sektorowych  podłączonych do Mimosa A5c, były od siebie odseparowane wartością -25 dB,a same urządzenia najlepiej zwrócone do siebie tyłem.  Wówczas, zarówno anteny klienckie C5 jak i cały segment sieci będą mogły pracować bardzo wydajnie – wykorzystując tylko jeden kanał!
A5c 1
… a przecież kanałów mamy do dyspozycji dużo więcej. A dokładając do tego nabytą wiedzę oraz rozsądek, możemy projektować naprawdę ciekawe jednostki.
A5c 2
W ramach podsumowania, jeśli będziemy stosowali się do takiego założenia, to możemy w innowacyjny sposób budować dla naszych klientów mega wydajne punkty dostępowe, charakteryzujące się bardzo wysokimi możliwościami przesyłu danych. Natomiast, co chyba na dzień dzisiejszy jest najważniejsze, wszystko o czym była mowa można osiągnąć i wdrożyć w sieć – nie zaśmiecając niepotrzebnie eteru!
 

Produkty przedstawione powyżej można zakupić na stronie głównego dystrybutora: www.anteny24.pl.

Serdecznie zapraszamy na prelekcję w drugim dniu konferencji iNET Meeting [Epix inside] w Zakopanem (28.04.2017) gdzie o godz. 12:30 odbędzie się szczegółowa prezentacja i omówienie produktów.