Опорные ячеистые беспроводные сети 70/80 ГГц масштаба города

Сети с доступностью до 99,999% на основе РРС 10 Гбит/с имеют в десятки раз меньшую стоимость развертывания в сравнении с аналогичными по емкости сетями на оптике. 

Компания «ДОК» предлагает операторам и городским властям услугу по построению городской широкополосной беспроводной опорной сети с доступностью до 99,999%. 

Назначение сети: 

• Опорная сеть для развертывания цифровых сервисов Safe City/Smart City в городах России, 
• При ребре ячейки длиной 3 км доступность до 99,99%;
• Доступ  местного бизнеса и граждан к высокоскоростному интернету,
• Беспроводное подключение домовых сетей и промзон,
• Основа для Terragraph-подобных ячеистых сетей стандарта 60 ГГц WiGig (для покрытия общественных пространств зонами Wi-Fi и 5G).

Принцип построения сети 70/80 ГГц

Беспроводная широкополосная сеть копирует принцип раннего Интернета, когда каждый узел имеет резервные пути для трафика.

Сеть строится как крупноячеистая структура на основе радиорелейных станций (РРС) топологии «точка-точка» PPC-10G емкостью 10 Гбит/с или 20 Гбит/с (10+10). Действует как самостоятельная транспортная структура или в дополнение к оптическим магистралям в части покрытия территории города точками подключения (PoP, Point of Presense). Емкостью подключения в точке POP не менее 10 Гбит/с. Бизнес-клиенты и домовые сети могут быть подключены к магистральным РРС оптическим кабелем, витой парой или терминалами WiGig 60ГГц малого радиуса действия.

Топология ячеистой сети 70/80 ГГц предполагается в виде шестиугольников со стороной от 3 до 5 км. В зависимости от условий местности, застройки и наличия потребителей, могут быть иные формы топологии ячеек на некоторых участках, включая единичные отвлетвления ("отростки") для подачи трафика в определенные микрорайоны в режиме "точка-точка". Максимальная длина сторон многоугольников или отростков — до 10 км. 

Крупные ячейки сети 70/80 ГГц позволяют накрыть город широкополосными беспроводными магистралями при сравнительно небольшом числе используемых радиорелейных станций. К примеру, для города уровня Ташкента (2.5 млн. жителей), занимающего с пригородами площадь около 400 кв. км, потребуется порядка 8 ячеек, в которых используются 34 радиорелейные станции PPC-10G. При детальной проработке проекта число РРС возможно еще сократить, т.к. некоторые пролеты РРС на границах города можно не монтировать, если там нет потребителей.  

Характеристики ячеистой сети

Основные характеристики широкополосной беспроводной сети 70/80 ГГц:

• Стандартная конфигурация ячейки сети — шестиугольник;
• Коммутаторы 10GE/1GE в узлах ячейки;
• Средняя дистанция между РРС в ячейке сети 1-5 км, максимальная до 10 км на базе РРС-10G-HP;
• Емкость используемых РРС: от 10 до 40 Гбит/с;
• В узлах ячеек могут использоваться РРС-10G-L2 со встроенным коммутатором 4x10GE;
• К магистральной оптической сети оператора станции РРС-10G подключаются по оптике;
• К локальным и домовым сетям (оборудование последней мили) РРС-10G подключаются через коммутатор по оптике, витой паре или отдельными терминалами 60 ГГц малого радиуса действия.

Преимущество ячеистой магистральной сети в том, что она устойчива к отказам по каждой отдельной линии. Это достигается самоорганизацией сети и динамической маршрутизацией. Если происходит отказ конкретной РРС или насыщение емкости отдельного канала, то система сама распознаёт этот факт и запускает трафик по альтернативному маршруту.

Устойчивость сети к возможным отказам отдельных РРС обеспечивается резервными путями трафика:

• При использовании трех РРС в каждом узле ячейки обеспечивается доступность интернета выше 99,99 - 99,999%;
• Устойчивость сети к отказам растет по мере наращивания числа ячеек — за счет появления резервных маршрутов для трафика;
• Сеть на базе РРС 10 Гбит/с 70/80 ГГц устойчива к сильному дождю, т.к. стороны ячеек расходятся в разных направлениях и их длинна  превышает типичный дождевой фронт осадков ливневого типа. Моросящие осадки и снег любой интенсивности работе сети 70/80 ГГц не препятствуют.

Снижение пропускной способности радио-линков 70/80 ГГц бывает только при дожде. Ни снег, ни туман, ни дым или песчаные бури не влияют на передачу. При топологии с тремя направлениями из одного узла экспериментально доказано, что надежность повышается в десятки раз (99,99% и выше) по сравнению с одиночным радио-линком "точка-точка" (99,9%).  

В ячеистой структуре сети на РРС 70/80 ГГц возможны фигуры и с двумя РРС в узле, а также одиночные ответвления «точка-точка» 10 Гбит/с.

Пример связности в точке Point-of-Presence сети

В общем случае в каждом из узлов ячеистой структуры на базе РРС 70/80 ГГц возможно подключение к оптическим магистралям оператора 10GE или 40GE, а также к локальным беспроводным и кабельным сетям (домовым сетям), обеспечивающем доступ к интернету домохозяйств, общественных пространств с зонами Wi-Fi и местных бизнес-клиентов уровня СМБ.

Транспортной основой для создания зон Wi-Fi в общественных местах (в будущем — зон 5G) могут быть Terrgraph-подобные ячеистые сети малого радиуса действия. Впервые концепция таких сетей была предложена Facebook, далее этот термин стал обозначать беспроводную сеть фиксированной связи, построенную на недорогих терминалах диапазона 60 ГГц WiGig. Терминалы располагаются на опорах освещения, зданиях и иных местных сооружениях.

Компания «ДОК» дополнительно предлагает поставки базовых станций и оконечных терминалов 60 ГГц WiGig следующих производителей:

• ДОК PPC-1000-V 1 Гбит/c (спецификация по запросу на sales[at]dokltd.ru)
• MikroTik 1 Гбит/c
• IgniteNet 1 Гбит/с

В части предоставления доступа к интернету для домохозяйств и малых офисов Terrgraph-подобные ячеистые сети 60ГГц выглядят перспективным направлениям ввиду невысокой стоимости оборудования и малого времени, требуемого на развертывание сети.

Почему ячеистые сети востребованы

Раньше было сложно строить ячеистые сети, поскольку было дорого копать оптические кабели в три стороны из каждого узла. Еще одна причина — технологии динамической маршрутизации были дороги и слабо доступны. Конфигурация сети из ячеек с резервными путями трафика при реализации в оптике была слишком дорогой, хотя все её старательно рисовали на буклетах.

С появлением радио-линков на 10, 20 и 40 Гбит/c это стало не просто возможно, а экономически гораздо более выгодно. Мы ожидаем ,что  магистральные ячеистые сети на базе РРС будут востребованы в самом ближайшем будущем, поскольку стоимость беспроводного оборудования на город уже в десятки раз меньше стоимости прокладки оптики. При этом в составе сети можно комбинировать и уже проложенную оптику и новые радио-линки. Скорость разворачивания инфраструктуры будет во много раз быстрее, чем строительство только оптики.

С 2018 года Google заморозил проект Google Fiber по подаче оптики в каждый дом в городах США и купил для этой цели оператора беспроводных РРС. Теперь в этом проекте Google устанавливает в основном радио-линки. Революция началась, магистрали передачи данных становятся беспроводными.