Как улучшить 3G/4G на даче: выбор оборудования, установка и настройка

Многие ценят дачную тишь да гладь именно за отсутствие всяческой связи с миром, кроме экстренной голосовой. Однако куда больше таких, кто, уезжая за город на выходные или в отпуск, желает иметь возможность не только достучаться до соцсетей, но и фильмы поскачивать, и фотки с видосиками народу показать. Про тех, кто убыл на ПМЖ в Дальнее Замкадье, и говорить не приходится. А меж тем сигнал в доме и окрестностях уныло колеблется между «60% packet loss» и «server not found». Всё пропало, шеф, ждём пришествия Святого Маска? Или так-таки есть варианты?

Если широкополосного проводного интернета в вашем загородном доме нет, а сигнал мобильной связи слишком слабый, чтобы выходить в Сеть, есть два варианта решения проблемы.

Первый вариант — это спутниковый интернет. Он достаточно быстрый, но стоит немалых денег. Даже б/у оборудование обойдется от 15 до 25 тысяч. Абонентская плата за приемлемую скорость (от 20 Мбит/с downlink) и с вменяемым лимитом трафика (от 20 ГБ в месяц + ночной анлим) составит от трёх до пяти тысяч рублей. К тому же доступные решения для «частников» требуют подключения к мобильному или проводному интернету.

Второй вариант — установить антенну, которая усиливает сигнал 3G/4G-сети. Такое решение доступнее и по цене за оборудование и по абонентской плате. Однако выбрать, установить и настроить его вовсе не так просто, как тарелку какого-нибудь «Триколор ТВ». Вам понадобятся предварительные изыскания на местности, некоторые знания о типах антенн, кабелей и схемах подключения. В статье мы по шагам расскажем, как оценить условия приема сигнала, как выбрать подходящее для этих условий оборудование, как его установить. И не проделать при этом дыру в бюджете.

Какую скорость можно получить?

В рамках умеренного бюджета (от 5-6 до 12 тысяч рублей) мы получаем достаточно скоростной коннект. Достаточно — это сколько? Ну, хватает для онлайн-видео, торрентов больше часа ждать не приходится, танчики без фризов… В общем, от 2-3 до 20-30 Мбит/с. Иногда — больше, но это уже редкость, максимальные скорости доступны не у всех операторов и не везде. Но даже имеющихся, согласитесь, немало!

Скорость, полученная автором статьи

Принципиальная разница с городским кабельным подключением тут не только в скорости. «Воздух» чувствителен к погоде, и ещё надо учесть: в густонаселённых дачных местностях очень вероятны трудности со связью по выходным и праздникам, когда многочисленные дачники загружают не столь уж широкие каналы местных базовых станций. Происходит это не всегда и не везде, но морально стоит быть готовым к ухудшению.

1. Предварительные изыскания

1. 1. Выбор оператора

Начать стоит с выяснения, какой именно оператор обеспечивает лучшее покрытие в окрестностях вашей фазенды. Карты на сайтах дают лишь общее представление, помогая отсечь тех, к кому заведомо не стоит обращаться. Скорее всего, дом окажется в зоне покрытия нескольких сетей. Прикиньте ещё раз по картам, у какой из них может быть наилучший сигнал. Это несложно: грузим Google или Yandex карты, находим свой дом, сопоставляем с картами оператора. Если дом накрыт цветным полем с запасом — значит, это и будет нужная сеть. Если он на краю означенного поля — готовимся к приключениям, начинается разведка на местности. Впрочем, её в любом раскладе не избежать.

Определение зоны покрытия 4G+. Подробно методика поиска базовых станций описана на форуме 4PDA

Что касается цен, они в регионах могут ощутимо различаться, но для общего представления о нынешних расценках на трафик рассмотрим некоторые подходящие для наших целей тарифы операторов в Москве и Московской области.

Также придётся экономить трафик — пока что лишь Yota даёт реальный безлимит на 16 мегабитах. У МТС на «безразмерном» тарифе канал всего-то 4 Мбит/c. У «БиЛайна», «Мегафона» и Tele2 максимальная скорость не ограничена, а вот анлим бывает лишь по ночам, дневной же трафик лимитирован (20-30 ГБ в месяц в зависимости от региона и оператора). Абонентская вполне посильная — от 500 до 1300 рублей в месяц, опять же в зависимости от потребляемого трафика.

1.2. Поиск базовой станции с наилучшим приёмом

На качество соединения влияет рельеф, лесные массивы, застройка, паразитные наводки от ЛЭП, расстояние от базовой станции — короче, уйма факторов. На форуме описаны случаи, когда человек устанавливал антенну с отличными значениями усиления в полукилометре от БС, получал совершенно фантастический уровень сигнала… и никакого прироста скорости! Редко, но бывает. Именно эту часть пути вам придётся одолевать . Научный и шаманский тык в помощь.

По панорамам на картах Google можно даже узнать как базовая станция подключена к интернету: по оптоволокну или по радиоканалу (на это указывают круглые антенны)

Общая методика расписана в соответствующей теме на форуме. Добавить к ней можно некоторые грабли из личного опыта. Сразу: даже программы трассировки не дают полноценной картины того, как именно будет работать конкретная антенна, смонтированная на конкретной высоте и сориентированная на конкретную БС. Поэтому все эти поиски и выяснения баз, простройка азимутов с учётом рельефа, вычисление требуемой высоты мачты — лишь пристрелка. Откроем страшную тайну: и она не обязательна! Автор этих строк, будучи по натуре человеком ленивым, никуда не ходил и никаких БС на местности не искал. Я просто залез на крышу дома своего, прикрутил на черенок от лопаты старую антенну Connect Street (которую всё равно надо было менять на более мощную, её категорически не хватало), сам черенок — к коньку крыши. Подключил антенну к модему (искомый оператор — Tele2, симка куплена заранее), а модем к ноутбуку — и принялся медленно крутить девайс на 360 градусов, отслеживая колебания сигнала в программе MDMA.

Интерфейс программы MDMA

Через час в моём распоряжении оказался список направлений на все мало-мальски перспективные базы. Выяснилось, что Tele2 в нашей местности сеть 4G разворачивают на вышках 3G (номера БС были, понятно, разные, а вот азимуты совпали до градуса). Из списка я выбрал станцию с наилучшими значениями качества сигнала — SINR/RSRP (подробнее о них ниже). Исходя из направления на неё, смонтировал кронштейн под новую антенну и распланировал прокладку кабеля по дому.

Те, у кого нет лишней антенны, могут сделать финт ушами: купите любой аналогичный по частотам узконаправленный девайс небольшой мощности в конторе, где практикуют возврат того, что не подошло. Главное — не вносите правок в комплект, иначе назад не примут. Вот с этой тестовой антенной в обнимку повторите описанные выше действия. Помните, ваша задача — определить наилучшую БС, с которой уже будете работать в дальнейшем. Для этого сгодится и маломощная антенна. Заодно сможете прикинуть, насколько вообще перспективной будет ваша затея. Сравните коэффициент усиления тестовой антенны и планируемой. Может оказаться, что и девайс с могучим коэффициентом 25 дБи даст на выходе очень условную прибавку. И да: в любом раскладе стоит помнить, что ваш случай — уникальный. Даже в доме через улицу аналогичный комплект, сориентированный на ту же БС, может дать абсолютно иной результат. Многие, начитавшись тематических форумов, где люди честно вывешивают скриншоты, демонстрирующие чуть ли не 100 Мбит/с на downlink, ужасно расстраиваются, получив у себя «жалкие» 5-10 Мбит/c. И мало кто задумывается, что произошло это в местности, где обычный USB-свисток даже 256 Кбит/с вытянуть не может…

1.3. Рельеф, перепад высот и препятствия

Зная координаты БС, высчитать оптимальную высоты антенны можно на «Эйрлинке» или «Линктесте». Насколько оно нужно, решайте сами. Когда я проводил интернет в свой дом, ради интереса провёл и расчёты. Оба сайта заверили, что дом расположен в глубокой радиотени (святая правда!), и получить сносный интернет в нём можно, лишь подняв антенну на высоту около 30 метров. Фото  антенны, прекрасно работающей на высоте 6,5 метров от земли, прилагается.

Главное же, почему стоит выяснять максимум информации про конкретную БС, с которой вы планируете сотрудничать — желание избежать лишних трат и телодвижений. Рекламные завлекаловки «в нашей сети доступны скорости до 300 Мбит/с» справедливы, если не вспоминать, что это скорость одной базовой станции на всю сеть. И что даже 100 Мбит/с обычно бывает в крупных городах и ближайших пригородах. Дачникам же можно рассчитывать максимум на 30-40 Мбит/с. Бессмысленно пытаться «раскачать» канал, изобретая и монтируя на доме антенну «Квазар-КВО».

Именно поэтому при организации кампании «Интернет — в любимый дом» следует руководствоваться принципом разумной достаточности. Скажем, долго отбирая комплектующие, провозившись с пайкой схемы, собственноручно изладив супер-антенну с коэффициентом 30+ дБи, водрузив её на мачту в 15 метров, идеально отстроившись на БС, вы, скорее всего, получите если не 100, то 98% возможного в данном раскладе. А купив готовую MIMO-антенну на 20 дБи, смонтировав её на коньке крыши и примерно сориентировав, обретёте 80%-ное улучшение. При этом потратите сил, времени, а то и средств в разы меньше, чем в первом случае.

Собственноручно изготовленная пользователем dmitriy031979 антенна обеспечивает скорость загрузки 67,8 Мбит/c на расстоянии 10 км от базовой станции

2. Антенна, кабель, модем… Железо — наше всё

Нашли желанную БС — пора выбирать антенну? Неверно: антенну надо выбирать на этапе полевых изысканий. А ещё лучше — не только антенну, но и весь комплект: кабельную сборку, кронштейн/штангу/мачту, модем, роутер… Причины? Да полно! Например, уяснить, сколько дБи вы сможете прибавить к дефолтному сигналу, получится, лишь зная КУ антенны, длину антенного кабеля и его качество (иначе говоря — потери сигнала на метр кабеля). Или, скажем, возьмёте антенну с одной рабочей частотой, а БС окажется в другой. И не всегда можно узнать её у оператора. Автору, например, в абонентской службе его оператора категорически отказались сообщить рабочие частоты (хотя вопрос был не о конкретных полосах, а о диапазоне вообще). Закрытая информация, дескать. Впрочем, подозреваю, барышни в колл-центре этого просто не знали, а честно сказать постеснялись. Конечно, можно страховки ради взять широкополосный девайс, поддерживающий весь спектр частот от 1700 до 2600 МГц. Кстати, это наиболее разумный вариант для мест, где развёрнуты сети нескольких операторов, и есть шансы миграции от одного к другому.

Готовые комплекты для усиления 3G/4G-сигнала существуют для любых условий и любого бюджета

2.1. Форм-фактор антенны

На сегодня не имеет принципиального значения, потому что всерьёз не влияет на главное — качество сигнала. Одинаковое усиление можно получить и от «панельки», и от Yagi, и от «тарелки». Поэтому выбор здесь зависит от бюджета и доступности: если поблизости от вас есть фирма, продающая «тарелки», не обязательно стучаться в дальние края к тем, кто делает панельные антенны. Берите то, что под рукою.

Единственное, что хоть как-то влияет на выбор — диаграмма направленности. У антенн типа «волновой канал» она почти лучевая, поэтому их необходимо очень точно ориентировать на БС. Зато они и мощнее остальных. Панельные антенны в целом немного слабее (но отнюдь не фатально), зато из-за более широкого «луча» не столь требовательны к точности ориентирования. Кроме того, у них, как правило, шире рабочий диапазон, что позволяет, например, переключаться между 3G и 4G по требованию. Конечно, обе БС должны стоять на одной вышке). В районе обитания автора 4G-коннект лучше работает при web-сёрфинге, а вот закачивать большие массивы данных быстрее получается на 3G. Вот и приходится тасовать.

Слева направо: панельная антенна, антенна типа «волновой канал» (Yagi), параболическая антенна с 3G/4G-облучателем

2.2. Расчёт антенны

По идее, эта табличка должна быть и здесь, и в начале текста. Потому что ею стоит пользоваться при определении самой перспективной БС (см. выше). Однако при выборе антенны она не менее важна.

RSRP — уровень (мощность) сигнала от базовой станции. Чем ближе значение этого параметра к нулю, тем сигнал сильнее.

RSRQ — характеристика качества принятых пилотных сигналов. Чем этот параметр меньше по абсолютной величине, тем лучше сигнал.

SINR — соотношение сигнал-шум. Если значение этого параметра 0 dB — уровень сигнала равен уровню шума, если положительное — сигнал выше шума; при отрицательном значении — сигнал ниже шума.

Наиболее важен первый столбец — значение RSRP. Допустим, мы получили для целевой БC средний показатель около -90 дБи. При определении направления на БС использовали антенну Yagi с коэффициентом усиления (КУ) 12 дБи. Кабель снижения длиной 5 м «съедает» на затухании ещё порядка 1,5 дБи, добавим примерно столько же потерь на коннекторах — итого 3 дБи. Соответственно, дефолтный уровень сигнала в данном месте:

В результате монтажа новой антенны нам требуется гарантированно попасть хотя бы во вторую строку таблицы, в интервал от -90 до -80. В идеале — больше -80, первая строка. Если мы оставляем тот же кабель, нужна антенна с КУ не менее 18, лучше — от 20 (не забываем про погоду и естественное «плавание» сигнала). На выходе будет если не первая строка, то близко к ней: -99 + 20 — 2х1,5 = -82 дБи. Результат можно считать очень хорошим: при условии, что показатели RSRQ и SINR изменяются пропорционально RSRP (а обычно так и происходит), мы «вытаскиваем» из коннекта не менее 80% того, что он в принципе может дать. Предположим, что максимальная поддерживаемая скорость на данной БС 30 Мбит/с. Получаем 30 * 0,8 = 24 Мбит/с.

2.3. MIMO — не мимо, а в цель!

Выбор типа антенны когда-то был предметом суровых холиваров. На сегодняшний день вопрос можно считать закрытым: если дом расположен в зоне уверенного покрытия, и не обязательно настраиваться на конкретную БС, вполне достаточно простенькой широкополосной антенны, настроенной на базу с максимальным сигналом. В зоне же нестабильного приёма узконаправленная антенна MIMO — единственное адекватное решение.

Антенны MIMO принимают и передают информацию по двум каналам с разной поляризацией

Проверено на собственной шкуре: при одинаковом КУ панельная MIMO даёт минимум полуторную прибавку к скорости в сравнении с обычной «решёткой», да и собственно качество соединения заметно возрастает. Причём особенно это заметно на RSRP -90 дБи и ниже. Так, при -95 дБи ординарная Yagi с КУ 20 регулярно теряет сеть, а MIMO — вполне себе держит сигнал, обеспечивая комфортный сёрфинг и даже онлайн-видео почти без тормозов.

Единственное условие: для сборки MIMO требуется совместимый модем с двумя антенными разъёмами. Например, Huawei E3372/E3372h/8RSRP27F/M150-2 или ZTE MF831. Собственно, при обращении в фирму вам такой и предложат в составе комплекта. Хинт: модем разумнее брать разлоченный. Сегодня, положим, лучший сигнал у одного оператора. А год спустя, глядишь, другой развернёт БС в трёхстах метрах от вашей резиденции…

2.4. Выбор роутера

Единственное требование к роутеру — совместимость с 3G/4G и достаточно обширный список поддерживаемых модемов. Большинство современных моделей что Zyxel, что D-Link, TP-LINK или ASUS поддерживает большинство же современных (равно как и снятых с производства) модемов. Поэтому здесь определяющий фактор — бюджет и личные склонности. 

Хотя и тут возможны повороты сюжета. Так, у автора в купленной сборке оказался модем Huawei 3372, который сперва был залочен под оператора, а потом разлочен. В результате этих пертурбаций в нём заблокированы почти все АТ-команды. Вроде бы ерунда, Keenetic 4G III этот девайс видеть должен (в списке поддерживаемых на второй позиции), а вот не увидел! И переключить в режим modem only нечем, такая незадача. Воткнёшь в ноут — всё работает, в роутер — фигвам!

Повезло, что, шерстя интернеты, наткнулся на нестандартную прошивку для роутера. Решил, что терять уже нечего — и залил её в «кинетика». А оно возьми и сработай! Так до сих пор на ней и сижу, хотя и штатная прошивка, как выяснилось, уже исправлена. О других тонкостях настройки модемов и роутеров вы можете прочитать в статье «Интернет на даче: надёжный 3G/4G для всех устройств в сети».

Некоторые роутеры поддерживают резервирование канала. Для этого понадобятся дополнительный модем с «симкой» резервного оператора и, конечно, удвоенный комплект оборудования

2.5. Кабельные хитрости

Оставляем за кадром полностью ручную сборку — это удел избранных, и им обычно не нужно ничего объяснять. Вариант, который рассматриваем мы — покупка и монтаж готового комплекта. Но и здесь могут поджидать основательные рифы, способные разбить в щепки мечту о хорошем интернете. Один из главных — кабель.

Антенный коаксиал имеет серьёзный недостаток — затухание сигнала. Причём если для низких частот оно не фатально, то вот как раз для LTE может свести на нет все старания. Суммарные потери в конкретной сборке зависят от марки кабеля, его длины, частоты сигнала, количества соединений. Можно выбрать очень хороший коаксиал, но 10 метров его будут стоить дороже самой антенны. Сравнить коэффициенты затухания и цены можно в таблице. А вот искать решение придётся на месте.

Затухание сигнала в кабелях различных марок. Чем меньше значение — тем лучше. Источник: http://antex-e.ru

Первый вариант подсказывает логика. Если потери в кабеле неизбежны, их можно снизить, сделав кабель покороче. Положим, вы закрепили антенну на металлической штанге в трёх метрах над крышей. Кабель снижения берём марки 5D-FB, допустим, четыре метра. Потери минимальны, не более 2-2,5 дБи даже с учётом коннекторов. Заводим в дом, скажем, на второй этаж или в мансарду — и тут же, рядом с точкой входа, вешаем модем и роутер. А от него организовываем раздачу интернетов — хоть по Wi-Fi, хоть по витой паре, это уже не имеет значения. Результат: при антенне с КУ 20 дБи на выходе получаем усиление в 17-18 дБи, что более чем пристойно. В общем, запоминаем правило: чем короче кабель снижения — тем эффективнее сборка в целом.

А можно вообще без высокочастотного кабеля? Можно, но нужен другой кабель. Достаточно приобрести антенну со встроенным модемом.

В этом случае от неё идёт USB-шнур. Кабель нужной длины, как правило, можно заказать при покупке комплекта. Можно сделать его и самостоятельно с помощью переходников и куска UTP-кабеля (витой пары).

Десяти метров такого кабеля вполне достаточно, чтобы завести в дом и протянуть к роутеру, который размещён не на чердаке, а в удобном месте, и обеспечивает всех желающих качественным Wi-Fi. В моём случае это Zyxel Keenetic 4G III, накрывающий не только дом, но и фактически весь участок. И ещё метра два кабеля осталось свободно — что позволило этой весной сменить дислокацию антенны, когда у Tele2 накрылась одна из двух ближайших БС.

С помощью переходников можно сделать USB-кабель большой длины. Фото пользователя kefal

Единственный минус подобного решения — если потребуется менять симку, девайс придётся снимать с кронштейна/мачты и разбирать. Но такое всё-таки случается нечасто. А вот по части простоты монтажа и отсутствия головных болей с пайкой коннекторов этот вариант — один из лучших.

3. Место и способ монтажа

Учитывая всё предыдущее (и кое-что последующее), место, где вы будете монтировать антенну, должно отвечать следующим критериям:

• максимально возможная высота: чем выше вы поднимете девайс, тем лучше он будет ловить сигнал;
• минимально возможная длина кабеля снижения: чем он короче, тем меньше в нём потерь;
• прочность конструкции: панельная антенна или «тарелка» имеют нехилую парусность, и будет обидно, если аппарат сорвёт первым же штормовым порывом ветра.

Вроде бы довольно противоречиво, да? Не слишком — секрет в пропорциональном сочетании этих требований. Максимальная высота? Да, но ставить для этого отдельную мачту, мягко говоря, нецелесообразно, да и небезопасно (см. ниже). Минимальная длина кабеля? Выше говорилось: завели в дом — и тут же прикрутили на стенку роутер, не надо тащить на первый этаж в кабинет. Прочность… Я перестраховался — как видно из фотографии, антенна смонтирована под коньком крыши на кронштейне (весьма прочный, центнер выдерживает), и её от ветра почти со всех сторон прикрывает дом.

Важно! Монтаж кронштейна или стойки на высоте шести метров — это по всем нормам техники безопасности настоящие высотные работы. Если у вас нет хорошей лестницы нужной длины и/или монтажного/альпинистского пояса, который можно закрепить на крыше или стене дома, и он вас выдержит — трижды подумайте, прежде чем рисковать.

4. Грозные дни

Ограничения, накладываемые свойствами кабеля, разумеется, следует учитывать. Однако не стоит забывать о другой проблеме. Выводя антенну даже на 3-4 метра выше крыши, вы создаёте… вспомнили? правильно — отличный молниеотвод. Запросто может случиться так, что ваш усилитель интернета окажется самой высокой точкой в окрестностях. Рано или поздно он привлечёт внимание атмосферного электричества. Результаты поражают разнообразием (от сгоревшей электроники до сгоревшего дома), но они всегда плачевны. Как этого избежать?

Кардинальный вариант — установка полноценной молниезащиты. Только стоит это дело, как крыло от «Боинга». И выполнять его должны профессионалы. Альтернатива  — примитивные, но действенные народные методы.

Первый и главный: не выносите антенну слишком высоко. Это для интернета чем выше, тем лучше, для молнии — строго наоборот. Уезжая из дому даже на один день, выдерните кабель/модем из роутера, а сам роутер выключите. Да и вообще дом лучше обесточить, если он не стоит на охране, конечно. То же надо сделать, если вы сидите дома, а к нему приближается грозовой фронт. Особенно опасны локальные летние грозы — молнии во время них чаще лупят в землю, чем при «большой» грозе. Разряд при этом значительно слабее, но поверьте — его хватит с тысячекратным запасом, чтобы угробить всю бытовую технику в доме, а не только антенну, роутер и прочая. Даже если молния ударит не в антенну, а в дерево неподалёку, разряда вполне может хватить для убиения как минимум сборки усилителя сигнала и роутера. Поэтому смело выдираем кабель, отключаем автоматы на щитке — и ждём окончания грозы.

Итоги

Как говаривал один римский папа, если проблему можно решить деньгами, это не проблема, а статья расходов. Наша проблема — не столь уж весомая статья: в подавляющем большинстве случаев бюджет интернетизации не превышает 10-12 тысяч рублей, а зачастую и меньше. Так, в моём случае цена вопроса — 8000 рублей за комплект антенна+модем и 500 рублей за кронштейн; роутер, симка, лестница и шурупы куплены раньше и по другой статье. Смертельный номер на крыше и лестнице (разведка БС и монтаж антенны), так и быть, считаем бесплатным. Результат: при дефолтном уровне сигнала в районе дома от -108 до -114 дБи (что вообще отменяет интернет как таковой) получен уровень в районе -93 дБи, что позволяет не только статьи писать, но и кино смотреть.

Если вы решите делать все самостоятельно, имеет смысл кроме нашей статьи воспользоваться еще и опытом других пользователей 4PDA в соответствующей ветке форума.

Источник: 4pda.ru