Kết hợp MANET và LTE Backhaul: Làm thế nào mạng lưới cục bộ có thể tồn tại sau sự cố ngừng hoạt động của mạng WAN

Việc ngừng hoạt động mạng WAN không phải lúc nào cũng có nghĩa là mạng cục bộ bị lỗi. Radio, máy ảnh, cảm biến, phương tiện và máy bay không người lái vẫn có thể trao đổi lưu lượng truy cập ngay cả khi không có đường dẫn LTE đến lõi, đám mây hoặc trung tâm chỉ huy từ xa. Kiến trúc LTE tách biệt mạng truy cập vô tuyến, mạng truyền tải ngược và lõi, trong khi định tuyến MANET hỗ trợ thay đổi cấu trúc liên kết không dây.

Vấn đề quyết định là liệu các tuyến đường cục bộ và các ứng dụng thiết yếu có còn nằm trong ranh giới mạng còn sót lại hay không. Một người kiên cường Thiết kế lai MANET LTE giúp lưu lượng truy cập lân cận luôn di chuyển, duy trì các dịch vụ biên quan trọng và kiểm soát cách dữ liệu được xếp hàng và khôi phục khi kết nối WAN hoạt động trở lại.

 

Khi LTE giảm, dịch vụ nào vẫn khả dụng?

Vẽ ranh giới thất bại trước khi đánh giá khả năng phục hồi

'LTE không hoạt động' có thể có nghĩa là mất quyền truy cập Internet, gián đoạn giữa mạng vô tuyến và lõi, cổng tắt nguồn hoặc rơle MANET bị thiếu. Mỗi lỗi sẽ loại bỏ một phần khác nhau của đường dẫn và tạo ra một kết quả khác nhau.

Chỉ báo tín hiệu mạnh xác nhận liên lạc qua sóng vô tuyến chứ không phải khả năng tiếp cận dịch vụ từ xa. Mạng LTE chứa các lớp thiết bị, truy cập vô tuyến, truyền tải ngược và lõi riêng biệt, do đó, lỗi ngược dòng có thể làm gián đoạn các dịch vụ từ xa trong khi thiết bị hiện trường vẫn được cấp nguồn và kết nối với một ô gần đó. Hệ thống MANET LTE lai sẽ giám sát kết nối đầu cuối thay vì coi đăng ký di động là bằng chứng về tình trạng của mạng WAN.

Dịch vụ cục bộ dựa trên LTE cũng cần một kiến ​​trúc được thiết kế để hoạt động biệt lập khi không có lõi rộng hơn. Khả năng này không tự động trong mỗi lần triển khai và phải được xác nhận riêng biệt với tính liên tục của MANET.

Tách các ứng dụng cục bộ khỏi các phần phụ thuộc từ xa

Trong triển khai MANET LTE lai, các dịch vụ vẫn tồn tại khi điểm cuối, tuyến đường và ứng dụng nằm trong ranh giới cục bộ. Tính năng nhấn để nói, video lân cận, trao đổi vị trí, đo từ xa, điều khiển cảm biến và truyền tệp có thể tiếp tục nếu họ không gọi đến máy chủ bên ngoài. Bảng điều khiển đám mây, cơ sở dữ liệu từ xa, truy cập Internet và gửi dữ liệu bên ngoài trang web thường dừng khi đường dẫn bên ngoài biến mất.

Một số công cụ vẫn còn hữu ích một phần. Bản đồ được lưu trong bộ nhớ đệm có thể vẫn đọc được, thông tin xác thực được lưu trữ có thể cho phép truy cập tạm thời và trình ghi cục bộ có thể tiếp tục quay video. Hàng đợi lưu trữ và chuyển tiếp có thể lưu giữ các báo cáo hoặc dữ liệu đo từ xa để tải lên sau này nếu chúng giữ lại dấu thời gian, số nhận dạng và đủ dung lượng lưu trữ.

Kết quả mong đợi phải được ghi lại cho mọi dịch vụ vận hành trước khi triển khai.

 

Tại sao đường dẫn MANET cục bộ vẫn hoạt động mà không cần mạng WAN

Các gói cục bộ không cần phải đi qua cổng LTE

Nút MANET có thể khám phá các hàng xóm, chọn tuyến và chuyển tiếp gói thay vì dựa vào một bộ định tuyến trung tâm cố định. Khi một chiếc xe di chuyển phía sau địa hình hoặc rơle trên không thay đổi vị trí, mạng có thể tính toán một đường đi khác thông qua các nút có thể tiếp cận. Do đó, cổng LTE là một lối thoát khỏi cấu trúc liên kết cục bộ, không nhất thiết là trung tâm của nó.

Hãy xem xét một camera trên không gửi video đến một phương tiện chỉ huy. Các gói có thể truyền qua một rơle di động tới thiết bị xem mà không cần chạm vào LTE. Nếu tuyến di động biến mất, đường dẫn đó có thể vẫn hợp lệ vì cả hai điểm cuối đều không phụ thuộc vào mạng WAN.

Sự tách biệt này mang lại cho kiến ​​trúc MANET LTE lai khả năng phục hồi của nó. Bố cục phụ thuộc vào cổng làm cho một thiết bị vừa là lối ra WAN vừa là điểm lỗi cục bộ. Bố cục phân tán giữ lưu lượng truy cập lân cận bên trong mạng và chỉ sử dụng LTE cho các điểm đến ở xa.

Hoạt động ngắt kết nối hữu ích yêu cầu dịch vụ cục bộ

Chỉ tính liên tục của việc định tuyến không đảm bảo các hoạt động hữu ích. Bộ đàm có thể trao đổi gói tin trong khi ứng dụng không thành công do bộ điều khiển giọng nói, cơ sở dữ liệu bản đồ, nhà môi giới đo từ xa hoặc dịch vụ nhận dạng nằm ngoài cơ sở. Ranh giới còn lại của mạng MANET LTE lai phải chứa các chức năng cần thiết trong thời gian ngừng hoạt động.

Các dịch vụ biên hữu ích có thể bao gồm giọng nói cục bộ, bản đồ nhiệm vụ, quay video, xử lý đo từ xa và các chức năng đặt tên, thời gian hoặc xác thực được chọn. Vị trí của chúng phải được kiểm tra bằng cách cách ly hoặc tắt nguồn cổng LTE. Lưu trữ mọi ứng dụng cục bộ trên cổng đó vẫn có thể gây ra lỗi dịch vụ hoàn chỉnh.

Bộ nhớ đệm và lưu trữ giải quyết các vấn đề khác nhau. Bộ đệm lưu giữ nội dung trước đó, trong khi ứng dụng được lưu trữ cục bộ chấp nhận vị trí, tin nhắn và video mới. Dữ liệu được liên kết từ xa sẽ được đưa vào quy trình làm việc lưu trữ và chuyển tiếp và đồng bộ hóa sau này mà không làm mất trật tự hoặc xuất xứ.

 

Lưu lượng truy cập thay đổi như thế nào trước, trong và sau khi mất điện

Hoạt động bình thường: giữ lưu lượng truy cập cục bộ

Dịch vụ LTE lành mạnh không nên kéo mọi gói qua cổng di động. Giọng nói, đo từ xa, điều khiển lưu lượng và video gần đó thuộc về các tuyến MANET, trong khi đồng bộ hóa đám mây, truy cập lệnh từ xa, dịch vụ Internet và người dùng bên ngoài trang web sử dụng LTE. Sự phân chia này làm giảm độ trễ và ngăn các phiên cục bộ kế thừa tính khả dụng của mạng WAN.

Chính sách định tuyến MANET LTE lai phải làm rõ mục đích đó. Các mạng con cục bộ và các dịch vụ biên cần các đường dẫn MANET ưu tiên, trong khi tuyến mặc định hoặc các tiền tố từ xa được chọn sẽ hướng tới cổng LTE. Với một số cổng, số liệu có thể chọn lối thoát tốt nhất mà không thay đổi định tuyến cục bộ.

Phân loại lưu lượng truy cập cũng quan trọng. Cảnh báo an toàn và giọng nói ra lệnh không được cạnh tranh bình đẳng với các bản tải lên, cập nhật hàng loạt hoặc một số luồng video tốc độ cao. Các ưu tiên dịch vụ phải được xác định trước khi tắc nghẽn bắt đầu.

Phản hồi ngừng hoạt động: loại bỏ tuyến đường bị lỗi mà không làm ảnh hưởng đến lưới

Cổng MANET LTE lai nên kiểm tra khả năng tiếp cận bên ngoài modem vì cường độ tín hiệu có thể vẫn bình thường khi xảy ra lỗi ngược dòng. Kiểm tra tình trạng có thể sử dụng nhiều mục tiêu, ngưỡng tổn thất và khoảng thời gian giữ lại để tránh bị gián đoạn tuyến đường. Khi mạng WAN không thể sử dụng được, cổng sẽ rút hoặc loại bỏ tuyến bên ngoài trong khi vẫn giữ nguyên các tuyến MANET cục bộ.

Lưu lượng truy cập bị ràng buộc từ xa sau đó tuân theo một chính sách được xác định:

●  Xếp hàng các phép đo từ xa, nhật ký và báo cáo cần thiết.

●  Giảm hoặc dừng video chỉ dành cho người xem từ xa.

●  Tạm dừng chuyển trong nền và cập nhật phần mềm.

●  Hiển thị trạng thái ngắt kết nối rõ ràng.

Các phiên cục bộ sẽ tiếp tục khi điểm cuối và dịch vụ của chúng vẫn nằm trong mạng lưới. Phiên đám mây có thể hết thời gian chờ vì đích đến đã biến mất. Định tuyến không thể bảo toàn phiên ứng dụng có máy chủ không thể truy cập được.

Khôi phục: ngăn liên kết quay lại trở thành nút cổ chai

Trong hệ thống MANET LTE lai, tín hiệu được khôi phục sẽ không ngay lập tức lấy lại tuyến ưu tiên. Cổng phải xác minh dịch vụ đầu cuối ổn định, sau đó giới thiệu lại LTE sau một khoảng thời gian khôi phục. Điều này làm giảm dao động khi vùng phủ sóng không ổn định.

Dữ liệu tồn đọng có thể gây tắc nghẽn nếu mọi máy ghi và cảm biến tải lên cùng một lúc. Giọng nói, điều khiển và đo từ xa trực tiếp hiện tại phải được giữ nguyên mức độ ưu tiên, trong khi video và nhật ký lịch sử sẽ quay lại theo từng đợt. Giới hạn tốc độ và số lần thử lại ngẫu nhiên giúp mạng MANET LTE lai phục hồi mà không làm bão hòa đường truyền ngược.

Dấu thời gian, số nhận dạng tin nhắn, quy tắc đặt hàng và xử lý xung đột giúp tách biệt thông tin bị trì hoãn với dữ liệu trực tiếp. Quá trình khôi phục chỉ hoàn tất khi tuyến đường ổn định và dữ liệu xếp hàng được đồng bộ hóa mà không làm gián đoạn các hoạt động hiện tại.

 

Xây dựng mạng lưới xung quanh ranh giới thất bại

Giữ các chức năng quan trọng tránh xa các điểm lỗi duy nhất

Quyết định những gì vẫn có thể sử dụng được nếu cổng LTE mất liên kết WAN, sau đó lặp lại bài tập nếu cổng bị lỗi hoàn toàn. Các ứng dụng được lưu trữ ở nơi khác có thể tồn tại trong sự kiện đầu tiên, trong khi các dịch vụ được lưu trữ trên cổng có thể biến mất trong sự kiện thứ hai. Các công cụ quan trọng phải được đặt trên nền tảng biên có thể tiếp cận hoặc được sao chép khi một thiết bị không thể loại bỏ chúng.

Cấu trúc liên kết lai MANET LTE cũng cần nhiều tuyến đường thực tế giữa các nhóm quan trọng. Địa hình, hướng ăng-ten, chuyển động hoặc các tòa nhà có thể khiến một rơ-le mang gần như toàn bộ lưu lượng truy cập. Các thử nghiệm thực địa cần xác định những điểm hội tụ này.

Dự phòng WAN thuộc về một lớp riêng biệt. Nhiều cổng hỗ trợ LTE có thể cải thiện phạm vi tiếp cận từ xa nhưng thiết kế hai SIM không khắc phục được tuyến MANET yếu. MỘT Việc triển khai MANET LTE lai linh hoạt cũng phải loại bỏ sự phụ thuộc vào đám mây trong việc xác thực, quản lý, đánh địa chỉ và cấp phép.

Bảo vệ thời gian phát sóng cho lưu lượng truy cập quan trọng

Dung lượng lưới được thiết lập theo đường dẫn chung bận rộn nhất, không phải tỷ lệ cao nhất của một liên kết sạch. Mỗi lần truyền chuyển tiếp đều tiêu tốn thời gian phát sóng và một số luồng có thể hội tụ trước khi đến trạm chỉ huy. Lập kế hoạch nên mô hình hóa các bước nhảy thực tế, người dùng, cấu hình video và nhiễu.

Trong chính sách lưu lượng MANET LTE lai, cảnh báo an toàn và giọng nói lệnh thường xuất hiện trước, tiếp theo là dữ liệu vị trí và điều khiển, video được chọn, sau đó là tệp và đồng bộ hóa nền. QoS không thể tạo băng thông, nhưng nó có thể ngăn chặn việc truyền tải lớn chặn lưu lượng truy cập khẩn cấp.

Hình học nguồn và RF cũng định hình việc định tuyến. Pin, độ cao ăng-ten, lựa chọn phổ tần và vị trí rơ-le xác định xem có tồn tại đường dẫn thay thế hay không. Định tuyến MANET không thể sử dụng thiết bị không có nguồn điện, quá tải hoặc nằm ngoài phạm vi phủ sóng.

Cung cấp cho các nút mặt đất và trên không các công việc khác nhau

Nút mặt đất di động có thể neo giữ một trạm chỉ huy, kết nối Ethernet hoặc thiết bị nối tiếp, cung cấp rơle mạnh hơn và hoạt động như lối ra LTE. Một đơn vị trên không có thể cải thiện tầm nhìn, kết nối các nhóm có địa hình khác nhau và truyền video từ máy bay không người lái trong khi thêm một đường đi khác.

Trong quá trình triển khai MANET LTE lai, Dòng ba lô mạnh mẽ WDS có thể hoạt động như một cổng nối đất di động hoặc rơle công suất cao. Các khả năng của nó bao gồm hoạt động không trung tâm phân tán, định tuyến động Lớp 2 hoặc Lớp 3, chuyển tiếp nhiều bước nhảy, ưu tiên dịch vụ, giao diện Ethernet và nối tiếp, triển khai chạy bằng pin và định tuyến mạng công cộng hoặc 4G LTE tùy chọn.

Đối với vai trò MANET LTE lai trên không, Dòng sản phẩm nhẹ trên không của WDS có thể hỗ trợ định tuyến động, hoạt động nhiều bước, kết nối QoS, Ethernet và nối tiếp, tích hợp MAVLink và mở rộng 4G LTE tùy chọn. Vai trò chính của nó là cải thiện hình học RF mà không buộc lưu lượng truy cập cục bộ qua mạng WAN.

Việc hạ cánh máy bay hay cạn kiệt pin vẫn phải được xem xét. Nút trên không tạo thành cầu nối duy nhất giữa các nhóm mặt đất sẽ trở thành một điểm thất bại khác. Rơle trên không nên tăng cường cấu trúc liên kết trên mặt đất thay vì che giấu sự vắng mặt của cấu trúc liên kết đó.

 

Chứng minh chuyển đổi dự phòng trước khi cần thiết

Kiểm tra khối lượng công việc thực tế, không chỉ ping mạng

Ping thành công không nói lên nhiều điều về tính liên tục của giọng nói MANET LTE lai, quá trình khôi phục video, trạng thái ứng dụng hoặc dữ liệu xếp hàng. Bắt đầu với giọng nói đại diện, bản đồ, đo từ xa, video cục bộ, video từ xa và phiên đám mây đang hoạt động. Loại bỏ mạng WAN ngược dòng trong khi vẫn duy trì các nút MANET được cấp nguồn, sau đó ghi lại những dịch vụ nào tiếp tục, suy giảm, kết nối lại, xếp hàng thông tin hoặc dừng.

Lần chạy tiếp theo nên kết hợp các lỗi. Di chuyển hoặc tắt nguồn rơle trong thời gian ngừng hoạt động, khôi phục LTE khi đang tải và lặp lại bài tập khi toàn bộ cổng đã tắt. Điều này cho thấy các cấu trúc liên kết và phụ thuộc được lưu trữ trên cổng vào chỉ với một rơle có thể sử dụng được.

Sử dụng tiêu chí vượt qua cấp độ dịch vụ

Tiêu chí chấp nhận MANET LTE lai phải mô tả những gì người dùng có thể làm, không chỉ những gì người quản lý mạng có thể nhìn thấy. Đo lường khả năng phát hiện lỗi WAN, hội tụ tuyến đường, gián đoạn thoại, mất gói, khôi phục video, tính khả dụng của ứng dụng cục bộ, tính toàn vẹn của dữ liệu xếp hàng và tắc nghẽn sau khi khôi phục. Ngưỡng phải phù hợp với nhiệm vụ và hồ sơ lưu lượng truy cập.

Mạng MANET LTE lai chỉ sẵn sàng sau khi các kết quả này có thể lặp lại trong các điều kiện chuyển động, địa hình, nhiễu và nguồn điện thực tế. Tiêu chí không thành công sẽ gây ra những thay đổi về cấu trúc liên kết, vị trí ứng dụng, chính sách lưu lượng truy cập hoặc dự phòng cổng. Thử nghiệm biến khả năng tự phục hồi từ yêu cầu về tính năng thành khả năng có thể quan sát được.

 

Phần kết luận

Khả năng phục hồi trong mạng MANET LTE lai phụ thuộc vào việc giữ cho các tuyến cục bộ, các dịch vụ biên thiết yếu và ưu tiên lưu lượng truy cập độc lập với mạng WAN. Khi LTE bị lỗi, mạng lưới sẽ tiếp tục mang dữ liệu thoại, video, đo từ xa và điều khiển cục bộ, sau đó khôi phục kết nối từ xa mà không gây quá tải cho quá trình quay trở lại.

Công ty TNHH Công nghệ Sinosun Thâm Quyến cung cấp ba lô MIMOmesh và bộ đàm trên không hạng nhẹ cho các cổng mặt đất, rơle di động và các liên kết trên cao. Được sử dụng với định tuyến âm thanh, bố trí dịch vụ biên và kiểm tra tình trạng ngừng hoạt động, các sản phẩm này có thể giúp các nhóm duy trì liên lạc cục bộ và khôi phục kết nối bên ngoài mà ít bị gián đoạn hơn.

 

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi: Điều gì xảy ra khi quá trình truyền lại LTE không thành công?

Trả lời: Mạng mất quyền truy cập vào các dịch vụ đám mây, lõi và Internet từ xa. Các tuyến MANET cục bộ có thể tiếp tục mang lưu lượng nếu các ứng dụng thiết yếu và dịch vụ hỗ trợ vẫn nằm trong mạng.

Hỏi: Mạng MANET LTE lai có thể hoạt động mà không cần truy cập Internet không?

Đ: Vâng. Các nút lân cận có thể giao tiếp thông qua các tuyến MANET trực tiếp hoặc nhiều chặng mà không cần Internet. LTE chỉ được yêu cầu cho các điểm đến và dịch vụ ngoài mạng cục bộ.

Câu hỏi: Những dịch vụ nào có thể vẫn khả dụng khi mạng WAN ngừng hoạt động?

Đáp: Giọng nói, video, đo từ xa, chia sẻ vị trí, điều khiển cảm biến và trao đổi tệp có thể tiếp tục. Bảng điều khiển đám mây, cơ sở dữ liệu từ xa, công văn bên ngoài trang web và xác thực phụ thuộc vào Internet thường không khả dụng.

Câu hỏi: Tín hiệu LTE mạnh có xác nhận kết nối đường truyền ngược không?

Đáp: Không. Một thiết bị có thể vẫn được đăng ký với một ô lân cận trong khi đường dẫn truyền tải, lõi di động hoặc đường dẫn Internet không khả dụng. Kiểm tra sức khỏe toàn diện đáng tin cậy hơn.

Câu hỏi: MANET định tuyến lại lưu lượng truy cập sau khi nút hoặc cổng bị lỗi bằng cách nào?

Trả lời: Định tuyến MANET phát hiện các hàng xóm có thể tiếp cận và tính toán lại các đường dẫn nhiều bước nhảy khi cấu trúc liên kết thay đổi. Việc mất cổng LTE sẽ loại bỏ phạm vi tiếp cận bên ngoài, trong khi lưu lượng truy cập cục bộ có thể sử dụng các tuyến lưới thay thế.

Câu hỏi: Chuyển đổi dự phòng WAN nên được kiểm tra như thế nào?

Đáp: Chạy các phiên thoại, video, đo từ xa và đám mây, sau đó ngắt kết nối mạng WAN và tháo rơle. Đo lường sự hội tụ của tuyến đường, gián đoạn dịch vụ, dữ liệu xếp hàng và tắc nghẽn phục hồi.