«Prism Technology» от первого лица

Авторский перевод публикации «Filtering in 3 Domains: Why PrismStation is the Greatest Product Ever Brought to the WISP Industry (by Robert Pera)» для ASP24.

В ранние годы я работал с одним клиентом над обновлением старого и медленного радиомодуля Mini-PCI 802.11b (2.4 ГГц) на новый модуль SuperRange2 802.11g от Ubiquiti. И, хотя в целом, обновление прошло успешно, мой клиент жаловался на ухудшение производительности. Изначально мы полагали, что проблема была в аппаратном обеспечении, поэтому отправил клиенту новую карту. Замена карты не привела к каким-либо изменениям, поэтому было предпринято ряд попыток изменить дизайн – всё безрезультатно.

Рис. 1. PrismStation.

Рис. 1. PrismStation.

 

В тот момент я приобрел для себя образец карты 802.11b, основанный на чипсете Prism 2.5 от Intersil. Как несложно догадаться из названия, эта карта отличалась отличной селективностью. Несмотря на более низкую максимальную скорость, карта могла отфильтровывать смежные каналы.

Но как может быть так, что старая карта работает лучше новейшего на тот момент Super Range, созданного на базе чипа от Atheros с поддержкой стандартов 802.11a/b/g?

После разбора Intersil Prism все стало намного яснее.

Рис. 2. Intersil Prism разобран.

Рис. 2. Intersil Prism

 

Решение Intersil было реализовано по схеме, в которой частота понижается до промежуточной (Intermediate Frequency, IF), далее в игру вступает отдельный дискретный фильтр. Для сравнения, решения Atheros являются полностью интегрированными CMOS-чипами, поэтому никакой сторонней фильтрации в них нет.

Вы, наверное, задаётесь сейчас вопросом: что бы это могло значить? Давайте разберёмся, как происходит фильтрация и от чего она зависит вообще.

Первый фактор – размер выборки, иными словами размер фракции. Согласитесь, фильтрация канала, шириной 1 МГц с частотой 1 ГГц будет более сложной, чем фильтрация 10 МГц на частоте 100 МГц. В первом случае необходимо отфильтровать 0.1%, во втором – 10%.

А теперь давайте представим, что базовая станция работает в режиме PtMP на частоте выше 5700 МГц, при этом, вам необходимо отфильтровать канал шириной 40 МГц.

Рис. 3. Фильтруем канал шириной 40 МГц.

Рис. 3. Фильтруем канал шириной 40 МГц.

 

Второй фактор – эффективность самого фильтра. Отдельное специализированное решение практически всегда будет давать результат лучше того, что встроено в кристалл IC.

Рис. 4. Эффективность фильтра.

Рис. 4. Эффективность фильтра.

 

Беспроводной модуль, используемый нами в решениях PRISM учитывает оба фактора. На первом этапе используется понижающий конвертер с частотой 384 МГц (для IF), тем самым увеличивается размер канала. Далее в игру вступает SAW-фильтр (Surface Acoustic Wave Filter) за пределами чипа. Как результат, решения PRISM реализуют более эффективную фильтрацию. Решения Atheros хороши своей невысокой ценой, и отличными результаты внутри помещений. При использовании снаружи, особенно в сценариях co-location, такие решения не имеют никаких шансов против технологии PRISM.

Частотная фильтрация

Этот пользовательский опыт заложил семя в то, че сейчас мы иронически называем «Prism Technology». Нам хотелось использовать все преимущества, предоставляемые новыми чипсетами и, в то же время, мы стремились сохранить отличную «избирательность» оригинальных решений Intersil.

Образно говоря, мы поставили перед чипсетом свой собственный радиомодуль. Для того, чтобы понять каков итоговый результат, просто взгляните на изображение ниже.

Рис. 5. Поставили перед чипсетом свой собственный радиомодуль.

Рис. 5. Радиомодуль перед чипсетом.

 

Технология PRISM способна работать в частотном диапазоне 2.4 и 5 ГГц. PRISM получает сигнал с антенн, затем понижает его частоту, чтобы произвести низкочастотную фильтрацию. Далее сигнал преобразовывается обратно и, только после этого, очищенный сигнал поступает на вход радиомодуля.

Наше решение доказало улучшение селективности на 30 дБ, что эквивалентно снижению шума в 1000 раз!

Фильтрация в пространстве

Технология рупорной антенны известна уже более века, но только совсем недавно она стала столь привлекательной для рынка WISP. Всё дело в том, что первоначально в индустрии первоочередное значение имела мощность, позволяющая увеличить уровень сигнала. Из-за отсутствия жестких законодательных ограничений, на сегодняшний момент вокруг нас находятся миллионы устройств, работающих в частотном диапазоне 2.4 и 5 ГГц. По этой причине, снижение стороннего шума становится одной из первоочередных задач антенны.

Разрабатывая антенны Ubiquiti, мы пытаемся спроектировать их таким образом, чтобы они «слышали» и «говорили» только в требуемом направлении, отсекая всё ненужное.

Задача нашей команды заключалась в том, чтобы использовать все преимущества рупорных антенн, сохранив при этом достаточный уровень усиления, требуемый для высокопроизводительных сетей.

Мы считаем, что будущее WISP лежит за так называемыми ассиметричными рупорами.

Рис. 6. WISP лежит за рупорами.

Рис. 6. Ассиметричные рупоры .

 

Фильтрация по времени

Стандартом Wi-Fi 802.11 используется CSMA/CA, коротко говоря это множественный доступ с поддержкой несущей и предотвращением коллизий. По большому счёту, протокол основан на той концепции, что все клиенты могут видеть друг друга. В случае с открытыми сетями WISP, зачастую клиенты не могут видеть друг друга и, в конечном итоге, не могут обмениваться информацией.

Для решения этой проблемы мы внедрили протокол TDMA (множественный доступ с временным разделением), где для каждого клиента выделяется временное окно, в котором ему разрешается вещать. Данная технология призвана исключить коллизии, уровень шума и справедливо распределить полосу пропускания между всеми клиентами.

Протокол airMAX с применением технологии TDMA разрабатывается и совершенствуется нами уже долгие годы. Эта технология отлично работает по отношению к клиентам, подключенным к одной точке. Но как быть с помехами, возникающими при одновременном размещении нескольких точек доступа? Это типичный co-location, по принципу которого строятся все секторные базовые станции.

Рис. 7. Протокол airMAX с TDMA.

Рис. 7. Протокол airMAX с применением технологии TDMA.

 

Для решения этой проблемы мы выпустили airOS v.8.3, в которой добавлена долгожданная поддержка GPS-синхронизации, обеспечивающая возможность установки на всех точках доступа единых временных интервалов приёма и передачи.

Благодаря данной технологии, несколько точек доступа, и даже базовых станций, могут работать на одной вышке, не мешая при этом друг другу. Всё это позволяет также повторно использовать одну и ту же частоту для противоположных секторов. Точно также можно добится синхронизации между устройствами airMAX и airFiber, используя нашу технологию LTU.

Рис. 8. Синхронизации airMAX и airFiber.

Рис. 8. Синхронизации между устройствами airMAX и airFiber.

 

PRISMStation является кульминацией технологии, обеспечивая 3 уровня фильтрации: по частоте, направлению и времени. Тем самым, новые технологии обеспечивают новый этап развития высокопроизводительных сетей airMAX с высокой плотностью по всему миру.

Мы действительно гордимся тем, что вывели этот продукт на рынок. Искренне надеемся, новое поколение устройств станет настоящим «оружием» в ваших руках, благодаря которому вы сможете создавать высокопроизводительные сети даже при наличии растущего радиочастотного шума в диапазонах 2.4 и 5 ГГц.

Авторский перевод публикации «Filtering in 3 Domains: Why PrismStation is the Greatest Product Ever Brought to the WISP Industry (by Robert Pera)» для ASP24.

Вас может заинтересовать

 
11184 грн 415 у.е.
Купить

Если Вы нашли ошибку в тексте, то выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter или нажмите здесь.

Сообщение об ошибке

Ошибка:

Ваш комментарий (не обязательно):

Да Отмена

Об авторе DmitryAVET

30 years / Ukraine MTI University / System Administrator, Marketing