Hybrydowy backhaul MANET i LTE: jak lokalna siatka radzi sobie z awarią sieci WAN

Awaria sieci WAN nie zawsze oznacza awarię sieci lokalnej. Radia, kamery, czujniki, pojazdy i drony mogą nadal wymieniać ruch, nawet jeśli ścieżka LTE do rdzenia, chmury lub zdalnego centrum dowodzenia jest niedostępna. Architektury LTE oddzielają radiową sieć dostępową, transport dosyłowy i rdzeń, podczas gdy routing MANET obsługuje zmieniające się topologie sieci bezprzewodowej.

Decydującą kwestią jest to, czy trasy lokalne i niezbędne aplikacje pozostaną w granicach istniejącej sieci. Odporny Hybrydowa konstrukcja MANET LTE utrzymuje ruch w pobliżu, chroni krytyczne usługi brzegowe oraz kontroluje sposób kolejkowania i przywracania danych po przywróceniu łączności WAN.

 

Kiedy LTE spadnie, które usługi pozostaną dostępne?

Narysuj granicę niepowodzenia przed oceną odporności

„LTE nie działa” może oznaczać utratę dostępu do Internetu, przerwę między siecią radiową a rdzeniem, wyłączoną bramę lub brakujący przekaźnik MANET. Każdy błąd usuwa inną część ścieżki i daje inny wynik.

Wskaźnik silnego sygnału potwierdza kontakt radiowy, a nie dostępność zdalnej obsługi. Sieci LTE obejmują odrębne warstwy urządzeń, dostępu radiowego, transportu typu backhaul i warstwy rdzeniowej, dlatego awaria sygnału wejściowego może przerwać usługi zdalne, podczas gdy sprzęt terenowy pozostaje zasilany i podłączony do pobliskiej komórki. Hybrydowy system MANET LTE powinien monitorować łączność typu end-to-end, zamiast traktować rejestrację komórkową jako dowód stanu sieci WAN.

Usługa lokalna oparta na LTE również wymaga architektury zaprojektowanej do izolowanego działania, gdy szerszy rdzeń jest niedostępny. Ta możliwość nie jest automatyczna w każdym wdrożeniu i musi być sprawdzana oddzielnie od ciągłości MANET.

Oddziel aplikacje lokalne od zdalnych zależności

W hybrydowym wdrożeniu MANET LTE usługi przetrwają, gdy punkty końcowe, trasy i aplikacje pozostaną wewnątrz lokalnych granic. Funkcja „naciśnij i mów”, wideo w pobliżu, wymiana pozycji, telemetria, kontrola czujników i przesyłanie plików mogą być kontynuowane, jeśli nie wywołają połączenia z serwerem znajdującym się poza siedzibą firmy. Pulpity nawigacyjne w chmurze, zdalne bazy danych, dostęp do Internetu i wysyłka poza siedzibę zwykle zatrzymują się, gdy znika ścieżka zewnętrzna.

Niektóre narzędzia pozostają częściowo przydatne. Mapy zapisane w pamięci podręcznej mogą pozostać czytelne, przechowywane dane uwierzytelniające mogą umożliwiać tymczasowy dostęp, a lokalne rejestratory mogą nadal przechwytywać wideo. Kolejki typu „zapisz i przekaż” mogą zachować raporty lub dane telemetryczne do późniejszego przekazania, jeśli zachowują sygnatury czasowe, identyfikatory i wystarczającą ilość miejsca.

Oczekiwany wynik powinien zostać udokumentowany dla każdej usługi operacyjnej przed wdrożeniem.

 

Dlaczego lokalne ścieżki MANET działają bez sieci WAN

Lokalne pakiety nie muszą przechodzić przez bramę LTE

Węzeł MANET może wykrywać sąsiadów, wybierać trasy i przekazywać pakiety zamiast polegać na jednym stałym routerze centralnym. Kiedy pojazd porusza się za terenem lub przekaźnik powietrzny zmienia położenie, sieć może obliczyć inną trasę przez osiągalne węzły. Bramka LTE jest więc wyjściem z lokalnej topologii, niekoniecznie jej centrum.

Rozważmy kamerę pokładową przesyłającą wideo do pojazdu dowodzenia. Pakiety mogą przechodzić przez przenośny przekaźnik do przeglądarki bez dotykania LTE. Jeśli trasa komórkowa zniknie, ścieżka ta może pozostać ważna, ponieważ żaden punkt końcowy nie jest zależny od sieci WAN.

Ta separacja zapewnia odporność hybrydowej architekturze MANET LTE. Układ zależny od bramy sprawia, że ​​jedno urządzenie jest zarówno wyjściem z sieci WAN, jak i lokalnym punktem awarii. Rozproszony układ utrzymuje pobliski ruch w siatce i wykorzystuje LTE tylko do odległych miejsc docelowych.

Przydatna praca w trybie odłączonym wymaga usług lokalnych

Sama ciągłość routingu nie gwarantuje użytecznych operacji. Radia mogą wymieniać pakiety w przypadku awarii aplikacji, ponieważ kontroler głosu, baza danych map, broker telemetrii lub usługa tożsamości znajdują się poza siedzibą firmy. Pozostała granica hybrydowej sieci MANET LTE musi zawierać funkcje wymagane podczas awarii.

Przydatne usługi brzegowe mogą obejmować lokalny głos, mapy misji, nagrywanie wideo, przetwarzanie telemetryczne oraz wybrane funkcje nazewnictwa, czasu lub uwierzytelniania. Ich umiejscowienie należy przetestować poprzez odizolowanie lub wyłączenie bramki LTE. Hostowanie każdej aplikacji lokalnej na tej bramie może jednak spowodować całkowitą awarię usługi.

Buforowanie i hosting rozwiązują różne problemy. Pamięć podręczna przechowuje wcześniejszą zawartość, a aplikacja hostowana lokalnie akceptuje nowe pozycje, wiadomości i wideo. Dane powiązane zdalnie powinny zostać wprowadzone do przepływu pracy typu „zapisz i przekaż” i zsynchronizowane później bez utraty kolejności i pochodzenia.

 

Jak zmienia się ruch przed, w trakcie i po awarii

Normalna praca: utrzymuj lokalny ruch lokalny

Zdrowa usługa LTE nie powinna przeciągać każdego pakietu przez bramę komórkową. Pobliski głos, telemetria, kontrola ruchu i wideo należą do tras MANET, podczas gdy synchronizacja w chmurze, zdalny dostęp do poleceń, usługi internetowe i użytkownicy spoza lokalizacji korzystają z LTE. Podział ten zmniejsza opóźnienia i zapobiega dziedziczeniu dostępności sieci WAN przez sesje lokalne.

Polityka dotycząca tras hybrydowych MANET LTE powinna wyraźnie wyrażać ten zamiar. Lokalne podsieci i usługi brzegowe wymagają preferowanych ścieżek MANET, podczas gdy trasa domyślna lub wybrane zdalne prefiksy wskazują na bramę LTE. Dzięki kilku bramom metryki mogą wybrać najlepsze wyjście bez zmiany lokalnego routingu.

Klasyfikacja ruchu też ma znaczenie. Alerty bezpieczeństwa i polecenia głosowe nie powinny na równi konkurować z przesyłaniem zbiorczym, aktualizacjami lub kilkoma strumieniami wideo o dużej szybkości. Priorytety usług należy określić przed rozpoczęciem zatorów.

Reakcja na awarię: usuń błędną trasę bez zakłócania sieci

Hybrydowa brama MANET LTE powinna testować osiągalność poza modemem, ponieważ siła sygnału może pozostać normalna w przypadku awarii łącza nadrzędnego. Kontrole stanu mogą wykorzystywać wiele celów, progów strat i okres przetrzymania, aby uniknąć wahań trasy. Gdy sieć WAN stanie się bezużyteczna, brama wycofuje trasę zewnętrzną lub obniża jej priorytet, pozostawiając nienaruszone trasy lokalne MANET.

Ruch zdalny jest następnie zgodny ze zdefiniowaną polityką:

●  Kolejkuj niezbędne dane telemetryczne, dzienniki i raporty.

●  Zmniejsz lub zatrzymaj wideo przeznaczone wyłącznie dla widzów zdalnych.

●  Wstrzymaj transfery w tle i aktualizacje oprogramowania.

●  Pokazuj wyraźny status rozłączenia.

Sesje lokalne powinny być kontynuowane, gdy ich punkty końcowe i usługi pozostaną w siatce. Sesje w chmurze mogą przekroczyć limit czasu, ponieważ miejsce docelowe zniknęło. Routing nie może zachować sesji aplikacji, której serwer jest nieosiągalny.

Przywrócenie: zapobiegaj sytuacji, w której link zwrotny staje się wąskim gardłem

W hybrydowym systemie MANET LTE przywrócony sygnał nie powinien od razu przywracać preferowanej trasy. Brama powinna zweryfikować stabilną kompleksową usługę, a następnie ponownie wprowadzić LTE po okresie przywracania. Zmniejsza to oscylacje, gdy zasięg jest niestabilny.

Zaległe dane mogą powodować przeciążenia, jeśli każdy rejestrator i czujnik przesyłają dane jednocześnie. Bieżący głos, sterowanie i telemetria na żywo powinny zachować priorytet, podczas gdy historyczne wideo i dzienniki będą powracać w określonych partiach. Limity szybkości i losowe ponowne próby pomagają hybrydowej sieci MANET LTE odzyskać siły bez obciążania łącza typu backhaul.

Sygnatury czasowe, identyfikatory wiadomości, zasady porządkowania i obsługa konfliktów oddzielają opóźnione informacje od bieżących danych. Odzyskiwanie jest zakończone tylko wtedy, gdy trasa jest stabilna, a dane w kolejce synchronizują się bez zakłócania bieżących operacji.

 

Zbuduj sieć wokół granicy awarii

Trzymaj krytyczne funkcje z dala od pojedynczych punktów awarii

Zdecyduj, co musi pozostać użyteczne, jeśli brama LTE utraci połączenie WAN, a następnie powtórz ćwiczenie w przypadku całkowitej awarii bramy. Aplikacje hostowane gdzie indziej mogą przetrwać pierwsze zdarzenie, podczas gdy usługi hostowane przez bramę mogą zniknąć w drugim. Narzędzia krytyczne powinny znajdować się na dostępnej platformie brzegowej lub być replikowane, gdy nie można pozwolić na ich usunięcie za pomocą jednego urządzenia.

Hybrydowa topologia MANET LTE wymaga również więcej niż jednej praktycznej trasy pomiędzy ważnymi zespołami. Teren, orientacja anteny, ruch lub budynki mogą sprawić, że jeden przekaźnik przeniesie prawie cały ruch. Próby terenowe powinny zidentyfikować te punkty zbieżności.

Redundancja sieci WAN to osobna warstwa. Wiele bram obsługujących LTE może poprawić zdalny zasięg, ale konstrukcje z dwiema kartami SIM nie naprawiają słabej trasy MANET. A Odporne hybrydowe wdrożenie MANET LTE musi również usuwać zależności od chmury w zakresie uwierzytelniania, zarządzania, adresowania i licencjonowania.

Chroń czas antenowy dla ruchu, który ma znaczenie

Pojemność siatki jest ustalana na podstawie najbardziej obciążonej ścieżki współdzielonej, a nie najwyższej szybkości jednego czystego łącza. Każda transmisja przekaźnikowa pochłania czas antenowy, a kilka strumieni może zbiegać się przed dotarciem do stanowiska dowodzenia. Planowanie powinno modelować realistyczne przeskoki, użytkowników, profile wideo i zakłócenia.

W hybrydowej polityce ruchu MANET LTE na pierwszym miejscu są zwykle alerty bezpieczeństwa i głos poleceń, następnie dane dotyczące pozycji i kontroli, wybrane wideo, następnie pliki i synchronizacja w tle. Funkcja QoS nie może zapewnić przepustowości, ale może zapobiec blokowaniu pilnego ruchu przez duże transfery.

Geometria mocy i RF również kształtuje routing. Baterie, wysokość anteny, wybór widma i rozmieszczenie przekaźników decydują o tym, czy istnieje alternatywna ścieżka. Routing MANET nie może wykorzystywać sprzętu, który nie jest zasilany, przeciążony lub znajduje się poza zasięgiem.

Daj węzłom naziemnym i powietrznym różne zadania

Przenośny węzeł naziemny może zakotwiczyć stanowisko dowodzenia, podłączyć sprzęt Ethernet lub szeregowy, zapewnić silniejszy przekaźnik i działać jako wyjście LTE. Jednostka powietrzno-desantowa może poprawić pole widzenia, połączyć grupy oddzielone od siebie terenem i przenosić wideo z drona, jednocześnie dodając kolejną ścieżkę.

W hybrydowym wdrożeniu MANET LTE seria plecaków WDS Powerful może służyć jako przenośna brama naziemna lub przekaźnik dużej mocy. Jego możliwości obejmują rozproszoną, bezcentralną pracę, dynamiczny routing w warstwie 2 lub 3, przekaźnik wieloskokowy, ustalanie priorytetów usług, interfejsy Ethernet i szeregowe, wdrażanie z zasilaniem bateryjnym oraz opcjonalny routing w sieci publicznej lub 4G LTE.

W przypadku hybrydowej roli MANET LTE w powietrzu, seria WDS Lightweight Airborne może obsługiwać dynamiczny routing, obsługę wielu przeskoków, QoS, łączność Ethernet i szeregową, integrację MAVLink i opcjonalną ekspansję 4G LTE. Jego główną rolą jest poprawa geometrii RF bez wymuszania lokalnego ruchu przez sieć WAN.

Należy jeszcze wziąć pod uwagę lądowanie statku powietrznego lub wyczerpanie się baterii. Węzeł powietrzny, który stanowi jedyny pomost pomiędzy grupami naziemnymi, staje się kolejnym punktem awarii. Przekaźniki powietrzne powinny wzmacniać solidną topologię uziemienia, a nie ukrywać jej brak.

 

Udowodnij przełączanie awaryjne, zanim będzie potrzebne

Testuj rzeczywiste obciążenie, a nie tylko pingi sieciowe

Pomyślny ping niewiele mówi o ciągłości hybrydowego głosu MANET LTE, odzyskiwaniu wideo, stanie aplikacji czy danych w kolejce. Zacznij od aktywnych sesji głosu, mapowania, telemetrii, lokalnego wideo, zdalnego wideo i chmury. Usuń nadrzędną sieć WAN, utrzymując zasilanie węzłów MANET, a następnie zapisz, które usługi są kontynuowane, pogarszają się, ponownie łączą, kolejkują informacje lub zatrzymują się.

Następny przejazd powinien połączyć błędy. Przesuń lub wyłącz przekaźnik podczas przerwy, przywróć LTE pod obciążeniem i powtórz ćwiczenie przy wyłączonej całej bramce. Ujawnia to zależności i topologie hostowane przez bramę za pomocą tylko jednego użytecznego przekaźnika.

Użyj kryteriów zaliczenia na poziomie usług

Kryteria akceptacji hybrydowego MANET LTE powinny opisywać to, co mogą zrobić użytkownicy, a nie tylko to, co widzi menedżer sieci. Zmierz wykrywanie awarii sieci WAN, zbieżność tras, zakłócenia głosu, utratę pakietów, odzyskiwanie wideo, dostępność aplikacji lokalnych, integralność danych w kolejce i przeciążenie po przywróceniu. Progi powinny odpowiadać misji i profilowi ​​ruchu.

Hybrydowa sieć MANET LTE będzie gotowa dopiero wtedy, gdy wyniki będą powtarzalne w realistycznych warunkach ruchu, terenu, zakłóceń i zasilania. Niespełnione kryteria powinny wywołać zmiany w topologii, rozmieszczeniu aplikacji, zasadach ruchu lub nadmiarowości bramy. Testowanie sprawia, że ​​samonaprawa przestaje być deklaracją funkcji, a staje się obserwowalną możliwością.

 

Wniosek

Odporność hybrydowej sieci MANET LTE zależy od utrzymania tras lokalnych, niezbędnych usług brzegowych i priorytetów ruchu niezależnych od sieci WAN. W przypadku awarii LTE siatka powinna nadal lokalnie przesyłać głos, wideo, telemetrię i dane sterujące, a następnie przywrócić zdalną łączność bez obciążania powracającego łącza typu backhaul.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. oferuje plecaki MIMOmesh i lekkie radiotelefony powietrzne do bram naziemnych, przekaźników mobilnych i łączy napowietrznych. Używane z routingiem dźwięku, umieszczaniem usług brzegowych i testowaniem przestojów, produkty te mogą pomóc zespołom w utrzymaniu komunikacji lokalnej i przywróceniu łączności zewnętrznej przy mniejszych zakłóceniach.

 

Często zadawane pytania

P: Co się stanie, jeśli transmisja typu backhaul LTE nie powiedzie się?

Odp.: Sieć traci dostęp do zdalnych usług w chmurze, rdzenia i usług internetowych. Lokalne trasy MANET mogą nadal przenosić ruch, jeśli niezbędne aplikacje i usługi pomocnicze pozostaną wewnątrz siatki.

P: Czy hybrydowa sieć MANET LTE może działać bez dostępu do Internetu?

O: Tak. Pobliskie węzły mogą komunikować się za pośrednictwem bezpośrednich lub wieloprzeskokowych tras MANET bez Internetu. LTE jest wymagane tylko w przypadku miejsc docelowych i usług poza siecią lokalną.

P: Które usługi mogą pozostać dostępne podczas awarii sieci WAN?

Odp.: Lokalny głos, wideo, telemetria, udostępnianie pozycji, kontrola czujników i wymiana plików mogą być kontynuowane. Pulpity nawigacyjne w chmurze, zdalne bazy danych, wysyłka poza siedzibę i uwierzytelnianie zależne od Internetu zwykle stają się niedostępne.

P: Czy silny sygnał LTE potwierdza łączność typu backhaul?

O: Nie. Urządzenie może pozostać zarejestrowane w pobliskiej komórce, gdy łącze transportowe, rdzeń mobilny lub ścieżka internetowa są niedostępne. Kompleksowe kontrole stanu są bardziej niezawodne.

P: W jaki sposób MANET przekierowuje ruch po awarii węzła lub bramy?

O: Routing MANET odkrywa osiągalnych sąsiadów i ponownie oblicza ścieżki z wieloma przeskokami w miarę zmian topologii. Utrata bramy LTE eliminuje zasięg zewnętrzny, podczas gdy ruch lokalny może korzystać z alternatywnych tras mesh.

P: Jak należy przetestować przełączanie awaryjne sieci WAN?

Odp.: Uruchom sesje głosowe, wideo, telemetryczne i w chmurze, a następnie odłącz sieć WAN i usuń przekaźnik. Mierz zbieżność tras, przerwy w świadczeniu usług, dane w kolejce i przeciążenia podczas odzyskiwania.