Mosty radiowe - most radiowy WiFi do kamer i internetu, punkt-punkt

W sklepach i na forach te same urządzenia występują pod kilkoma nazwami. Most radiowy i most bezprzewodowy to określenia funkcji: łączą dwa segmenty sieci w jedną. Radiolinia to starsze, operatorskie słowo na stałe łącze radiowe punkt-punkt, dziś używane także dla zestawów 5 GHz i 60 GHz. Most WiFi podkreśla, że wiele modeli 5 GHz korzysta z układów Wi-Fi, choć pracuje we własnym protokole producenta.

Uwaga na pomyłkę: "radiolinia do bramy" albo "radiolinia 4-kanałowa" to odbiornik pilota do napędu bramy lub alarmu, a nie urządzenie sieciowe. Z mostem radiowym łączy je tylko słowo. Druga pułapka to CPE (z angielskiego customer premises equipment, urządzenie u klienta): tak producenci nazywają antenę z radiem montowaną na domu abonenta. CPE może pracować jako jedna strona mostu albo jako klient stacji bazowej operatora.

Zestaw składa się z dwóch radiostacji. Jedna pracuje jako stacja bazowa (w oprogramowaniu zwykle access point lub master), druga jako stacja kliencka (station, slave). Każda ma wbudowaną lub dołączoną antenę kierunkową, port Ethernet i zasilanie przez kabel sieciowy. Po zestawieniu łącza urządzenia przekazują ramki Ethernet przezroczyście, więc po obu stronach działa ta sama sieć lokalna, z tym samym routerem i serwerem DHCP.

Większość mostów pracuje w trybie bridge (warstwa 2), czyli jak przedłużony kabel. Część urządzeń pozwala też przejść w tryb routera z własną podsiecią, co przydaje się, gdy po drugiej stronie ma być osobna sieć, na przykład dla gości. Do mostu dla monitoringu i internetu w drugim budynku tryb bridge jest wyborem domyślnym, bo kamery widzą rejestrator NVR tak, jakby były w tym samym pomieszczeniu.

Łącze punkt-punkt (PtP) to dwie anteny skierowane na siebie. Daje najwyższą przepustowość i najniższe opóźnienia, bo całe pasmo kanału obsługuje jedno połączenie. Punkt-wielopunkt (PtMP) to jedna stacja bazowa z anteną sektorową, która obsługuje kilka lub kilkadziesiąt anten klienckich w swoim kącie.

Przykłady z serii Ubiquiti dobrze pokazują ten podział: LiteBeam AP GPS to stacja bazowa 17 dBi o kącie 90 stopni, LiteBeam 5AC-16-120 ma 16 dBi i kąt 120 stopni, a UniFi Device Bridge Pro Sector według producenta obsługuje ponad 50 klientów Device Bridge Pro na dystansie do około 5 km. Podobne układy mają stacje sektorowe innych producentów, na przykład MikroTik czy TP-Link Pharos.

Pasmo wyznacza zasięg, przepustowość i odporność na zakłócenia. W praktyce wybiera się między 5 GHz a 60 GHz, a 2,4 GHz zostaje dla szczególnych przypadków.

Most radiowy 5 GHz to najczęstszy wybór do kamer i internetu w drugim budynku: urządzeń jest najwięcej, a zasięg pokrywa zarówno 200 m przez podwórko, jak i kilka kilometrów między wsiami. Radiolinia 60 GHz daje przepustowość zbliżoną do kabla, ale na krótszym dystansie i pod warunkiem idealnej widoczności. Dlatego modele 60 GHz, takie jak GigaBeam czy seria Wave, mają zapasowe radio 5 GHz, które przejmuje ruch, gdy deszcz osłabi główny sygnał.

W asortymencie pojawiają się też urządzenia na 3,4-3,7 GHz (na przykład Rocket M3). To pasmo operatorskie i w Polsce jego używanie wymaga uprawnień, więc do prywatnego mostu nie jest właściwym wyborem.

Mosty 5 GHz i 60 GHz pracują w pasmach, w których nie trzeba pozwolenia radiowego, ale pod warunkami określonymi w rozporządzeniu w sprawie urządzeń radiowych używanych bez pozwolenia i w decyzjach Unii Europejskiej. Warunki dotyczą zakresu częstotliwości, maksymalnej mocy wypromieniowanej EIRP (moc nadajnika plus zysk anteny minus straty), pracy wewnątrz lub na zewnątrz budynków oraz mechanizmów ochrony radarów.

• 5 GHz. Część pasma jest przeznaczona głównie do użytku wewnątrz budynków, a na zewnątrz zwykle korzysta się z zakresu około 5470-5725 MHz, w którym wymagane są DFS (dynamiczny wybór częstotliwości, czyli zejście z kanału po wykryciu radaru) i TPC (regulacja mocy). Zakres około 5,8 GHz ma osobne zasady. Szczegóły zmieniały się w ostatnich latach, więc przed instalacją sprawdź aktualny stan.
• 60 GHz. Pasmo około 57-66 GHz jest dostępne bez pozwolenia, a dla instalacji stacjonarnych na zewnątrz obowiązują osobne limity mocy i wymagania co do anteny.
• Ustawienia kraju. W oprogramowaniu mostu wybierz Polskę jako kraj pracy. Urządzenie ograniczy wtedy kanały i moc do wartości zapisanych w swojej konfiguracji regulacyjnej. Wersje z oznaczeniem EU są przygotowane pod rynek europejski.

Ten opis nie jest poradą prawną. Aktualne przepisy publikuje Urząd Komunikacji Elektronicznej (UKE), a w razie wątpliwości przy łączach o dużej mocy lub przy lotniskach i radarach pogodowych warto zapytać instalatora albo bezpośrednio urząd.

Zasięg podany w karcie (na przykład 10 km dla NanoBeam M5, 15 km dla NanoStation AC, 20 km dla PowerBeam AC 5 GHz) to wartość maksymalna przy pełnej widoczności i dobrej pogodzie. W praktyce o zasięgu decyduje nie odległość, tylko to, co stoi na linii między antenami. Radio potrzebuje nie tylko widoczności "oko w oko", ale wolnej strefy Fresnela, czyli elipsoidy wokół prostej łączącej anteny. Gałęzie, dach sąsiada albo nasyp w tej strefie potrafią obniżyć prędkość kilkukrotnie.

Przyjmuje się, że co najmniej 60% promienia pierwszej strefy Fresnela powinno być wolne. Promień w połowie trasy liczy się wzorem r = 8,66 x pierwiastek(D / f), gdzie D to dystans w km, a f częstotliwość w GHz. Wynik w metrach:

Z tabeli wynika praktyczna zasada: przy łączu na kilka kilometrów anteny trzeba podnieść na maszt kilka metrów ponad dachy i drzewa, a przy 60 GHz wystarczy niewielki zapas nad przeszkodą. Krzywizna Ziemi zaczyna mieć znaczenie przy kilkunastu kilometrach i wtedy masz dodatkowy powód, żeby postawić wyższy maszt.

Siłę sygnału po drugiej stronie da się oszacować przed zakupem. Wzór: sygnał = moc nadajnika + zysk anteny A + zysk anteny B - tłumienie trasy - straty. Tłumienie wolnej przestrzeni rośnie z odległością i częstotliwością:

Wartości 25 dBm mocy i 23 dBi zysku odpowiadają karcie LiteBeam 5AC Gen2. Za dobry wynik w łączu 5 GHz uznaje się zwykle sygnał od około -50 do -65 dBm; poniżej -70 dBm modulacja spada, a łącze staje się wrażliwe na deszcz i zakłócenia. Zbyt silny sygnał na krótkim dystansie też szkodzi, dlatego przy 200-300 m obniża się moc nadajnika. W paśmie 60 GHz dochodzi pochłanianie przez tlen, rzędu kilkunastu dB na kilometr, i silne tłumienie w ulewie, stąd krótsze dystanse.

Prędkość w nazwie urządzenia to przepływność fizyczna radia, a nie to, co przejdzie przez łącze. Na kartach znajdziesz na przykład 150 Mb/s dla serii airMAX M (NanoStation M5, Rocket M5), 330-500 Mb/s dla airMAX AC (NanoBeam 2AC, LiteBeam 5AC LR, Rocket AC Lite), 867 Mb/s dla UniFi Device Bridge Pro, 1 Gb/s dla GigaBeam i 2 Gb/s dla Wave Nano i Wave Long-Range. Realna przepustowość dla danych jest zwykle wyraźnie niższa, często około połowy wartości fizycznej, i spada z odległością i jakością sygnału.

Ważny szczegół: większość starszych urządzeń airMAX M, na przykład NanoStation M5, Loco M5 i Rocket M5, ma port 100 Mb/s, więc nawet przy idealnym radiu łącze nie przekroczy tej wartości (wyjątki z portem gigabitowym to między innymi PowerBeam M5 400 i ISO Station M5). Do internetu światłowodowego 300-1000 Mb/s w drugim budynku potrzebny jest most z portem gigabitowym, a przy kilkuset megabitach lepiej od razu myśleć o 60 GHz albo o airFiber.

Most radiowy do kamer to najczęstsze zastosowanie w domach, firmach i na budowach: kamera stoi na bramie, w magazynie albo na słupie oddalonym o kilkaset metrów, a rejestrator w biurze. Przy monitoringu liczy się stałe obciążenie w górę, bo każda kamera wysyła obraz bez przerwy. Zsumuj strumienie wszystkich kamer i dodaj zapas.

Strumienie zależą od kodeka, liczby klatek i bitrate, więc odczytaj je z ustawień swoich kamer; więcej o tym w tekście o ustawieniu bitrate kamery i o przepustowości rejestratora NVR. Zaplanuj łącze tak, żeby monitoring zajmował najwyżej połowę realnej przepustowości. Do mostu najlepiej pasują kamery IP PoE, bo po drugiej stronie wystarczy mały switch zasilający kamery z jednego kabla. Same kamery IP WiFi łączą się z siecią przez Wi-Fi i na dużym dystansie przegrywają z mostem kierunkowym.

Gdy w domu jest światłowód lub szybkie LTE, a internet ma trafić do garażu, warsztatu, domu teściów czy biura po drugiej stronie posesji, most radiowy zastępuje wykop i kabel. Po stronie domu podłączasz go do routera, po stronie drugiego budynku do switcha albo do access pointa, który rozprowadzi Wi-Fi w środku.

Wybór zależy od prędkości łącza w domu. Do 100 Mb/s wystarczy most 5 GHz z serii airMAX AC. Przy 300-1000 Mb/s potrzebujesz 60 GHz (GigaBeam, Wave, UniFi Building-to-Building) albo wydajnego 5 GHz, na przykład airFiber 5XHD lub LTU. Wewnątrz drugiego budynku nie stawiaj samego mostu: ustaw access pointy albo router w trybie access pointa. Do poprawy zasięgu w obrębie jednego domu most jest zbędny, tam lepiej sprawdzają się wzmacniacze Wi-Fi lub system mesh.

Most nie zastępuje dostawcy internetu, tylko przenosi łącze, które już masz. Anteny CPE, które operatorzy bezprzewodowi montują abonentom, działają na tej samej zasadzie, z tą różnicą, że druga strona to maszt operatora.

Antena decyduje o zasięgu bardziej niż moc nadajnika. Im większy zysk w dBi, tym węższa wiązka i dłuższy zasięg, ale też trudniejsze ustawienie i większa wrażliwość na drgania masztu.

Radia modułowe typu Rocket nie mają anteny: montuje się je do talerza, sektora albo anteny dookólnej przez złącza RP-SMA lub N. Jeśli szukasz osobnej anteny, zajrzyj do kategorii anteny Wi-Fi i kable antenowe; każdy metr kabla antenowego to strata sygnału, więc radio montuje się zwykle bezpośrednio przy antenie. Wersje ISO (ISO Station, PowerBeam ISO) mają osłonę ograniczającą zakłócenia z boków i tyłu anteny, co pomaga na zatłoczonych dachach w miastach.

Najwięcej urządzeń w tej kategorii to dziś seria Ubiquiti, dlatego jej podział dobrze nadaje się jako mapa. Inni producenci mają odpowiedniki: MikroTik (na przykład rodziny SXT, LHG i Wireless Wire) czy TP-Link Pharos.

• airMAX M - NanoStation M2/M5, Loco M2/M5, Rocket M2/M5, LiteBeam M5, PowerBeam M5 300/400, NanoBeam M5, NanoBridge M3, ISO Station M5. Starsza generacja 802.11n, zwykle z portem 100 Mb/s, wciąż popularna do kamer i lekkich łączy.
• airMAX AC - NanoStation 5AC i 5AC Loco, LiteBeam 5AC Gen2, LR, AP 120 i AP GPS, NanoBeam 5AC Gen2 i 2AC, PowerBeam 5AC (talerze 400, 500 i 620 mm), Rocket 5AC Lite, Rocket Prism 5AC Gen2. Port gigabitowy i wyższa przepustowość.
• LTU - LTU Rocket jako stacja bazowa i klienci LTU Pro, LR, Lite oraz XR (29 dBi). Własny protokół do łączy punkt-wielopunkt, używany przez operatorów; klient LTU łączy się tylko ze stacją LTU.
• airFiber 5XHD - radio do łączy PtP o dużej wydajności, praca według karty od -40 do 55 stopni, pobór do 12 W.
• 60 GHz - GigaBeam, GigaBeam Plus i GigaBeam LR (1 Gb/s), Wave Nano i Wave Long-Range (2 Gb/s), Wave AP i Wave Pro (do 5,4 Gb/s, porty 2,5 GbE i 10G SFP+), UniFi Building-to-Building do około 500 m.
• UniFi Device Bridge - UDB, UDB Pro i UDB Pro Sector do szybkiego łączenia urządzeń w ekosystemie UniFi; UDB Pro ma dwa porty gigabitowe, z których jeden zasila urządzenie przez PoE.

Przy wyborze trzymaj się jednej rodziny po obu stronach łącza. Urządzenia airMAX, LTU i 60 GHz nie zestawią mostu między sobą, a sprzęt różnych producentów zwykle połączy się tylko w zwykłym trybie Wi-Fi, bez zalet protokołu producenta.

Mosty radiowe zasila się przez kabel Ethernet, więc do anteny na maszcie prowadzisz jeden przewód. Kluczowe jest, jaki rodzaj PoE przyjmuje urządzenie. Wiele modeli airMAX i LTU korzysta z pasywnego PoE 24 V: karty NanoStation 5AC Loco, ISO Station 5AC, LTU Pro, LTU Lite i GigaBeam LR wymieniają zewnętrzny zasilacz DC 24 V. Nowsze modele przyjmują standard 802.3af lub 802.3at, który obsługuje typowy switch PoE.

Zasilacz podłącza się w budynku, a do anteny idzie zewnętrzna skrętka. Dobór zasilaczy opisuje kategoria zasilacze i adaptery PoE, a przy kilku urządzeniach wygodniejszy jest switch PoE z odpowiednim budżetem mocy. Więcej o standardach w tekście o zasilaniu kamer przez PoE. Pobór mostów jest niewielki (według kart około 6,5-9 W dla ISO Station M5 i klientów LTU, do 12 W dla airFiber 5XHD), więc zasilacz awaryjny UPS w szafie podtrzyma łącze i kamery podczas krótkiej przerwy w prądzie, co opisuje tekst o doborze UPS do monitoringu.

Odcinek od budynku do anteny pracuje na mrozie, w słońcu i w deszczu. Użyj zewnętrznej skrętki z osłoną odporną na UV, najlepiej ekranowanej, i porządnych wtyków; wybór znajdziesz w kategoriach skrętka i wtyki i gniazda RJ45, a krótkie połączenia w szafie zrobisz gotowymi kablami z kategorii patchcordy. Praktyczne wskazówki są w tekście o skrętce do kamer na zewnątrz.

Maszt z anteną to najwyższy punkt na dachu, więc przepięcia z wyładowań w pobliżu są realnym zagrożeniem dla mostu i dla switcha w środku. Uziemij maszt, użyj skrętki ekranowanej z uziemionym ekranem i ogranicznika przepięć LAN/PoE przy wejściu kabla do budynku. Szczegóły są w poradniku o ochronie przeciwprzepięciowej LAN i PoE. Przy nowych instalacjach odgromowych decyzję o połączeniu masztu z instalacją budynku zostaw elektrykowi.

1. Sprawdź trasę. Stań w miejscu jednej anteny i zobacz drugą, najlepiej z lornetką. Skorzystaj z mapy z rzeźbą terenu lub kalkulatora producenta, żeby zobaczyć profil trasy i strefę Fresnela.
2. Skonfiguruj na biurku. Połącz oba urządzenia w pomieszczeniu, zaktualizuj oprogramowanie, ustaw kraj, nazwę łącza, szyfrowanie i adresy IP. Na dachu będzie na to za zimno.
3. Zamontuj na stabilnym maszcie. Przy wąskiej wiązce talerza nawet kilka stopni drgań powoduje spadki sygnału. Uchwyt dociągnij tak, żeby dało się jeszcze obracać antenę.
4. Ustaw kierunek. Najpierw zgrubnie na oko, potem obracaj powoli w poziomie i w pionie, obserwując siłę sygnału w aplikacji lub na diodach. Ustawiaj jedną stronę, potem drugą.
5. Wybierz kanał i szerokość. Przeskanuj pasmo i wybierz najmniej zajęty kanał. Węższy kanał daje stabilność na dużym dystansie, szerszy prędkość na krótkim.
6. Zmierz i zapisz. Wykonaj test przepustowości w obie strony, zapisz sygnał, modulację i wynik. Te liczby przydadzą się, gdy po kilku miesiącach łącze zacznie zwalniać.
7. Zabezpiecz kable. Zostaw pętlę ociekową przy wtyku, przymocuj kabel do masztu i uszczelnij wejście do budynku.

• Zmień domyślne hasło i włącz szyfrowanie WPA2 z AES; obsługę WPA2 i AES wymieniają karty mostów 5 GHz i 60 GHz.
• Nadaj stałe adresy IP obu stronom mostu poza pulą DHCP routera, żeby zawsze dało się do nich wejść.
• Aktualizuj oprogramowanie, ale nie na obu stronach jednocześnie: najpierw strona zdalna, potem lokalna.
• Ogranicz dostęp do panelu do sieci lokalnej; nie wystawiaj zarządzania mostem do internetu.
• Używaj aplikacji i kontrolera producenta do monitorowania sygnału. Przy większej sieci przydają się bramy sieciowe i kontrolery, które zbierają stan wszystkich urządzeń w jednym miejscu.

Kamery, które nagle znikają z rejestratora za mostem, warto zdiagnozować od strony łącza: jeśli sygnał i modulacja spadły w tym samym czasie, problem jest w radiu, a nie w kamerach.

Do 100 m, gdy da się poprowadzić kabel, wygrywa skrętka. Przy dłuższej trasie z wykopem rozważ kabel światłowodowy. Most radiowy wybierasz, gdy kopanie jest drogie lub niemożliwe: przez drogę, cudzą działkę, rzekę albo utwardzony plac. Gdy nie ma widoczności ani prądu w pobliżu, zostają kamery na kartę SIM; porównanie rozwiązań dla odległych miejsc znajdziesz w tekstach o kamerze na działkę bez internetu i o monitoringu placu budowy.

1. Pasmo i wersja regionalna. Szukaj wersji EU lub dopuszczonych na rynek europejski, z deklaracją CE.
2. Zysk anteny w dBi i kąt wiązki - to one mówią o zasięgu, a nie hasło w nazwie.
3. Port Ethernet - 100 Mb/s czy 1 Gb/s, a w 60 GHz także 2,5 GbE lub SFP+.
4. Rodzaj PoE - pasywne 24 V czy 802.3af/at, oraz czy zasilacz jest w zestawie.
5. Zakres temperatur i odporność na warunki - na przykład od -40 do 55 stopni dla airFiber 5XHD.
6. Zgodność rodziny - airMAX z airMAX, LTU z LTU, 60 GHz z odpowiednim modelem.
7. Zapasowe radio w modelach 60 GHz - utrzymuje łącze w złej pogodzie.

Część mostów sprzedaje się w parach (na przykład UniFi Building-to-Building w zestawie 2 sztuk), wstępnie skonfigurowanych do połączenia. To najprostsza droga dla osoby, która stawia jedno łącze. Pojedyncze urządzenia kupuje się, gdy obie strony mają różne wymagania, na przykład stacja bazowa z sektorem i kilku klientów, albo gdy jedna strona już istnieje. Wtedy kupujesz dwie sztuki tego samego modelu lub modele z tej samej rodziny. Wielopaki (na przykład 5 sztuk PowerBeam AC Gen2) mają sens przy budowie sieci PtMP.

Używane urządzenia airMAX M są tanie i do kilku kamer na krótkim dystansie nadal wystarczą. Przed zakupem sprawdź, czy da się zaktualizować oprogramowanie, czy egzemplarz nie pochodzi z innego regionu (wersje spoza Europy mogą mieć inne ustawienia kanałów) i czy obudowa nie jest spękana od słońca. Pamiętaj o ograniczeniach generacji: port 100 Mb/s i niższa przepustowość. Do internetu powyżej 100 Mb/s używany sprzęt sprzed kilku generacji zwykle nie wystarczy.

• PtP, punkt-punkt - łącze między dwiema antenami kierunkowymi.
• PtMP, punkt-wielopunkt - jedna stacja bazowa i wielu klientów.
• CPE - urządzenie klienckie z anteną, montowane po stronie odbiorcy.
• dBi - zysk anteny względem anteny izotropowej; im więcej, tym węższa wiązka.
• dBm - moc lub poziom sygnału; -50 dBm jest silniejsze niż -70 dBm.
• EIRP - moc wypromieniowana przez antenę, ograniczana przepisami.
• DFS i TPC - unikanie kanałów radarów i automatyczna regulacja mocy w paśmie 5 GHz.
• Strefa Fresnela - obszar wokół linii anten, który powinien być wolny od przeszkód.
• Modulacja (QAM) - sposób kodowania danych; wyższa daje więcej Mb/s, ale wymaga silniejszego sygnału.
• Pasywne PoE - zasilanie przez skrętkę bez negocjacji, zwykle 24 V.
• Radio zapasowe - dodatkowe radio 5 GHz w urządzeniach 60 GHz.

1. Jaka jest odległość między punktami i czy anteny się widzą, z zapasem na strefę Fresnela?
2. Ile przepustowości potrzebujesz po drugiej stronie: suma kamer, internet, zapas co najmniej dwukrotny?
3. Jakie pasmo pasuje do dystansu: 5 GHz do kilku km, 60 GHz do krótkich szybkich łączy?
4. Czy port urządzenia (100 Mb/s czy 1 Gb/s) nie ograniczy łącza?
5. Jak zasilisz most: pasywne 24 V czy 802.3af/at, i skąd weźmiesz zasilacz lub switch PoE?
6. Gdzie i na czym zamontujesz anteny, i czy maszt jest stabilny i uziemiony?
7. Czy po drugiej stronie potrzebny jest switch, access point lub routery?
8. Czy wybrane pasmo i moc mieszczą się w aktualnych przepisach UKE dla pracy na zewnątrz?

Pozostałe elementy sieci, od switchy po karty sieciowe, znajdziesz w kategorii urządzenia sieciowe, a urządzenia po stronie monitoringu w kategorii kamery IP. O planowaniu łącza dla kamer pisze też poradnik o ile przepustowości potrzebuje monitoring.