RAy – mikrovlnný spoj

Certifikace a normy

• Jaké normy jsou závazné pro rádiové parametry zařízení na 10 GHz v ČR?
• VO-R/14/12.2006-38 říká, že zařízení musí splňovat ČSN ETSI EN 301 751. RAy splňuje ETSI 302 217-2-2. Můžu RAy použít dle podmínek VO?
• Co je prohlášení o shodě?
• Co je stanovisko notifikované osoby?
• Co je certifikát výrobku?
• Co znamená CE, CE+číslo a vykřičník na označení výrobku?
• Co znamenají zkratky ACCP, ACAP a CCDP?
• Plníte normu, to je pěkné. A co z toho má obyčejný uživatel? Je RAy díky tomu rychlejší nebo alespoň levnější?

Odolnost a rušení

• Co je to kanálová maska vysílače a proč je důležitá?
• Jaké jsou odolnostní parametry přijímače a proč jsou důležité?
• Má odolnost přijímače vliv na dosaženou rychlost nebo vzdálenost?
• Jak zabránit vzájemnému rušení spojů?
• Jak antény ovlivňují vzájemné rušení spojů?
• Kolik spojů se dá provozovat na jedné lokalitě?

Dosah a spolehlivost

• Jak dosáhnout maximální spolehlivosti spoje?
• Opravdu vadí každá větvička, která trošku naruší Fresnelovu zónu?
• Proč uvádíte “zaručované” parametry, např. citlivost?
• Mám spoj na 15 km s 65 cm anténami. Podle Vaší kalkulačky by měl jet na 256QAM, a jede jen 32QAM. Co mám dělat?
• ACM – co to znamená a k čemu je to dobré?

Instalace

• Jak správně provést uzemnění instalace?
• Můžu použít kabel CAT5 místo doporučovaného CAT7?
• Můžu použít jiné konektory pro CAT7 než doporučené?

Ethernet

• Co jsou to bursty?
• Jaký vliv má flow control na provoz v síti se spoji RAy
• Jaká je doporučená konfigurace pro spoj RAy s routery Mikrotik
• Na jedné straně spoje dochází ke ztrátám paketů, roste položka InDroppedPkts ve statistice. Mám vadnou jednu stranu spoje?

Ostatní

• RAy můžu naladit na libovolnou kombinaci kanálů. Proč mám tedy dodržovat standardní duplexní odstup Rx/Tx?
• Proč RAy neumí posunout centrální frekvenci kanálu?

Z nařízení vlády 426/2000 Sb. vyplývá, že jako podklad pro prohlášení o shodě slouží stanovisko notifikované osoby. V případě, že pro zařízení platí harmonizované normy, stanovisko notifikované osoby není povinné.

RACOM požádal o stanovisko notifikované osoby i přesto, že RAy splňuje pro rádiové parametry harmonizovanou normu ETSI 302 217-2-2. Toto stanoviska potvrdilo, že použití normy ETSI 302 217-2-2 je pro P-t-P zařízení v pásmu 10 GHz správné. Protože notifikované osoby svá stanoviska koordinují, je velmi pravděpodobné, že na použití technických podmínek odpovídajících ETSI 302 217-2-2 bude kterákoliv notifikovaná osoba trvat i v případě použití vlastních technických podkladů výrobce.

Můžete, viz. vyjádření ČTÚ.

Platnost normy ETSI EN 301 751 skončila 31.5.2007 a byla nahrazena ETSI 302 217-2-2. VO říká, že zařízení musí odpovídat nařízení vlády č. 426/2000 Sb. a z toho vyplývá, že zařízení prodaná po 1.6.2007 musí splňovat ETSI 302 217-2-2 ve verzi platné v den prodeje a musí to být uvedeno v prohlášení o shodě. Jinými slovy, zařízení, která splňují ČSN ETSI EN 301 751 a nesplňují ETSI 302 217-2-2 (viz. jejich prohlášení o shodě) nesmí být po 1.6.2007 prodávána.

Prohlášení o shodě vydává výrobce, je dle platné legislativy povinné a musí být vystaveno ke každému výrobku, který je v ČR prodáván. Prohlášením o shodě výrobce na svou zodpovědnost deklaruje, že jeho výrobek je v souladu s platnou legislativou ČR a EU. To ve svém důsledku znamená, že výrobek musí plnit nějaké standardy. A ty existují v první řadě proto, aby chránily uživatele a zjednodušily mu život. V případě P-t-P spojů v pásmu 10 GHz je základním standardem pro rádiové parametry harmomizovaná norma ETSI 302 217-2-2 pro P-t-P zařízeni v pásmech 3–11 GHz.

Výrobce vydává prohlášení o shodě na svou vlastní zodpovědnost, tzn. je na výrobci, aby určil, které normy má výrobek splňovat. Podle těchto norem musí být potom výrobek změřen ať už samotným výrobcem nebo v nezávislé (certifikované) laboratoři. V dnešním legislativním zmatku není jednoduché určit, které normy má výrobek plnit a které ne. Naštěstí existuje institut notifikované osoby. Organizace, která má statut notifikované osoby, potom na požádání vydá výrobci stanovisko notifikované osoby, kterým potvrdí, že prohlášení o shodě, které výrobce vydal, je v pořádku. Jinými slovy, že daný výrobek splňuje ty normy, které splňovat má.

V určitých případech může výrobce vydat prohlášení o shodě na základě vlastních dokumentů a měření. Určitě je důvěryhodnější nechat si ověřit plnění standardů v akreditované laboratoři. Příslušný certifikační orgán pak vydá certifikát výrobku, kterým potvrdí, že výrobek je v souladu s aplikovanými normami.

CE znamená, že zařízení je v souladu s platnou legislativou EU a k prohlášení o shodě byly použity harmonizované normy. V případě P-t-P spojů pro rádiové parametry na 10 GHz ETSI 302 217-2-2.

CE+čtyřmístné číslo (evidenční označení notifikované osoby) znamená, že zařízení je v souladu s platnou legislativou EU a k prohlášení o shodě bylo použito stanovisko notifikované osoby.

Vykřičník říká, že se jedná o rádiové zařízení, pro které platí nějaká omezení při jeho používání.

ETSI 302 217-2-2 stanovuje různé limity parametrů zařízení pro různé způsoby využívání polarizace v sousedních kanálech:

Adjacent Channel Co-Polarization – používání stejné polarizace v sousedních kanálech

Adjacent Channel Alternate Polarization – střídání polarizace v sousedních kanálech

Co-Channel Double Polarization – používání obou polarizací v každém kanále.

Pokud jsou kanály v pásmu organizovány tak, že v sousedních se vždy používá rozdílná polarizace, tedy ACAP, tak je vzájemné rušení menší a zařízení může „lézt“ do sousedního kanálu víc než při ACCP nebo CCDP. Případně nemusí přijímač tolik vydržet. Proto jsou ACAP limity v normě “měkčí”. Dvojí limity se týkají pouze zařízení s vysokou spektrální účinností, zhruba s přenosovou rychlostí 150 Mbit/s a vyšší. VO-R/14/12.2006-38 používání polarizace žádným způsobem nedefinuje ani neomezuje, proto by uživatelé pásma 10 GHz v ČR měli používat výhradně zařízení schválená podle přísnějších limitů pro ACCP.

Levnější při nákupu asi ne, ale dlouhodobě určitě ano, protože vám ušetří problémy. A konkrétně u PtP spojů vyšších rychlostí je norma docela přísná, takže máte-li zařízení plnící ETS 302 217 pro ACCP, máte jistotu, že je kvalitní ve všech parametrech. Norma neřeší jen vzájemné rušení, ale všechny parametry důležité pro uživatele – například předepsaná hodnota zaručené citlivosti pro 256QAM (v kanále 28 MHz) je -67dBm, což je hodně blízko hranice technických možností.

Kanálova maska vysílače definuje maximálně přípustné rozložení výkonu (nebo spektrální výkonové hustoty) v jednotlivých částech rádiového kanálu a jeho okolí. Je definována v normě pro každý typ modulace, šířky kanálu a mód provozu (ACCP – ACAP) tak, aby bylo možno dosáhnout co nejvyšší přenosové rychlosti při ještě akceptovatelné úrovni rušivých produktů ve vedlejších i vzdálenějších kanálech. Překročení limitů masky by znamenalo, že takové zařízení by rušilo své sousedy i v případě, že sousední zařízení (jeho přijímač) plní normu a antény byly správně nainstalovány. Příklady kanálových masek RAy-e najdete zde.

Odolnostní parametry přijímače jsou pro „vzájemné soužití“ spojů úplně stejně důležité jako kanálová maska. Jejich limity požadované normou korespondují s kanálovou maskou, tedy nespnění jedněch nebo druhých má stejné důsledky pro vzájemné rušení. Odolnostní parametry jsou v normě tři:

Co-channel inteference sensitivity (Potlačení rušení ve vlastním kanále) vyjadřuje, jaký odstup rušivého signálu přijímač „snese“ na vlastním kanále.

Adjacent channel interference sensitivity (Potlačení rušení ve vedlejším kanále) říká tentýž odstup na nejbližších sousedních kanálech

Blocking (Blokování) vyjadřuje potřebný odstup rušivého signálu ve vzdálenějším okolí.

Zkusme si to přepočítat pro 256QAM a rušení ve vedlejším kanále. Norma říká, že přijímač musí snést ve vedlejším kanále o 5 dB silnější signál, aniž by došlo k významnému zhoršení citlivosti (max. 1 dB). Pro zachování citlivosti -68 dBm tedy signál přijímaný v sousedním kanále smí mít -63 dBm. Plní-li tento signál přesně kanálovou masku, bude výkon v jeho sousedním, tedy mém přijímaném kanále, zhruba o 40 dB nižší, tedy -103 dBm. Limit pro signál, který přijímač musí snést ve vlastním kanále, je -35 dBm. Tedy v absolutním čísle -68 -35 = -103 dBm. To není náhoda, to jenom u psaní normy její autoři přemýšleli a počítali. Podobně to vychází i v ostatních situacích. Závěr je jednoduchý – použité zařízení musí plnit normu komplexně, jednotlivé parametry samy o sobě nic neříkají. Norma je tu proto, aby se každý uživatel nemusel detailně orientovat v problematice, navíc ne vždy dají výrobci či dodavatelé k dispozici všechny potřebné parametry.

Když je Váš spoj jediným radiovým zařízením v širokém okolí, tak pravděpodobně nemá. To je v Čechách téměř nemožné, takže má.

Nedostatečná odolnost se většinou neprojeví tak, že Váš spoj přestane fungovat úplně. Pouze o pár dB klesne měřená hodnota SNR. To je ve svém výsledku totéž, jako kdyby klesla úroveň signálu. Takže nakonec musíte ubrat na rychlosti nebo vzdálenosti, abyste udrželi potřebnou spolehlivost spoje.

Odpovědět se dá jednoduše i na tuto složitou otázku. Kromě „základních“ pravidel, jako je provozovat na jednom stožáru všechny vysílače jen na “horních” nebo jen na “spodních” kanálech a optimálně rozmístit antény, je třeba používat výhradně antény a zařízení plnící ve všech ohledech ty nejpřísnější verze platných standardů a norem. Samozřejmě v praxi to jednoduché vůbec není. Pokud se ale od zmíněných pravidel odchylujeme, VŽDY bychom měli vědět proč to děláme, a že neexistuje korektní způsob jak situaci vyřešit.

Významně. Svým umístěním a svou kvalitou. Kvalita nespočívá v udávaném zisku, půl decibelu víc nebo míň nic znamená. Podstatné je, jak anténa vyzařuje kam nemá, tedy do boku a dozadu. V tom bývají větší rozdíly. Zajímejte se o “class” antény. Na stožár s více spoji je nutno použít anténu s class minimálně 2. Čím vyšší class, tím lépe. Bohužel antény vyšších tříd bývají i patřičně dražší.

Umístěním antén se dá hodně pokazit. Přitom většinou stačí dodržovat jednoduché pravidlo – žádný ozařovač nesmí ze svého talíře vidět žádnou cizí anténu. Nevíte-li kde je ozařovač, představte si jej těsně pod středem krytu. Prostá vzdálenost mezi anténami je pak podstatně méně důležitá.

Teoreticky nekonečné množství. P-t-P spoje, hlavně díky úzce směrovým anténám, vydrží i v praxi opravdu hodně. V případě dodržování základních pravidel pro plánování a instalace je množství spojů provozovatelných na daném místě většinou omezeno jen fyzickými rozměry lokality. I na běžný, několikametrový, stožár lze vměstnat kolem deseti spojů (pokud je dostatečně pevný), které se nebudou vzájemně rušit. Určitě nejsou hlavním problémem „pouhé“ čtyři kanálové páry pásma 10 GHz.

Zaprvé mít opravdu čistou první Fresnelovu zónu. Pak kvalitní antény a kvalitní zařízení. A kvalitní stožár a kvalitní instalaci, protože velká anténa, která se ve větru třepe nebo pootočí, nadělá víc škody než užitku. A pokud vaše aplikace unese občasné snížení rychlosti, použijte ACM.

Pokud nelze použít ACM, je nezbytné mít řádnou rezervu na únik. A čím větší vzdálenost, tím větší rezerva je potřeba pro stejnou spolehlivost. Takže opravdu dlouhý a opravdu spolehlivý spoj bez ACM skoro nejde postavit.

A hlavně, použitý kanál nesmí být zarušený.

Úplně každá ne, ale zrovna tak můžou výjimečně ublížit i předměty mimo první zónu. Jak velká je první Fresnelova zóna pro Váš spoj zjistíte na záložce s výpočty, můžete si spočítat její poloměr v libovolném místě. Pro dosažení maximální úrovně signálu je nutné, aby bylo čistých minimálně vnitřních 60% první Fresnelovy zóny. U modulací s vyšším počtem stavů ovšem nejde jen o úbytek signálu, ale vadí i malé narušení jeho integrity. To dokáže způsobit i odraz od předmětu výrazně mimo první zónu. V tomto složitém problému lze najít jedno jednoduché pravidlo – čím blíž je narušitel k anténě a čím má kovovější charakter, tím hůř. Pokud si v takové situaci nemůžete pomoci přemístěním antény, vyzkoušejte jinou polarizaci, případně větší anténu (užší hlavní lalok může pomoci). Příklad porušení Fresnelovy zóny na přiložené fotce – pohled přes okraj paraboly směrem k protistanici. Na tomto místě měl přijímaný signál úroveň -74 dBm a nefungovala ani modulace QPSK s citlivostí -96 dBm.

Protože i Vy, uživatelé RAy-e, musíte zaručovat svým zákazníkům službu za všech okolností. Proto je dobré vědět hodnoty parametrů, které zařízení splní i v té nejhorší kombinaci kanálů, napájení a teplot, tzn. hodnoty zaručené . Že na nějakém kanále za nějaké teploty má nějaký kus “až” o 3 dB lepší citlivost, je Vám vcelku k ničemu. To tak jen musí být, aby to fungovalo i v tom nejhorším případě. Navíc to, že je nějaký parametr zaručený znamená, že když nějaký kus zařízení tento parametr neplní, tak je to závada a RACOM Vám zařízení opraví.

Zaprvé zkontrolujte čistotu první Fresnelovy zóny. Hrubou indikací je porovnání naměřeného RSS (na obou stranách) s výpočtem. Pokud se liší o víc než 2dB, je skoro jisté, že někde na trase signálu je překážka. Dále zkontrolujte SNR na obou stranách (RSS i SNR najdete v menu Diagnostic – Realtime), mělo by být alespoň kolem 28 dB. Je-li nižší a trasa je čistá, zkontrolujte rušení. Vypněte vysílač protistanice a pomocí vestavěného spektrálního analyzátoru zkontrolujte čistotu kanálu. Potřebujete-li provozovat spoj jak píšete, je to „na hranici možností“ a kanál musí být naprosto čistý. Spektrální analyzátor by měl ukazovat hodnotu šumu kolem -110 dBm. Takto dlouhý spoj má na 256QAM jen minimální rezervu na únik a neměl byste jej provozovat jinak, než v módu ACM.

Zkratka z anglického Adaptive Coding and Modulation. Zjednodušeně to znamená, že spoj se automaticky přepíná na nejvyšší rychlost, kterou v danou chvíli podmínky na trase umožňují. Funkce efektivně využívá rezervu na únik pro navýšení přenosové kapacity u aplikaci, které připouštějí změnu propustnosti linky.

Příklad: Spoj bez ACM s modulací 16QAM (cca 80Mbit/s) a datovou citlivosti např. -80 dBm je nainstalován na trase s rezervou na únik 20 dB a spolehlivostí spojení nad 99,9% provozní doby. Na vstupu přijímače lze tedy s vysokou pravděpodobností předpokládat signál s úrovní minimálně -60 dBm. Nový spoj se zapnutou funkci ACM bude v uvedených podmínkách komunikovat rychlostí min. 145 Mbit/s (128QAM) po více jak 95% provozní doby a v případě zhoršených podmínek šíření bude své parametry upravovat tak, aby dosáhl vždy maximální možné přenosové kapacity. Přitom, stejně jako u původního spoje, po více než 99,9% provozní doby přenosová rychlost neklesne pod původní hodnotu, na kterou byla rádiová trasa počítána.

Ochranu zařízení před bleskem a přepětím řeší ČSN EN 62305. Zjednodušeně lze říci, že v praxi mohou nastat 2 varianty:

1. v případě, že lze dodržet požadované vzdálenosti umístění nosné konstrukce, antény a svodu od hromosvodu dle požadavku uvedené normy přednostně doporučujeme provedení znázorněné na obr. č. 1. Přesné vzdálenosti se případ od případu liší, a proto je třeba je pro konkrétní instalaci vypočítat dle normy ČSN EN 62305.
2. v ostatních případech je nutné vzájemné spojení všech vodivých částí s hromosvodem a dílčí bleskový proud svést zemnící sadou, provedení znázorněné na obr. č. 2.

V obou případech je třeba RAy uzemnit ke stožáru (obr. 3 a obr. 4.) a použít přepěťovou ochranu.

Teoreticky ano, ale v praxi to důrazně nedoporučujeme. Řada „rádoby praktiků“ Vám řekne, že CAT5 funguje i na 1 Gb Ethernetu, přestože je určen pro rychosti do 100 Mbps. Funguje, ale většinou jen chvíli a hlavně nezaručeně. Všem „šetřílkům“ s CAT5 přejeme hodně štěstí při hledání příčin podivného chování spoje. Ušetřených 600 Kč na dvaceti metrech kabelu se Vám rozhodně nevyplatí. Obdobné pravidlo platí pro případy, že se rozhodnete použít kabel určený k vnitřní instalaci do venkovního prostředí. Za pár let, až budete po mnoha hodinách hledání závady kabel měnit v zimě uprostřed noci, Vám ušetřených pár stokorun nebude připadat jako dobrý nápad.

Principiálně ano, ale vždy použijte konektory výrobcem určené pro daný typ kabelu. U vnějšího konektoru použijte vždy jen 100% kompatibilní konektor s doporučeným, protože RAy je osazen příslušným protikusem. Nejde jen o bezchybný přenos Gigabit Ethernetu, ale také o zamezení pronikání vlhkosti do zařízení. I u konektorů platí, že pár korun navíc na začátku se mnohonásobně vyplatí ušetřením si problémů v budoucnu.

Jsou to skupiny paketů posílané na Ethernetu za sebou s minimální mezipaketovou mezerou. Bursty generuje např. protokol TCP. Obecně platí, že pokud je burst větší než je velikost bufferu připojeného zařízení a rychlost na vstupním Ethernetu je výrazně vyšší než rychlost na výstupu, dochází ke ztrátám paketů. To platí, ať je připojeným zařízením RAy (vstup 1 Gb Eth., výstup 170 Mbps rádio) nebo např. switch jehož porty jsou připojeny k linkám s různou rychlostí (vstup 1000BaseT, výstup 100BaseT).

Těmto ztrátám lze zamezit použitím flow control.

Mikrovlný spoj RAy je navržen pro přenos dat s minimální latencí.

Vzhledem k nepoměru mezi rychlostí na 1Gbit Ethernetu a rychlostí ve vzduchu, dochází při některých typech zátěže k zbytečnému zahazování paketů, které by (za cenu větší latence) mohly být úspěšně doručeny.

Pro vyrovnání tohoto nepoměru je možné v jednotkách Ray a na připojených switchích zapnout FlowControl 802.3x. FlowControl zajistí plynulé odbavování paketů z Ethernetu do rádia. Pokud FlowControl nebude na jednotkách zapnut, může docházet k zahazovaní paketů již při nízkém průtoku dat. Tento jev se projeví nízkou rychlostí jednoho TCP streamu přes mikrovlné jednotky RAy – v typických situacích pak rychlost může kolísat mezi 7-30Mbs na jeden TCP stream.

Na spojích RAy je doporučováno zapnout FlowControl, aby se předešlo případným ztrátám paketů na Ethernetu. Mikrotik však FlowControl 802.3x nepodporuje.

Existují dvě řešení jak routery Mikrotik provozovat se spoji RAy:

• mezi router Mikrotik a RAy vložit switch který FlowControl podporuje
• na Mikrotiku nastavit omezení rychlosti na daném portu, který je připojen do spoje RAy

Rychlost musíte vždy nastavit nižší, než je nastavená rychlost do vzduchu.Toto nastavení však může být problematické při použití ACM. V tomto případě je možné na routeru Mikrotik vytvořit script, který si zjištuje aktuální rychlost do vzduchu a podle ní upravuje výstupní rychlost na daném portu.

S největší pravděpodobností nemáte. Ke ztrátám dochází na rozhraní mezi 1 Gb Ethernetem a 170 Mbps rádiem. Určité procento ztrát na takovém „zúžení“ linky je projevem normální činnosti TCP protokolu: TCP se snaží z linky „vymačkat“ co nejvíc, každou chvíli zvýší rychlost, pošle burst, na „zúžení“ se část burstu ztratí, TCP ubere na rychlosti a tak pořád dokola.

Typicky jsou ztráty pouze na straně připojené ke zdroji konektivity, protože průměrná velikost paketu ze strany klientů je výrazně menší, i když počet je přibližně stejný.

Z výše popsaného chování TCP protokolu vyplývá, že ke ztrátám na trase někde docházet vždycky musí, logicky je to většinou na zařízení, kde je největší rozdíl mezi vstupní a výstupní rychlostí.

Technické důvody pro konstantní duplexní rozestup už v podstatě vymizely, dnes už nezávislé ladění vysílače a přijímače konstrukci zařízení významně nekomplikuje. Tudíž doporučení udržovat standardní duplexní rozestup je spíše užitečné organizační opatření, které Vám zjednodušuje plánování sítí. Ve složitější síti si lze představit situaci, kdy i při důsledném dodržování tohoto doporučení „zbudou“ poslední volné kanály tak, že se standardním rozestupem to nepůjde. Pak je s klidným svědomím nastavte a využijte.

To, že na mnoha místech je poslední volný pár kanálů 4/7, protože některá starší zařízení tyto kanály neuměla využít, je bohužel realita. Naštěstí moderní zařízení, jako je RAy, dokáží plnohodnotně využít i tuto kombinaci kanálů. Nemusíte se tedy bát kombinaci 4/7 v takovém případě nastavit.

RAy umí nastavovat centrální frekvenci s krokem 0,5 MHz, ovšem toto jemné nastavení není k dispozici běžnému uživateli. Norma vyžaduje, aby P-t-P zařízení pro 10 GHz udržovalo centrální frekvenci s přesností ±400 kHz za všech okolností, a vyžaduje to proto, že větší odchylka vede na rušení ostatních zařízení ve vedlejších kanálech. Posunout ručně frekvenci o 0,5 MHz by znamenalo uvést zařízení do stavu, ve kterém porušuje normu způsobem, který má velmi závažné důsledky pro ostatní. Ze stejného důvodu není možné ani nastavit pracovní šířku pásma jinou než odpovídá zvolenému kanálu, tedy například nastavit 28 MHz na podkanále 3B, který je určen pro 14 MHz. Tento názor potvrzuje i vyjádření ČTÚ