airMAX 产品选型 - 我应该使用哪种产品来做室外无线宽带?

最后更新:UBNT-Stone  时间:2017 年 05 月 23 日

前言:

近年来,宽带网络的接入需求已经越来越普遍,无论是在繁华的都市还是在偏远的农村地区,甚至是远方的孤岛。特别是今年以来,被媒体称作“超级网友”的国务院总理李克强,三度督促提网速、降网费,这无疑给宽带需求的暴发式成长注入了一剂强心针。但面对高企的材料及人力成本,宽带运营商们也更急迫地寻求一种负担得起的运营布署方案。而向来以功能稳定、性能强大、距离超远但价格超低著称的 UBNT airMAX 室外网桥方案,也越来越频繁地进入到运营商的视野之中。面对增长的市场需求,在本文中我们将会谈谈如何来选用 UBNT airMAX 和 airFiber 产品实现无线宽带运营。

这里的无线宽带运营并非单指运营商级别的宽带运营,也包含了任何因有线通讯条件受限的场景(距离或成本受限),都可以改用 UBNT 产品实现无线远距离传输场景,包含但不仅限于以下场景:

  • 运营商无线宽带覆盖与接入
  • 远距离数据传输 (如电力、油田、铁路、煤矿、隧道施工、现代农业等的监测与数据采集)
  • 视频监控(森林防火、建筑工地、小区、园林、校园、工厂、高速路口、平安城市、村村通、驾校车辆等的监控与联网)
  • 电视信号转播、视频转播、现场直播等网络数据的传输与快速布署
  • 户外电子看板、广告牌、信号指示灯、装吊设备、路灯控制等数据的传输
  • 岛屿、海岛与大陆版块板间、或因河流、铁路、高架等物理隔断,两点间的网络或视频数据的无线传输
    应急通讯、室外临时传输的快速搭建
  • 工业控制:如机器人、机床、行车、叉车等

 

 

注意:这里我们要谈到的是一种将运营商宽带运营以无线网桥来实施的方案,该方案类似于河北农村无线运营商走访全记录 这种做法, 是一种以 AP + CPE 设备的点对点或点对多点连接方式,而非直接面向手机、平板电脑等移动终端的方案,如需直接面对手机、平板电脑等移动终端需要选择 UBNT 的 UniFi 瘦 AP 方案,相关案例可以参考 UniFi 案例库
 
其实 UBNT 已经为用户打造了自运营商机房到基站间、基站到基站间、基站到小区(基站)、小区到家庭、以及家庭内部的完整无线解决方案,我们可以通过下图来了解 UBNT 产品的无线网络链:
 
 
根据不同场景的产品选型
在固定的室外无线通讯中,主要有 点对点(PtP)点对多点(PtMP)这两种部署方法用于无线传输:
  • 点对点(PtP)接两个位置,通常为几公里或数十公里,基本上形成一个以太网桥接;
  • 点对多点链路(PtMP):连接三个或三个以上的位置,使用一个基站(或接入点)和多个CPE设备(站)连接到无线接入点。
 
点对点链路:
注意:下面的距离建议基于较为理想的参考值。实际结果取决于您所布署环境的干扰、视距、EIRP 限制、天线对准程度以及其他因素而有所不同(关于 EIRP,请参考:http://bbs.ubnt.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=136&fromuid=2269 )。下面的产品是依据距离来分类的,由最短到最长。
 
 产品系列 特性描述 距离 (公里) 实际带宽(Mbps) 典型应用场景 代表型号
IsoStaion 系列 新型高性能城市用 CPE , 采用金属外壳及波束导流技术,可通过互换式喇叭天线来调整射频波束角度 5 100 - 450 无线宽带、各类城市应用 IS-M5、IS-5AC
PrismStaion 系列 新型高性能基站 AP , 采用金属外壳及波束导流技术,天线一体化设计,默认角度为 45,可通过互换式喇叭天线来调整射频波束角度。结合 GPS 和 airsync 技术解决基站高密度布署的干扰,是城市无线覆盖的理想之选。 5 450 各类城市、高密度场景应用 PS‑5AC
NanoBeam 系列 NanoBeam® 采用了时尚紧凑的外观设计,一体式天线设计,一键安装即插即用,非常适合做 CPE 或近距离点对点传输 6  150 - 450 CPE 接入,监控数据传输 NBE-M-16/19、NBE-5AC-Gen2
NanoStation 系列 上一代最受欢迎的 CPE 产品,一体化平板天线设计,一根扎带即可完成安装。NSM2/NSM5 的第二网口可输出 PoE 给其他设备供电 3 150 - 450  无线宽带、监控 NSM2/M5、LocoM2/M5
PowerBeam 系列 自带碟形天线的高性能一体化远距离无线传输网桥,远距离点对点或 CPE 的理想之选 20 150 - 450  基站主干网、无线城市,森林防火等 PBE-5AC-Gen2、PBE-5AC-400/500/620、PBE-M2-400, PBE-M5-300/400/620
LiteBeam 系列 LiteBeam® 是一款体积轻巧的 airMAX CPE 设备,通过抛物面天线实现远距离收发,是目前性价比最高的 airMAX 产品。适合 CPE 或点对点使用 10 100 - 450  点对点数据传输或CPE LBE-5AC-Gen2、LBE-5AC-23、LBE-M5-23
Bullet 系列 体积超小的单体设备,可搭配市面上各种天线或馈线实现各种工业控制与传输 视天线而定 100  地铁、驾校、户外广告牌等 BM2-Ti, BM2HP, BM5-Ti, BM5HP
Rocket 系列 高性能基站 AP,可完美适配各种类型外接天线实现不同的覆盖需求(天线需单独购买),应用非常灵活,广泛应用在点对多点(PtMP)传输上,部分型号带射频动态滤波和GPS时钟同步功能来解决基站高密度布署环境下的干扰。 视天线而定  150 - 450 无线宽带基站、监控基站,数据采集中心基站等 RM2、RM5、R5AC、RP‑5AC‑Gen2
LiteBeam™ ac AP 高性价比的一体化基站 AP, 自带 120 度扇形天线,体积轻巧,便于携带,一键即可完成单个基站的安装。可应用在各类点对多点无线传输上 5  450  无线宽带基站、监控基站,数据采集中心基站等  LBE-5AC-120
airFiber 系列 高性能点对点对等回程传系统系统,双射频同步收发传输,极低延迟,最高可达到光纤级的性能,专用于骨干传输网 100 1000 - 2000 骨干网、视频汇聚传输 AF5、AF5U、AF24、AF24HD
airFiber X 系列 单射频 airFiber 系统,带宽是标准 airFiber 机型的一半,但可通过多路复用器叠加至最高 2Gbps 的带宽,有丰富的频段资源可供选择。搭配 airFiber 天线或 Ubiquiti Dish 天线使用以实现不同距离的传输,最远可达百公里以上。 200 500 - 1200 骨干网、视频汇聚传输 AF-11X、AF-2X、AF-3X、 AF-4X、AF-5X

 

短距离 (0-5 公里)  

  • IsoStaion 系列:有 450Mbps (IS-5AC)和 150Mbps (IS-M5)两种带宽选择,采用了金属外罩及导波技术,抗噪性好,非常适用于城市和干扰较大环境中的无线传输
  • PrismStaion 系列:设计类似 IsoStaion ,相比之下还额外增加了 airPrism 动态射频滤波技术在内,极大提升抗噪特性,用于城市集中区的无线传输
  • NanoBeam 系列: 采用了第二代 AC 技术,与 NBE-M 相似,但是支持了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450Mbps 的传输带宽,是低成本、短距离、高带宽的理想选择
  • NBE-M:短距离链路的理想选择。成本最低的点对点最佳解决方案 ,是 Loco M 的替代产品,但是比 NS M 系列有着更小的天线角度和干扰、以及更远的距离
  • NanoStation 系列: 短距离传输非常受欢迎的产品,因其具有双网口经常用于视频监控

中距离 (5-15公里)   

  • PBE-M5-300 /-400 : 自带碟形天线,具有非常稳定高效的传输特性,是中远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PBE-5AC:与 PBE-M5 相似,但是采用了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450 Mbps 的传输带宽,是高带宽、低成本、中远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • LiteBeam 系列:最高性价比机型,具有较窄波束,抗干扰性佳,轻便易于搬运,有 100Mbps 和 450Mbps 两种带宽选型
  • airGrid 系列 低吞吐量链路的理想选择,适用于连通性、风载荷特性或低廉的价格比性能更重要的案例。这是单极化设备
  • NanoBridge 系列: 为中等距离链路提供了令人难以置信的性价比  
  • PowerBridge 系列: 中长距离最先进的设备。双倍于其他产品的 RAM,具有超强的性能

长距离 (15公里以上)  

  • Rocket 系列 配合 蝶形天线 工业标准的长距离高性能链路,最大 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、远距离点对点传输和CPE接收的理想选择。带有 Prism 的型号带有 GPS 和动态滤波器,适用于高密度/干扰环境
  • PowerBeam 系列(自带碟形天线): 工业标准的长距离高性能链路。采用了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450Mbps 的传输带宽,有着与 Rocket M 相近的性能。是高带宽、低成本、远距离点对点传输和CPE接收的理想选择

 

高性能回程(信号隧道或称空中光纤)  

  • airFiber 5:工作在 5.8GHz 免授权频段,带宽最高可达 1.2Gbps,最远距离可达 100 公里以上(视距离不同带宽有所差异)
  • airFiber 24:工作在 24GHz 免授权频段,带宽最高可达 1.4Gbps,最远距离可达 13 公里以上(视距离不同带宽有所差异)
  • airFiber 24HD: 对于极致性能,airFiber24HD 产品在 5+ km 的距离在 24GHz 的频带上提供最高 2.0 Gbps的实际吞吐量。然而,在某些情况下,您可以在20 km的距离使用它(已经验证,需注意视距离不同带宽有所差异)
  • airFiber X 系列 搭配 airFiber 天线:最大传输带宽为 500Mbps,目前有 AF-2X、AF-3X、AF-4X、AF-5X、AF-11X 这几个型号,分别工作在 2.4GHz、3.65GHz、4GHz、5.8GHz、11GHz ,注意目前中国开放的免授权频段有2.4GHz、5.8GHz、11GHz 这几个。视所搭配天线不同,最大可达 200 公里以上传输带宽
  • 多个 airFiber X 系列 搭配 airFiber NxN 合路器 :将 2 个 或 4 个 airFiber X 产品合成为一个传输系统,并实现 2 倍或 4 倍的带宽叠加,最高实现 2Gbps 的传输带宽
      
点对多点
点对多点的性能取决于链路的两端,也就是说,如果你建立一个很远的连接距离,你必须根据实际应用场景选择正确的 基站 用户端设备(CPE)
 
基站( BaseStation )
通常位于一个信号塔、建筑或桅杆的顶部。高度将决定最大覆盖范围。在规划基站时,通常最理想的规划的用最小的覆盖仍然以较宽的带宽覆盖所需区域的天线。覆盖区域更广可以到达更远的站,可能更容易受到干扰,从而降低弹性和性能

 

低容量和短距离基站 (非常适合新手在低干扰的区域使用)

  • Rocket M 带 Rocket 全向天线:在所有设备都是 airMAX 时,可同时连接高达 60+ 的站。很容易受到干扰,建议只用于中型和大型的村落

高容量和高性能基站 (用于发射)

  • Rocket M 配合标准扇形天线:工业标准的基站。150 Mpbs 以上的传输容量,四个 90°或者三个 120°天线用于360°覆盖。每个基站/接入塔可接入300+个站。这是目前做室外无线覆盖主要的基站选择方案
  • Rocket AC 配合 高性能AC天线:工业标准的基站。高达 450Mpbs 的传输容量,四个 90°或者三个 120°天线用于360°覆盖。每个基站/接入塔可接入300+个站。这是新一代无线高带宽基站选择方案
  • 高密度高性能基站 Rocket 5AC Prism  配合 HD 扇形天线专为高密度布署打造,将 3 台 Rocket ac 网桥综合到一个基站上,实现 3 x 30 °的覆盖,让基站达到 3 倍带机量
  • LiteBeam ac AP : 高性价比的一体化天线基站 AP,采用的是 2x2 MIMO 天线,在 120°覆盖范围内可同时与多台 airMAX ac CPE 进行通讯,尺寸小巧,重量仅为 420 克
  • Rocket M-TI加上钛合金扇形天线:用于高密度地区的新的、高性能的解决方案。可变波束宽度(60-120°)天线使每个基站/接入点蜂窝站可接入站成倍增长至 500+。卓越的隔离和的 airSync 技术,以避免共址干扰

客户端设备 (CPE) , (用做接收)

短距离 (0-3 公里)

  • NBE-M成本最低的短距离选择方案,相比 Loco M 有更好的指向性、更远的传输距离及更容易避开干扰,建议选用
  • NBE-5AC: 与 NBE-M相似,但是支持了更大带宽的 802.11ac 协议,具有高达 450Mbps 的传输带宽,是低成本、短距离、高带宽的理想选择
  • Loco M:成本最低的选择,短程,并且方向性最差的CPE,在干扰较大的环境下不建议选用

中距离 (3-7 公里)

  • PBE-M5-300: 自带碟形天线,具有非常稳定高效的传输特性,是中远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PBE-5AC:与 PBE-M5相似,但是采用了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、低成本、中远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • airGrid M:低成本CPE,很窄的波束宽度,但不是MIMO(性能是NanoBridge M的一半)
  • NanoBridge M:高度定向的CPE,更好的范围和更低的噪音      

长距离(7公里以上)

  • Rocket ac 配合 RocketDish ac 碟形天线:与Rocket M 类似,但是采用了更大带宽的 802.11ac 协议,最大 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PBE-M(自带碟形天线): 工业标准的长距离高性能链路。最高可达 150Mbps 的 TCP/IP 吞吐量。有着与 Rocket M 相近的性能,是远距离点对点传输和CPE的理想选择
  • PBE-5AC-620:与 PBE-M5相似,采用了更大带宽的 802.11ac 协议,具有 450Mbps 的传输带宽,是高带宽、低成本、远距离点对点传输和CPE接收的理想选择
  • PowerBridge M:更高功率的器件,高度定向的CPE,更好的范围和更低的噪音,与碟型天线相比更美观
  • Rocket M 带 Rocket Dish(蝶形天线):性能最好的选择,成本比集成设计较高,作为CPE可能不美观
  • LiteBeam M5:比 NBE 更远的范围和更强的方向性,远距离低成本的最佳选择,注意该型号为单极化产品,最大传输带宽为 150Mbps
注意!在近距离上使用较高性能的设备效果也非常好,我个人非常建议新手们选型时 选择更高规格的型号。例如,由于天线特性,在短距离链路中 NanoBeam(中距离)效果会明显优于 Loco M(低增益),而 PowerBeam (远距离) 则会更高于 NanoBeam。



根据带宽的选型


在带宽方面,目前 UBNT 产品分为以下几种类型:
75Mbps : 选择 M 系列的单极化产品,如: airGrid MBullet MPicoStation MLiteBeam M5

150Mbps : 需要选择 M 系列的双极化产品,如:PBE-MNBE-MNB-5G22NS-MRocket MIS-M5等;

450Mbps: 需要选择 ac 系列双极化产品,如: RP-5AC-Gen2LBE-5AC-Gen2PBE-5AC-Gen2IS-5ACPS-5ACNBE-5AC-Gen2Rocket ac 系列 等;

500Mbps: airFiber 5X

1 Gbps以上AF-11FXairFiber 5airFiber 5UairFiber 24 、2 台 AF5X 配合 NxN 合路器


2Gbps:  airFiber 24HD , 4 台 AF5X 配合 NxN 合路器

注意:这里的带宽都是指真实的 TCP/IP 最大吞吐量,实际上会因您布署环境的干扰、视距、天线对准、遮挡等情况有所不同


根据频率的选型
由于物理固有特性和使用上的原因,每个频率都有不同的特点。较低的频率具有比较高的频率更好的传播特性,并且在传输链路被阻挡(如:树木等)的情况下可以更好地工作。然而,这些频段也可能有更大幅度的噪声和干扰。所以,根据您的实际情况选择最佳工作频率的设备就非常重要。

 

900MHz (M900)
优点(+)和缺点(-)
  • +与更高的频率相比对树木和小障碍物有更好的耐受性
  • - 通常较高的噪音水平
  • - 只有26MHz的带宽
  • - 并非世界各处都可以不经授权使用
2.4GHz (M2)
优点(+)和缺点(-)
  • + 世界各地可以不经授权使用
  • - 只有三个非重叠20MHz信道 (1, 6, 11)
  • - 这是一个非常拥挤的频段,有很多干扰,来自无绳电话、SOHO无线路由器、其他无线互联网服务等...
  • - 不推荐使用 40MHz 信道
3.x GHz (M3-M365)
优点(+)和缺点(-)
  • + 在3.4~3.7GHz频段可用的国家300MHz的带宽
  • + 大部分地区无噪音
  • - 在3.65GHz可以使用的国家只有25MHz的带宽
  • - 需要授权许可
5 GHz (M5、5ac,AF5)
优点(+)和缺点(-)
  • + 世界各地可以不经授权使用
  • + 更高的EIRP的限制,允许更高增益的天线,和长距离链路
  • + 大量的频谱可用,易于定位附近的设备
  • - 与较低的频率相比在障碍存在(树木,墙壁等)时传播性较弱
10 GHz (M10)
优点(+)和缺点(-)
  • + 大多数情况下无噪声,在 5.8GHz 频段拥挤时非常有用
  • + 非常小的菲涅耳区
  • - 只在少数区域可用
  • - 需授权使用的频段
  • - 需要完美的直线可视
11 GHz (AF-11X)
优点(+)和缺点(-)
  • + 大多数情况下无噪声,在 5.8GHz 频段拥挤时非常有用
  • + 免授权使用的频段
  • + 非常小的菲涅耳区
  • - 需要完美的直线可视

24GHz(AF24)
优点(+)和缺点(-)

  • + 大多数情况下无噪声,在5.8GHz频段拥挤时非常有用
  • + 世界各地可以不经授权使用
  • + 非常小的菲涅耳区
  • - 需要完美的直线可视

根据天线类型选型
高增益天线在高性能室外无线中扮演了重要角色,建议在可能的情况下尽可能的选择高增益的天线,原因是
  • 高增益天线能够将信号放大更多倍,会有更强的信号和链路质量
  • 高增益天线具有高定向性,这给了它们空间过滤特性,可以帮助避开干扰 – 在噪声环境中尤其重要
天线可以分为以下几类:
  • Yagi(八木天线) 定向天线,用于点对点和CPE应用。由于其尺寸,经常用于低频率,例如900MHz
  • Grid(栅格天线): 定向天线,用于点对点和CPE应用。强大的风载荷特性。然而这种天线只能在一个极性上工作,所以比2x2天线(蝶形、平板等)性能低。
  • Panel(平板天线):定向天线,用于点对点和CPE应用。在不喜欢碟形天线时,其紧凑的设计及优美的外形极具吸引力, 如 NanoStation、Loco。
  • Dish(碟形天线):  定向性最强,用于点对点连接性能最好的airMAX天线。通常体积更大更重。
  • Omni(全向天线):提供360度水平覆盖(全向)。非常适合于低容量、广覆盖的接入点/基站应用。
  • Sector(扇区天线):高性能基站的理想选择。比全向天线提供更高的增益和方向性。通常提供60,90,或120度选项。

现有的 airMAX 天线点击这里

 
 
根据外接天线类型选型
airMAX产品可以分为自带天线和外接天线两种,其中部分设备出货时不带有天线,需要另外选购天线;部分设备带有天线可以不用另购天线使用,这其中也分为可拆卸式天线和不可拆卸式,可拆卸式天线也可以另外选用其他外接天线搭配使用:
一体化天线不可拆卸不可更换式:AF5、AF24、AF24HD、LiteBeam 系列、NanoBeam 系列、NanoStation系列、PowerBridgeM、PowerBridgeM10、nanoBridge M
一体化天线拆卸更换式:airGrid M、PowerBeam系列、ISOStation系列、PrismStaion系列(所有型号天线拆下后可以单独做胖 AP 用于室内无线覆盖)
自带天线拆卸更换式:PicoStationM
带天线(需单独购买天线):Bullet 系列、Rocket 系列基站、AF-5X、AF-11X
 

如果在产品选型期间,需要预先模拟两个链接之间的连通性及传输带宽,可以使用 UBNT 免费提供的在线工具模拟,链接地址:http://airlink.ubnt.com/#/