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[产品选型] (宽带运营)室外传输产品选型

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发表于 2014-9-4 15:07:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
(宽带运营)室外传输产品选型
【最后更新:UBNT-Stone  时间:2016 年 08 月 16 日】

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近年来,宽带网络的接入需求已经越来越普遍,无论是在繁华的都市还是在偏远的农村地区,甚至是远方的孤岛。特别是今年以来,被媒体称作“超级网友”的国务院总理李克强,三度督促提网速、降网费,这无疑给宽带需求的暴发式成长注入了一剂强心针。但面对高企的材料及人力成本,宽带运营商们也更急迫地寻求一种负担得起的运营布署方案。而向来以功能稳定、性能强大、距离超远但价格超低著称的 UBNT  airMAX 室外网桥方案,也越来越频繁地进入到运营商的视野之中。面对增长的市场需求,在本文中我们将会谈谈如何来选用 UBNT airMAX 和 airFiber 产品实现无线宽带运营。

这里的无线宽带运营并非单指运营商级别的宽带运营,也包含了任何因有线通讯条件受限的场景(距离或成本受限),都可以改用 UBNT 产品实现无线远距离传输场景,包含但不仅限于以下场景:
  • 运营商无线宽带覆盖与接入
  • 远距离数据传输 (如电力、油田、铁路、煤矿、隧道施工、现代农业等的监测与数据采集)
  • 视频监控(森林防火、建筑工地、小区、园林、校园、工厂、高速路口、平安城市、村村通、驾校车辆等的监控与联网)
  • 电视信号转播、视频转播、现场直播等网络数据的传输与快速布署
  • 户外电子看板、广告牌、信号指示灯、装吊设备、路灯控制等数据的传输
  • 岛屿、海岛与大陆版块板间、或因河流、铁路、高架等物理隔断,两点间的网络或视频数据的无线传输
  • 应急通讯、室外临时传输的快速搭建
  • 工业控制:如机器人、机床、行车、叉车等
  • 待续


注意:这里我们要谈到的是一种将运营商宽带运营以无线网桥来实施的方案,该方案类似于河北农村无线运营商走访全记录 这种做法, 是一种以 AP + CPE 设备的点对点或点对多点连接方式,而且两端设备是固定安装位置的。而非直接面向手机、平板电脑等移动终端的方案,如需直接面对手机、平板电脑等移动终端需要选择 UBNT 的 UniFi 瘦 AP 方案,相关案例可以参考 UniFi 案例库


其实 UBNT 已经为用户打造了自运营商机房到基站间、基站到基站间、基站到小区(基站)、小区到家庭、以及家庭内部的完整无线解决方案,我们可以通过下图来了解 UBNT 产品的无线网络链:

无线宽带应用场景.png

根据不同场景的产品选型
在固定的室外无线通讯中,主要有 点对点(PtP)点对多点(PtMP)这两种部署方法用于无线传输:
  • 点对点(PtP):连接两个位置,通常为几公里或数十公里,基本上形成一个以太网桥接;
  • 点对多点链路(PtMP):连接三个或三个以上的位置,使用一个基站(或接入点)和多个CPE设备(站)连接到无线接入点。

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点对点链路:
注意:下面的距离建议基于较为理想的参考值。实际结果取决于您所布署环境的干扰、视距、EIRP 限制和其他因素而有所不同(关于 EIRP,请参考:http://bbs.ubnt.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=136&fromuid=2269 )。下面的产品是依据距离来分类的,由最短到最长。




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短距离 (0-5 公里)  
  • NBE-M:短距离链路的理想选择。成本最低的点对点最佳解决方案 ,是 Loco M 的替代产品,但是比 NS M 系列有着更小的天线角度和干扰、以及更远的距离
  • NBE-5AC: 与 NBE-M 相似,但是支持了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450Mbps 的传输带宽,是低成本、短距离、高带宽的理想选择
  • NanoStation M: 短距离传输非常受欢迎的产品,因其具有双网口经常用于视频监控



中距离 (5-15公里)   
  • PBE-M5-300 /-400 : 自带碟形天线,具有非常稳定高效的传输特性,是中远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PBE-5AC:与 PBE-M5 相似,但是采用了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450 Mbps 的传输带宽,是高带宽、低成本、中远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • airGrid M: 低吞吐量链路的理想选择,适用于连通性、风载荷特性或低廉的价格比性能更重要的案例。这是单极化设备
  • NanoBridge M: 为中等距离链路提供了令人难以置信的性价比  
  • PowerBridge M: 中长距离最先进的设备。双倍于其他产品的 RAM,具有超强的性能



长距离 (15公里以上)  
  • Rocket M 配合 蝶形天线: 工业标准的长距离高性能链路。最高可达 150Mbps 的 TCP/IP 吞吐量。距离100+ km
  • Rocket ac 配合 RocketDish ac 碟形天线:与 Rocket M 类似,但是采用了更大带宽的 802.11ac 协议,最大 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PBE-M(自带碟形天线): 工业标准的长距离高性能链路。最高可达 150Mbps 的 TCP/IP 吞吐量。有着与 Rocket M 相近的性能,是远距离点对点传输和CPE的理想选择。
  • PBE-5AC-620:与 PBE-M5相似,采用了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、低成本、远距离点对点传输和CPE接收的理想选择



高性能回程(信号隧道)  
  • airFiber 5:工作在 5.8GHz 免授权频段,带宽最高可达 1.2Gbps,最远距离可达 100 公里以上(视距离不同带宽有所差异);
  • airFiber 24:工作在 24GHz 免授权频段,带宽最高可达 1.4Gbps,最远距离可达 13 公里以上(视距离不同带宽有所差异);
  • airFiber 24HD: 对于极致性能,airFiber24HD 产品在 5+ km 的距离在 24GHz 的频带上提供最高 2.0 Gbps的实际吞吐量。然而,在某些情况下,您可以在20 km的距离使用它(已经验证,需注意视距离不同带宽有所差异)。
  • airFiber X系列 搭配 airFiber 天线:最大传输带宽为 500Mbps,目前有 AF-2X、AF-3X、AF-4X、AF-5X、AF-11X 这几个型号,分别工作在 2.4GHz、3.65GHz、4GHz、5.8GHz、11GHz ,注意目前中国开放的免授权频段有2.4GHz、5.8GHz、11GHz 这几个。视所搭配天线不同,最大可达 200 公里以上传输带宽;
  • 多个 airFiber X 系列 搭配 airFiber NxN 合路器 :将 2 个 或 4 个 airFiber X 产品合成为一个传输系统,并实现 2 倍或 4 倍的带宽叠加,最高实现 2Gbps 的传输带宽。
      


点对多点
点对多点的性能取决于链路的两端,也就是说,如果你想达到很长的距离,你必须针对每个案例选择正确的 基站正确的 CPE

基站( BaseStation )
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通常位于一个信号塔、建筑或桅杆的顶部。高度将决定最大覆盖范围。在规划基站时,通常最理想的规划的用最小的覆盖仍然以较宽的带宽覆盖所需区域的天线。覆盖区域更广可以到达更远的站,可能更容易受到干扰,从而降低弹性和性能。
低容量和短距离基站 (非常适合新手在低干扰的区域使用)
  • Rocket M 带 Rocket OMNI      天线:在所有设备都是 airMAX 时,可同时连接高达 60+ 的站。很容易受到干扰,建议只用于中型和大型的村落


高容量和高性能基站 (用于发射)
  • Rocket M 配合标准扇形天线:工业标准的基站。150 Mpbs 以上的传输容量,四个 90°或者三个 120°天线用于360°覆盖。每个基站/接入塔可接入300+个站。这是目前做室外无线覆盖主要的基站选择方案;
  • Rocket AC 配合 高性能AC天线:工业标准的基站。高达 450Mpbs 的传输容量,四个 90°或者三个 120°天线用于360°覆盖。每个基站/接入塔可接入300+个站。这是新一代无线高带宽基站选择方案;
  • 高密度高性能基站 Rocket 5AC Prism  配合HD 扇形天线专为高密度布署打造,将 3 台 Rocket ac 网桥综合到一个基站上,实现 3 x 30 °的覆盖,让基站达到 3 倍带机量;
  • Rocket M-TI加上钛合金扇形天线:用于高密度地区的新的、高性能的解决方案。可变波束宽度(60-120°)天线使每个基站/接入点蜂窝站可接入站成倍增长至 500+。卓越的隔离和的 airSync 技术,以避免共址干扰



客户端设备 (CPE) , (用做接收)
短距离 (0-3 公里)
  • NBE-M成本最低的短距离选择方案,相比 Loco M 有更好的指向性、更远的传输距离及更容易避开干扰,建议选用
  • NBE-5AC: 与 NBE-M相似,但是支持了更大带宽的 802.11ac 协议,具有高达 450Mbps 的传输带宽,是低成本、短距离、高带宽的理想选择
  • Loco M:成本最低的选择,短程,并且方向性最差的CPE,在干扰较大的环境下不建议选用


中距离 (3-7 公里)
  • PBE-M5-300: 自带碟形天线,具有非常稳定高效的传输特性,是中远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PBE-5AC:与 PBE-M5相似,但是采用了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、低成本、中远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • airGrid M:低成本CPE,很窄的波束宽度,但不是MIMO(性能是NanoBridge M的一半)
  • NanoBridge M:高度定向的CPE,更好的范围和更低的噪音      

长距离(7公里以上)
  • Rocket ac 配合 RocketDish ac 碟形天线:与Rocket M 类似,但是采用了更大带宽的 802.11ac 协议,最大 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PBE-M(自带碟形天线): 工业标准的长距离高性能链路。最高可达 150Mbps 的 TCP/IP 吞吐量。有着与 Rocket M 相近的性能,是远距离点对点传输和CPE的理想选择。
  • PBE-5AC-620:与 PBE-M5相似,采用了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、低成本、远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PowerBridge M:更高功率的器件,高度定向的CPE,更好的范围和更低的噪音,与碟型天线相比更美观
  • Rocket M 带 Rocket Dish(蝶形天线):表现最好的选择,成本比集成设计较高,作为CPE可能不美观
  • LiteBeam M5:比 NBE 更远的范围和更强的方向性,远距离低成本的最佳选择,注意该型号为单极化产品,最大传输带宽为 150Mbps

注意!在近距离上使用较高性能的设备效果也非常好,我个人非常建议新手们选型时 选择更高规格的型号。例如,由于天线特性,在短距离链路中 NanoBridge M (高增益)效果会明显优于 Loco M(低增益)。


根据带宽的选型

在带宽方面,目前 UBNT 产品分为以下几种类型:
75Mbps : 选择 M 系列的单极化产品,如: airGrid MBullet MPicoStation MLiteBeam M5

150Mbps : 需要选择 M 系列的双极化产品,如:PBE-MNBE-MNB-5G22NS-MRocket M等;

450Mbps: 需要选择 ac 系列双极化产品,如: Rocket acNBE-5AC系列、PBE-5AC 系列 等;

500Mbps: airFiber 5X

1 Gbps以上airFiber 5airFiber 5UairFiber 24 , 2 台 AF5X 配合 NxN 合路器


2Gbps:  airFiber 24HD , 4 台 AF5X 配合 NxN 合路器

注意:这里的带宽都是指真实的 TCP/IP 最大吞吐量,实际上会因您布署环境的干扰、视距、天线对准、遮挡等情况有所不同


根据频率的选型
由于物理固有特性和使用上的原因,每个频率都有不同的特点。较低的频率具有比较高的频率更好的传播特性,并且在传输链路被阻挡(如:树木等)的情况下可以更好地工作。然而,这些频段也可能有更大幅度的噪声和干扰。所以,根据您的实际情况选择最佳工作频率的设备就非常重要。
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900MHz (M900)
优点和缺点
  • + 与更高的频率相比对树木和小障碍物有更好的耐受性
  • - 通常较高的噪音水平
  • - 只有26MHz的带宽
  • - 并非世界各处都可以不经授权使用

2.4GHz (M2)
优点和缺点
  • + 世界各地可以不经授权使用
  • - 只有三个非重叠20MHz信道 (1, 6, 11)
  • - 这是一个非常拥挤的频段,有很多干扰,来自无绳电话、SOHO无线路由器、其他无线互联网服务等...
  • - 不推荐使用40MHz信道

3.x GHz (M3-M365)
优点和缺点
  • + 在3.4~3.7GHz频段可用的国家300MHz的带宽
  • + 大部分地区无噪音
  • - 在3.65GHz可以使用的国家只有25MHz的带宽
  • - 需要授权许可

5 GHz (M5、5ac,AF5)
优点和缺点
  • + 世界各地可以不经授权使用
  • + 更高的EIRP的限制,允许更高增益的天线,和长距离链路
  • + 大量的频谱可用,易于定位附近的设备
  • - 与较低的频率相比在障碍存在(树木,墙壁等)时传播性较弱。

10 GHz (M10)
优点和缺点
  • + 大多数情况下无噪声,在5.8GHz频段拥挤时非常有用。
  • + 非常小的菲涅耳区
  • - 只在少数区域可用
  • - 需授权使用的频段
  • - 需要完美的直线可视

24GHz(AF24)
优点和缺点
  • + 大多数情况下无噪声,在5.8GHz频段拥挤时非常有用。
  • + 世界各地可以不经授权使用
  • + 非常小的菲涅耳区
  • - 需要完美的直线可视



根据天线类型选型
高增益天线在高性能室外无线中扮演了重要角色,建议在可能的情况下尽可能的选择高增益的天线,原因是:
  • 高增益天线能够将信号放大更多倍,会有更强的信号和链路质量
  • 高增益天线具有高定向性,这给了它们空间过滤特性,可以帮助避开干扰 – 在噪声环境中尤其重要

天线可以分为以下几类:
  • Yagi(八木天线) 定向天线,用于点对点和CPE应用。由于其尺寸,经常用于低频率,例如900MHz
  • Grid(栅格天线): 定向天线,用于点对点和CPE应用。强大的风载荷特性。然而这种天线只能在一个极性上工作,所以比2x2天线(蝶形、平板等)性能低。
  • Panel(平板天线):定向天线,用于点对点和CPE应用。在不喜欢碟形天线时,其紧凑的设计及优美的外形极具吸引力, 如 NanoStation、Loco。
  • Dish(碟形天线):  定向性最强,用于点对点连接性能最好的airMAX天线。通常体积更大更重。
  • Omni(全向天线):提供360度水平覆盖(全向)。非常适合于低容量、广覆盖的接入点/基站应用。
  • Sector(扇区天线):高性能基站的理想选择。比全向天线提供更高的增益和方向性。通常提供60,90,或120度选项。



根据外接天线类型选型
airMAX产品可以分为自带天线和外接天线两种,其中部分设备出货时不带有天线,需要另外选购天线;部分设备带有天线可以不用另购天线使用,这其中也分为可拆卸式天线和不可拆卸式,可拆卸式天线也可以另外选用其他外接天线搭配使用:
自带天线不可拆卸不可更换式:AF5、AF24、AF24HD、NanoBeam ac、NanoBeam M、NanoStation M、PowerBridgeM、PowerBridgeM10
自带天线拆卸更换式:airGrid M、nanoBridge M、PowerBeam-ac、PowerBeam M(所有型号天线拆下后可以单独做 AP 用于室内无线覆盖)
自带天线拆卸更换式:PicoStationM
带天线:Bullet M、Rocket-ac、Rocket M、AF-5X


如果在产品选型期间,需要预先模拟两个链接之间的连通性及传输带宽,可以使用 UBNT 免费提供的在线工具模拟,链接地址:http://airlink.ubnt.com/#/



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