¿Para qué sirve?
La solución Cisco Ultra-Reliable Wireless Backhaul surgió del fabricante FluidMesh, adquirido por Cisco. Está diseñado para proporcionar transmisión de datos inalámbrica de alta velocidad a largas distancias en objetos estacionarios y en movimiento.
A pesar de la presencia de la palabra Wireless en el nombre, es importante no confundirlo con el Wi-Fi habitual. En las redes Wi-Fi, tenemos puntos de acceso y dispositivos cliente estandarizados: computadoras portátiles, teléfonos inteligentes, tabletas. Sucede que en lugar de un dispositivo cliente, se conecta otro punto de acceso; resulta que un puente Wi-Fi, puede hacer una red Mesh a partir de puentes, pero esto no es exactamente para lo que se inventó el Wi-Fi y no donde se manifiesta. en sí mismo mejor.
En el caso del Backhaul inalámbrico ultraconfiable, no tenemos dispositivos cliente. Solo hay dispositivos que pueden recibir y transmitir datos utilizando una tecnología patentada especial. Para conectar un dispositivo cliente, es necesario utilizar un conmutador Ethernet y / o un punto de acceso Wi-Fi conectándolos al dispositivo con un Backhaul inalámbrico ultraconfiable mediante un cable.
La forma más sencilla es imaginar que necesitamos conectar determinadas ubicaciones con un cable de alta velocidad, pero es caro, difícil o, en el caso de objetos en movimiento, imposible estirarlo. Por lo tanto, instalamos transceptores y hacemos que este "cable" sea inalámbrico. Resulta que la red troncal, en terminología inglesa, Wireless Backhaul.
Ejemplos de uso
Conexión fija punto a punto
El ejemplo más simple es el mismo: necesita conectar un nuevo edificio en el territorio de, digamos, una fábrica a una red común, y es costoso y requiere mucho tiempo instalar la óptica allí. El puente, construido con equipos de Cisco, le permitirá proporcionar una conexión rápida y económica de hasta 500 Mbps. Si es necesario, puede poner dos pares de dispositivos y obtener 1Gbps.
El problema de la conexión a la red de obras también se resuelve de la misma forma. Como regla general, no tiene sentido extender la óptica aquí, también porque lo más probable es que se rompa.
Conexión fija punto a multipunto
Un buen ejemplo aquí es la conexión de cámaras CCTV en el área alrededor del edificio principal: una oficina de fábrica, un centro comercial, etc. Las cámaras se instalan con mayor frecuencia en postes de luz, donde la fuente de alimentación ya se ha suministrado por el bien de las lámparas en sí, pero la pregunta surge con la conexión del cable Ethernet. Para evitar esto, puede instalar los dispositivos de backhaul inalámbricos ultraconfiables más simples junto con las cámaras y transmitir datos desde cada poste a los dispositivos instalados en el edificio.
Vehículos y otros objetos móviles
Las características de la tecnología Cisco Unified Wireless Backhaul, que se analizarán a continuación, le permiten proporcionar una comunicación de muy alta calidad con objetos móviles.
- En las empresas que extraen minerales de forma abierta, con su ayuda, se organiza la comunicación para recopilar datos de telemetría y ubicación de los equipos de la cantera. Los dispositivos estacionarios de Cisco Unified Wireless Backhaul con antenas dirigidas al interior de la cantera se instalan a lo largo del perímetro de la cantera, y los dispositivos móviles con antenas omnidireccionales se instalan en el equipo. Al mismo tiempo, el ancho de banda es suficiente incluso para transferir video desde las cámaras instaladas en las máquinas.
- En las minas, el Backhaul inalámbrico ultrafiable se puede utilizar para comunicarse con los coches o trenes que circulan por el interior. El esquema es similar: se instalan varios dispositivos estacionarios en el túnel para proporcionar cobertura y los dispositivos móviles se instalan en el equipo. Para las minas, las opciones para uso estacionario también pueden ser interesantes: distribución de Wi-Fi para trabajadores que usan tabletas, teléfonos, etiquetas RFID, recolección de datos y control de automatización - ventilación, dispositivos SCADA, etc.
- Comunicación entre la "tierra" y un tren de pasajeros regular: para distribuir Wi-Fi y recopilar datos de videovigilancia en este último.
- Dentro del tren, el Wireless Backhaul se puede utilizar para proporcionar comunicación entre los vagones: se instalan dos dispositivos en vagones diferentes con antenas especiales apuntadas entre sí.
- Recepción y transmisión de datos a ascensores en rascacielos para asegurar el funcionamiento de la videovigilancia, wifi y transmisión de contenido a monitores ubicados en cabinas de ascensor. Para tales fines, se utilizan tradicionalmente cables especiales, costosos y difíciles de instalar. Una solución inalámbrica puede ser más confiable y económica.
¿Por qué necesita una solución propietaria?
Parece que todas las tareas descritas anteriormente se pueden resolver utilizando Wi-Fi normal, y para situaciones en las que se requiere la transmisión de datos a largas distancias, LTE. Sin embargo, surgen varios problemas:
En el caso de Wi-Fi:
- Retraso impredecible en la transferencia de datos: el algoritmo de control de medios Wi-Fi está diseñado de tal manera que los dispositivos del cliente intercambian datos con el punto de acceso, obteniendo acceso a él de forma casi aleatoria. No hay forma de garantizar la estabilidad del retardo de transmisión de datos. Lo máximo que pueden hacer los mecanismos para garantizar la calidad de la transmisión de datos en Wi-Fi es reducir la probabilidad de fluctuaciones bruscas en los retrasos en la transmisión de datos para un determinado tipo de tráfico, en comparación con otros, pero de ninguna manera garantiza que tal las fluctuaciones no ocurrirán en absoluto.
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- (DataRate)
- Se requiere un ajuste complejo y fino para garantizar un rendimiento óptimo de Wi-Fi
- la disponibilidad de dispositivos para interceptar y analizar el tráfico de Wi-Fi en muchos casos lo hace disponible para piratear redes de Wi-Fi
En el caso de LTE:
- ancho de banda asimétrico. El ancho de banda de descarga es más amplio que el de subida.
- latencia impredecible de la transferencia de datos, como es el caso de Wi-Fi
- el mantenimiento de la red inalámbrica deberá confiarse al operador de telecomunicaciones. Es posible que el operador no proporcione una solución de problemas lo suficientemente rápida, especialmente si su red está ubicada en una ubicación de difícil acceso, por ejemplo, en una cantera en el este de Siberia. No será posible cerrar esta necesidad con sus propios especialistas.
- si la cobertura de las estaciones base ya disponibles para el operador es insuficiente, la instalación de estaciones adicionales, incluso móviles, aumenta enormemente los costos, y por lo tanto el costo del servicio para su cliente.
Además, puede haber problemas asociados con las manifestaciones del efecto Doppler al comunicarse con vehículos si estos últimos se mueven a altas velocidades.
¿Como funciona?
La solución de backhaul inalámbrico ultrafiable no es única en el sentido de que otros fabricantes ofrecen implementaciones de redes centrales basadas en protocolos de transferencia de datos inalámbricos patentados. ¿Qué tiene de especial Wireless Backhaul?
Física de Wi-Fi
La capa física de transmisión de datos se implementa en chips completamente similares a los utilizados en los dispositivos Wi-Fi de última generación (IEEE 802.11ax). Esto significa que tanto las frecuencias como los canales de transmisión de datos se utilizan de la misma manera, lo que significa que, desde el punto de vista de los reguladores, instalar un dispositivo FluidMesh parece instalar un punto de acceso que transmite en la banda sin licencia de 5 GHz.
A diferencia del Wi-Fi convencional, la física de backhaul inalámbrico ultrafiable es capaz de proporcionar MIMO incluso en distancias muy largas.
"Lógica" de las redes de comunicación del operador
En el enlace de datos y las capas de red, la solución inalámbrica ultra confiable de Bakchaul utiliza un protocolo llamado PRODIGY 2.0, que se basa en MPLS. MPLS es una tecnología de transmisión de datos en las redes de los operadores de telecomunicaciones que proporciona un alto rendimiento y una buena capacidad de gestión de dichas redes. El uso de dicho protocolo permite garantizar la calidad del procesamiento del tráfico; en primer lugar, el retardo de transmisión predecible, que es tan importante para el audio, el video y la telemetría en tiempo real. Para aplicaciones prioritarias, se proporciona un retraso de menos de 0,3 ms.
Banda ancha
El ancho de banda disponible de la conexión punto a punto es de hasta 500 Mbps. Los dispositivos de backhaul inalámbricos ultraconfiables pueden seleccionar DataRate para que no cambie de manera impredecible cuando cambia la distancia o el traspaso, como sucede en las redes Wi-Fi.
El protocolo PRODIGY 2.0 tiene mecanismos de traspaso avanzados: conmutación de una estación base a otra. En Wi-Fi convencional, la conmutación se produce de la siguiente manera: cuando la relación ruido / señal cae por debajo del umbral, el dispositivo cliente cambia a otro punto de acceso disponible con la relación ruido / señal máxima. Al mismo tiempo, este dispositivo cliente no sabe nada sobre qué tan bien funcionará la conexión con el nuevo punto. Además, como se mencionó anteriormente, para pasar a un nuevo punto, primero debe romper la conexión con el anterior, es decir, hay un período de tiempo, aunque sea breve, durante el cual no se pueden transmitir datos. Incluso con el llamado traspaso "sin interrupciones". En el protocolo PRODIGY 2.0 en dispositivos de backhaul inalámbricos ultraconfiables, la conmutación se implementa de manera diferente:Al intercambiar datos con la estación base actual, el dispositivo busca la segunda disponible, establece una conexión con ella, la prueba y solo entonces le cambia el flujo de datos.
Reconstrucción de la red de malla en caso de falla
Las redes de malla se construyen a partir de una serie de puntos de acceso inalámbricos o estaciones base que transmiten datos de uno a otro. En caso de falla de uno de los dispositivos, sus vecinos deben reconstruir rápidamente la transmisión de datos a través de los otros dispositivos disponibles, si es posible. La red inalámbrica ultra confiable se reconstruye en menos de 500 ms.
Seguridad
Aquí todo es simple: además de los mecanismos de cifrado de tráfico integrados que utilizan AES, la transmisión de datos mediante un protocolo patentado permanece invisible para los analizadores de Wi-Fi. Un atacante tampoco podrá reemplazar la estación base para conectarse a su red; el mecanismo de autenticación protege contra esto.
El mecanismo de salto de frecuencia protege contra los intentos de ahogar la red con ruido.
Soporte PROFINET
Ultra Reliable Wireless Backhaul es capaz de transmitir correctamente los paquetes relacionados con el funcionamiento del protocolo de automatización industrial PROFINET. La tecnología también se puede utilizar en redes PROFINET Conformance Class B.
Estructura de red
Con casos simples, como conexiones punto a punto, todo está claro. La estructura de una gran red de backhaul inalámbrica ultra confiable es más fácil de entender por analogía con Wi-Fi.
La red en sí está construida a partir de estaciones base, que son análogas a los puntos de acceso.
Las puertas de enlace realizan la agregación del tráfico MPLS y son su punto de salida a la red empresarial. Las puertas de enlace no son una parte necesaria de la solución, ya que no son un controlador inalámbrico en la comprensión de las soluciones Wi-Fi. Cada estación base puede actuar como puerta de enlace, pero el ancho de banda está limitado a 500 Mbps. Si necesita un ancho de banda total de más de 500 Mbps, debe instalar una puerta de enlace. Las puertas de enlace están disponibles para un ancho de banda de 1 Gbps y 10 Gbps.
Además de todo esto, se adjunta un sistema de monitoreo FM-Monitor y un sistema de control RACER - análogo en Wi-Fi - Cisco Prime Infrastructure o DNA Center.
Aquí es donde termina la analogía Wi-Fi. En términos de la interacción de los puntos de acceso entre sí, la red se parece más a una red Ethernet cableada:
- Las estaciones base de más alto rendimiento forman el núcleo de la red: la red troncal;
- Menos productivo - forma un nivel de distribución - Distribución. Esta capa se conecta a la red troncal y trae conexiones a la capa de acceso;
- Nivel de acceso - broadcasts para clientes finales - móvil y estacionario, de los que es necesario recolectar y a los que es necesario enviar datos (Clientes).
En lugar de una conclusión
Esta publicación, por supuesto, no agota el tema de las tecnologías inalámbricas. Y si está interesado en obtener más información y hacer preguntas a nuestros expertos en servicios inalámbricos, venga a escuchar nuestro seminario web el 29 de junio . Allí hablaremos sobre Wi-Fi y Backhaul inalámbrico ultra confiable. Analicemos en qué escenarios vale la pena utilizar la primera tecnología, en cuáles la segunda y en cuáles ambas.