Гибридный MANET и LTE Backhaul: как локальная сеть выдерживает сбой в глобальной сети

Отключение глобальной сети не всегда означает сбой в локальной сети. Радиоприемники, камеры, датчики, транспортные средства и дроны могут обмениваться трафиком, даже если путь LTE к ядру, облаку или удаленному командному центру недоступен. Архитектуры LTE разделяют сеть радиодоступа, транспортную сеть и ядро, а маршрутизация MANET поддерживает изменение топологий беспроводной связи.

Решающий вопрос заключается в том, останутся ли локальные маршруты и важные приложения внутри уцелевшей границы сети. Устойчивый Гибридная конструкция MANET LTE обеспечивает движение близлежащего трафика, сохраняет критически важные периферийные службы и контролирует постановку данных в очередь и восстановление при восстановлении подключения к глобальной сети.

 

Когда LTE прекратит работу, какие услуги останутся доступными?

Прежде чем судить об устойчивости, нарисуйте границу отказа.

«LTE не работает» может означать потерю доступа к Интернету, разрыв между радиосетью и ядром, отключенный шлюз или отсутствие реле MANET. Каждая ошибка удаляет другую часть пути и дает другой результат.

Индикатор сильного сигнала подтверждает радиосвязь, а не доступность удаленного обслуживания. Сети LTE содержат отдельные уровни устройств, радиодоступа, транспортной связи и ядра, поэтому сбой в восходящем направлении может прервать удаленные услуги, в то время как полевое оборудование остается включенным и подключенным к соседней соте. Гибридная система MANET LTE должна отслеживать сквозное соединение, а не рассматривать регистрацию сотовой связи как доказательство работоспособности глобальной сети.

Локальные услуги на базе LTE также нуждаются в архитектуре, предназначенной для изолированной работы, когда более широкое ядро ​​недоступно. Эта возможность не является автоматической при каждом развертывании и должна проверяться отдельно от непрерывности MANET.

Отделите локальные приложения от удаленных зависимостей

При гибридном развертывании MANET LTE службы продолжают работать, когда конечные точки, маршруты и приложения остаются внутри локальной границы. Push-to-talk, видео поблизости, обмен координатами, телеметрия, сенсорное управление и передача файлов могут продолжаться, если они не вызывают внешний сервер. Облачные информационные панели, удаленные базы данных, доступ в Интернет и удаленная диспетчеризация обычно прекращаются, когда внешний путь исчезает.

Некоторые инструменты остаются частично полезными. Кэшированные карты могут оставаться читаемыми, сохраненные учетные данные могут разрешать временный доступ, а локальные записывающие устройства могут продолжать снимать видео. Очереди с промежуточным хранением могут сохранять отчеты или данные телеметрии для последующей загрузки, если в них сохраняются отметки времени, идентификаторы и достаточно места для хранения.

Ожидаемый результат должен быть задокументирован для каждой оперативной услуги до ее развертывания.

 

Почему локальные пути MANET продолжают работать без глобальной сети

Локальным пакетам не нужно пересекать шлюз LTE.

Узел MANET может обнаруживать соседей, выбирать маршруты и пересылать пакеты вместо того, чтобы полагаться на один фиксированный центральный маршрутизатор. Когда транспортное средство движется за местностью или бортовое реле меняет положение, сеть может рассчитать другой путь через доступные узлы. Таким образом, шлюз LTE является выходом из локальной топологии, а не обязательно ее центром.

Рассмотрим бортовую камеру, передающую видео на командирскую машину. Пакеты могут передаваться через портативный ретранслятор к зрителю, не затрагивая LTE. Если сотовый маршрут исчезает, этот путь может оставаться действительным, поскольку ни одна конечная точка не зависит от глобальной сети.

Такое разделение придает гибридной архитектуре MANET LTE устойчивость. Схема, зависящая от шлюза, делает одно устройство одновременно выходом из глобальной сети и локальной точкой отказа. Распределенная компоновка сохраняет близлежащий трафик внутри сети и использует LTE только для удаленных пунктов назначения.

Для полезной автономной работы требуются локальные службы.

Непрерывность маршрутизации сама по себе не гарантирует полезных операций. Радиостанции могут обмениваться пакетами, в то время как приложения выходят из строя, поскольку голосовой контроллер, база данных карт, брокер телеметрии или служба идентификации находятся за пределами площадки. Сохранившаяся граница гибридной сети MANET LTE должна содержать функции, необходимые во время сбоя.

Полезные периферийные сервисы могут включать локальную голосовую связь, карты миссий, видеозапись, обработку телеметрии, а также выбранные функции именования, времени или аутентификации. Их размещение следует проверить, изолировав или отключив шлюз LTE. Размещение каждого локального приложения на этом шлюзе все равно может привести к полному отказу службы.

Кэширование и хостинг решают разные проблемы. Кэш сохраняет более ранний контент, а локально размещенное приложение принимает новые позиции, сообщения и видео. Удаленно привязанные данные должны поступать в рабочий процесс с промежуточным хранением и позднее синхронизироваться без потери порядка или происхождения.

 

Как меняется трафик до, во время и после сбоя

Нормальная работа: локальный трафик остается локальным

Работоспособная служба LTE не должна пропускать каждый пакет через сотовый шлюз. Голосовая связь, телеметрия, управляющий трафик и видео принадлежат маршрутам MANET, тогда как облачная синхронизация, удаленный командный доступ, интернет-сервисы и внешние пользователи используют LTE. Такое разделение снижает задержку и предотвращает наследование локальными сеансами доступности глобальной сети.

Политика гибридного маршрута MANET LTE должна четко указывать это намерение. Локальным подсетям и пограничным службам требуются предпочтительные пути MANET, тогда как маршрут по умолчанию или выбранные удаленные префиксы указывают на шлюз LTE. При наличии нескольких шлюзов метрики могут выбрать лучший выход без изменения локальной маршрутизации.

Классификация трафика также имеет значение. Предупреждения безопасности и голосовые команды не должны в равной степени конкурировать с массовой загрузкой, обновлениями или несколькими высокоскоростными видеопотоками. Приоритеты обслуживания должны быть определены до начала перегрузки.

Реакция на сбой: удалите неисправный маршрут, не нарушая сеть.

Гибридный шлюз MANET LTE должен проверять доступность за пределами модема, поскольку уровень сигнала может оставаться нормальным во время сбоя восходящего канала. При проверке работоспособности могут использоваться несколько целей, пороговые значения потерь и период удержания, чтобы избежать колебаний маршрута. Как только глобальная сеть становится непригодной для использования, шлюз отменяет или утрачивает приоритет внешнего маршрута, оставляя локальные маршруты MANET нетронутыми.

Удаленный трафик затем следует определенной политике:

●  Ставьте в очередь важные данные телеметрии, журналы и отчеты.

●  Уменьшите или остановите видео, предназначенное только для удаленных зрителей.

●  Приостановить фоновую передачу и обновление программного обеспечения.

●  Показывать четкое состояние отключения.

Локальные сеансы должны продолжаться, пока их конечные точки и службы остаются в сети. Облачные сеансы могут истечь по истечении времени, поскольку пункт назначения исчез. Маршрутизация не может сохранить сеанс приложения, сервер которого недоступен.

Восстановление: не допускайте, чтобы возвращаемая ссылка стала узким местом.

В гибридной системе MANET LTE восстановленный сигнал не должен немедленно восстанавливать предпочтительный маршрут. Шлюз должен проверить стабильность сквозного обслуживания, а затем повторно запустить LTE после интервала восстановления. Это уменьшает колебания, когда покрытие нестабильно.

Загруженные данные могут вызвать перегрузку, если каждый регистратор и датчик загружают данные одновременно. Текущая голосовая связь, управление и телеметрия в реальном времени должны сохранять приоритет, в то время как историческое видео и журналы возвращаются периодически. Ограничения скорости и случайные повторные попытки помогают гибридной сети MANET LTE восстановиться без перегрузки транзитной сети.

Временные метки, идентификаторы сообщений, правила упорядочивания и обработка конфликтов позволяют хранить задержанную информацию отдельно от текущих данных. Восстановление завершено только тогда, когда маршрут стабилен и данные в очереди синхронизируются без нарушения текущих операций.

 

Постройте сеть вокруг границы сбоя

Храните критические функции вдали от единых точек отказа

Решите, что должно оставаться работоспособным, если шлюз LTE потеряет соединение с глобальной сетью, а затем повторите упражнение для полного отказа шлюза. Приложения, размещенные в другом месте, могут пережить первое событие, тогда как службы, размещенные на шлюзе, могут исчезнуть во втором. Критически важные инструменты должны располагаться на доступной периферийной платформе или дублироваться, если одному устройству нельзя разрешить их удаление.

Гибридная топология MANET LTE также требует более одного практического маршрута между важными командами. Ландшафт, ориентация антенны, движение или здания могут привести к тому, что один ретранслятор будет передавать почти весь трафик. Полевые испытания должны выявить эти точки сходимости.

Резервирование WAN относится к отдельному уровню. Несколько шлюзов с поддержкой LTE могут улучшить удаленную связь, но конструкции с двумя SIM-картами не устраняют слабый маршрут MANET. А Устойчивое гибридное развертывание MANET LTE также должно устранить зависимости от облака в аутентификации, управлении, адресации и лицензировании.

Защитите эфирное время для важного трафика

Пропускная способность сети определяется по самому загруженному общему пути, а не по самой высокой скорости одного чистого канала. Каждая ретрансляционная передача потребляет эфирное время, и несколько потоков могут сходиться, прежде чем достигнут командного пункта. При планировании необходимо моделировать реалистичные переходы, пользователей, профили видео и помехи.

В гибридной политике трафика MANET LTE сначала обычно идут предупреждения о безопасности и голосовые команды, затем следуют данные о местоположении и управлении, выбранное видео, затем файлы и фоновая синхронизация. QoS не может создать полосу пропускания, но может предотвратить блокировку срочного трафика при больших передачах.

Геометрия мощности и радиочастот также влияет на маршрутизацию. Наличие альтернативного пути определяется батареями, высотой антенны, выбором спектра и размещением реле. Маршрутизация MANET не может использовать оборудование, которое не питается, перегружено или находится вне зоны действия.

Дайте наземным и воздушным узлам разные задания

Портативный наземный узел может закрепить командный пункт, подключить Ethernet или последовательное оборудование, обеспечить более надежную ретрансляцию и действовать как выход LTE. Воздушно-десантное подразделение может улучшить прямую видимость, навести мосты между группами, разделенными местностью, и передавать видео с дронов, одновременно добавляя еще один путь.

В рамках гибридного развертывания MANET LTE серия WDS Powerful Backpack может служить портативным наземным шлюзом или мощным реле. Его возможности включают в себя распределенную бесцентровую работу, динамическую маршрутизацию уровня 2 или уровня 3, многоскачковую ретрансляцию, определение приоритетов услуг, Ethernet и последовательные интерфейсы, развертывание с питанием от батареи и дополнительную маршрутизацию в общедоступной сети или 4G LTE.

Для роли бортового гибридного MANET LTE серия WDS Lightweight Airborne может поддерживать динамическую маршрутизацию, многоскачковую работу, качество обслуживания, Ethernet и последовательное соединение, интеграцию MAVLink и дополнительное расширение 4G LTE. Его основная роль заключается в улучшении геометрии радиочастот без принудительной передачи локального трафика через глобальную сеть.

Все равно необходимо учитывать посадку самолета или разрядку аккумулятора. Еще одной точкой отказа становится бортовой узел, образующий единственный мост между наземными группировками. Бортовые ретрансляторы должны укреплять надежную наземную топологию, а не скрывать ее отсутствие.

 

Докажите возможность аварийного переключения до того, как оно понадобится

Тестируйте реальную рабочую нагрузку, а не только пинги сети

Успешный пинг мало что говорит о непрерывности голосовой связи гибридного MANET LTE, восстановлении видео, состоянии приложений или данных в очереди. Начните с репрезентативной голосовой связи, картографии, телеметрии, локального видео, удаленного видео и активных облачных сеансов. Удалите восходящий WAN, оставив узлы MANET включенными, а затем запишите, какие службы продолжают работу, ухудшают работу, повторно подключаются, ставят информацию в очередь или останавливаются.

Следующий прогон должен объединить неисправности. Переместите или отключите реле во время сбоя, восстановите LTE под нагрузкой и повторите упражнение, выключив весь шлюз. Это раскрывает зависимости и топологии, размещенные на шлюзе, с помощью только одного пригодного для использования ретранслятора.

Используйте критерии прохождения уровня обслуживания

Критерии приемлемости гибридного MANET LTE должны описывать то, что могут делать пользователи, а не только то, что может видеть сетевой менеджер. Измеряйте обнаружение сбоев глобальной сети, конвергенцию маршрутов, прерывание голосовой связи, потерю пакетов, восстановление видео, доступность локальных приложений, целостность данных в очереди и перегрузку после восстановления. Пороговые значения должны соответствовать миссии и профилю трафика.

Гибридная сеть MANET LTE готова только после того, как эти результаты будут воспроизведены в реалистичных условиях движения, рельефа местности, помех и мощности. Невыполнение критериев должно вызвать изменения в топологии, размещении приложений, политике трафика или резервировании шлюза. Тестирование превращает самовосстановление из заявления о функции в наблюдаемую возможность.

 

Заключение

Устойчивость гибридной сети MANET LTE зависит от сохранения независимости локальных маршрутов, основных периферийных услуг и приоритетов трафика от глобальной сети. В случае сбоя LTE сеть должна продолжать передавать голос, видео, телеметрию и данные управления локально, а затем восстанавливать удаленное соединение, не перегружая обратный транзитный канал.

Компания Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. предлагает рюкзаки MIMOmesh и легкие бортовые радиостанции для наземных шлюзов, мобильных ретрансляторов и надземных линий связи. Эти продукты, используемые вместе с маршрутизацией звука, размещением периферийных услуг и тестированием сбоев, могут помочь командам поддерживать локальную связь и восстанавливать внешние соединения с меньшими сбоями.

 

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Что происходит, когда происходит сбой в транзитном соединении LTE?

О: Сеть теряет доступ к удаленным облачным, основным и интернет-сервисам. Локальные маршруты MANET могут продолжать передавать трафик, если важные приложения и вспомогательные службы остаются внутри сети.

Вопрос: Может ли гибридная сеть MANET LTE работать без доступа в Интернет?

А: Да. Соседние узлы могут обмениваться данными через прямые или многопереходные маршруты MANET без Интернета. LTE требуется только для пунктов назначения и услуг за пределами локальной сети.

Вопрос: Какие службы могут оставаться доступными во время сбоя в работе глобальной сети?

О: Локальная голосовая связь, видео, телеметрия, совместное использование местоположения, сенсорное управление и обмен файлами могут продолжаться. Облачные информационные панели, удаленные базы данных, удаленная диспетчеризация и интернет-аутентификация обычно становятся недоступными.

Вопрос: Подтверждает ли сильный сигнал LTE транзитное соединение?

О: Нет. Устройство может оставаться зарегистрированным в соседней соте, пока транспортная сеть, мобильное ядро ​​или канал Интернета недоступны. Сквозные проверки работоспособности более надежны.

Вопрос: Как MANET перенаправляет трафик после сбоя узла или шлюза?

О: Маршрутизация MANET обнаруживает доступных соседей и пересчитывает многопереходные пути по мере изменения топологии. Потеря шлюза LTE удаляет внешний доступ, в то время как местный трафик может использовать альтернативные ячеистые маршруты.

Вопрос: Как следует тестировать аварийное переключение глобальной сети?

О: Запустите голосовые, видео, телеметрические и облачные сеансы, затем отключите глобальную сеть и удалите реле. Измеряйте сходимость маршрутов, прерывание обслуживания, данные в очереди и перегрузки при восстановлении.