четверг, 9 января 2014 г.

3G-интернет на 33 км в Родовом поместье


3G-интернет на 33 км
Один мой друг, большой поклонник идеи родовых поместий, примерно год назад стал обживать свой участок земли вдали от сел и городов. Построил деревянный дом, баню, организовал подсобное хозяйство. Обзавелся красавицей-женой, собакой модели «хаскоалабай» и кошкой Кусей. И все вроде хорошо, можно жить и развиваться, но здорово не хватает подключения к интернету — ездить каждый раз за 70км в город, чтобы почитать форумы по строительству, солнечной энергетике, садоводству да и просто пообщаться с друзьями онлайн стало неудобно и накладно.

С этой проблемой он обратился ко мне. Я приступил к решению задачи, уточнив вводные условия:

  • Из сотовых 3G-операторов голосовая связь работает только у Билайна, и то, если подойти к окошку. Ловится еще TELE2, но у него нет 3G;
  • Интернет через USB-модем у соседей загружает среднюю страницу по 10 минут;
  • Ближайший населенный пункт в 7км, ближайший «крупный» (28 тыс.человек) — в 30км;


Выбор оборудования

Из финансово-доступных технологий доступа в интернет был выбран 3G, так как LTE до нас еще не добрался, а CDMA EV-DO предлагает лишь один оператор, что резко сужает количество доступных базовых станций.
 Просмотрев ассортимент китайских и российских интернет-магазинов, я подобрал два комплекта.

Дешевый:

Китайская антенна — ~700р
  1. Модем Huawei E352 с антенным входом — 900р

Китайцы заявляют 25дБи усиления, но эта цифра вызывает скептицизм. Например, у того же «Антекса» аналогичная антенна имеет всего 17 паспортных дБи. Дешевый пятиметровый кабель отнимет еще не менее 3дБи. В итоге в лучшем случае 14дБи за 1600р.

С максимальным КУ:

Оффсетный рефлектор для спутникового сигнала Супрал, Ø=0,9м — 1280р

  1. Облучатель 3G AX-2000 OFFSET (паспортный КУ с рефлектором 0,9м не менее 23дБи) — 940р
  2. Кабель N-Male->SMA-Male 5D-FB 5м (-1,7дБи) — 625р
  3. Кабель-переходник для модема SMA-Male->CRC-9 — 300р
  4. Модем Huawei E352 с антенным входом — 900р

Общий КУ комплекта должен быть ~21-22дБи, общая стоимость — 4045р.
 Возможно, кто-то скажет, что разница между 14дБи и 22дБи всего-то 8 единиц, зачем столько переплачивать? Но напомню, что дБи — логарифмическая единица и +8дБи означают разницу мощности сигнала в 6,3 раза.

Поэтому мы решили остановиться на более дорогом, но более надежном варианте.


Подготовка

Получив заказанные кабели, облучатель и модем и купив в местном магазине рефлектор, мы прибыли на место и приступили к монтажу. Сборка антенны не вызвала никаких сложностей — главное не забывать два нюанса:

  • Облучатель устанавливается с соблюдением направления поляризации (отметка на корпусе должна быть вертикальной);
  • Для приема сигнала, распространяющегося параллельно земле, плоскость рефлектора должна быть наклонена вниз на оффсетный угол относительно вертикали. В нашем случае угол был равен ~20°;

В качестве приложения для мониторинга уровня сигнала я выбрал MDMA (Mobile Data Monitoring Application), как наиболее информативное из опробованных. Модем, конечно, был предварительно разблокирован в онлайн-приложении по способу с 4pda.

В моем воображении настройка антенны на БС представляла собой несложный и даже веселый процесс — ты смотришь на уровень сигнала в специальном приложении и отмечаешь наибольшее значение, пока напарник задорно крутит антенну по кругу. Затем антенна монтируется на стену с точной настройкой — и вуаля! окно в хранилище человеческих знаний (и фотографий c котиками) прорублено. Я даже не стал внимательно изучать карту покрытия 3G. И так настроим — раз плюнуть!


Хождение по граблям

Если описание наших злоключений вам наскучит, предлагаю перейти сразу к «Результатам».

Для начала мы решили опробовать грубую настройку — я за ноутом в доме, друг снаружи, на лестнице, держит антенну в руках и плавно вращает.

Но вот чудеса — без антенны модем показывал сигнал -97дБм, с антенной в лучшем случае удавалось нащупать -101дБм при почти постоянном фоне в -111дБм. Кроме того, то и дело происходили «замирания» сигнала, когда значения уровня или SNR (сигнал/шум) переставали меняться либо падали до -125дБм (меньшего числа модем показывать не может). Чтобы вернуть модем в чувство, его приходилось перезагружать. Также часто на одной и той же позиции уровень сигнала на первом проходе был один, на следующем проходе совсем другой. Все это очень замедляло работу. Иногда я проверял список доступных сетей: чаще всего был виден только TELE2, изредка — Beeline и Megafon.

Мы потратили несколько часов, пытаясь получить направление на БС, вращая рефлектор то с одной стороны дома, то с другой.
 Совершенно безрезультатно.

Пёс Балу совершенно утратил надежду, что гость усовестится и наконец с ним поиграет.

Я перепроверил все кабельные соединения и разъемы, промерил геометрию тарелки, попробовал снять облучатель и подвигать им, пытаясь нащупать «сбитый» фокус. Безрезультатно. Тогда мы решили попробовать определить направление сигнала из дома, надев антенну на палку, чтобы было проще поворачивать ее точно. На небе появились первые звездочки, а у нас все так же был только слабый, прыгающий туда-обратно сигнал, который не давал полезной информации для настройки на БС.
 Следующим шагом была установка антенны в комплектный кронштейн на стену дома — вдруг без стационарного крепления не хватает точности поворота? Сказано — сделано. Однако — вот сюрприз — результаты настройки ничем не отличались от всех прочих попыток. В отчаянии мы перенесли крепление на противоположную стену и повторили проход лучом по полукругу с тем же успехом.
 В унылом расположении духа и далеко заполночь мы легли спать.

Утро принесло новую идею — мы решили поднять тарелку над крышей дома на самодельной мачте. Так мы, во-первых, улучшим сигнал и, во-вторых, упростим точную настройку.

Общая длина мачты 8м.

После установки антенны я вернулся к ноутбуку. Еще раз окинул взглядом ставший родным интерфейс MDMA… И тут меня осенило! Ведь у меня был выбран Connection type: «3G Prefferred», то есть предпочтительный, а не эксклюзивный режим 3G!



Это же объясняет всё — и периодические «замирания», когда модем переключал режимы 3g/2g, и -97дБм сигнала без антенны (от TELE2) и прочие странности.

С включенным режимом «3G-Only» настройка пошла намного быстрее — модем реже «зависал», и фоновый уровень сигнала упал до нуля, так что разворот рефлектора в сторону 3G БС сразу давал скачок.

Однако даже с антенной над крышей максимум 3G-сигнала, который мы получили -109дБм, и это в направлении населенного пункта до которого всего 12км! Слабый результат для такого большого рефлектора.

Я уже печально представлял себе общение с «Антексом», попытку вернуть комплект на проверку по гарантии, думал о том, сколько времени и нервов это займет. И решил просто для того, чтобы убедиться, что сигнал отвратительный, подключиться к интернету. Удивительно, но подключение прошло моментально. А вот пинг уже не шел:

«Ничего удивительного», — подумал я, — «С таким-то сигналом». Но постойте-ка, если канал настолько нестабильный, как смогло разрешиться имя ya.ru? Проверяю другие имена — они тоже разрешаются. Открываю браузер и меня сразу направляет на страницу-заглушку Билайна, сообщающую о недостаточном балансе. Подключаю другую симкарту — и действительно, есть интернет! Speedtest.net показал скорость 2,19mbps входящего и 0,12mbps исходящего канала. Отлично, теперь нужна ювелирная настройка положения антенны.

Еще каких-то полчаса на крыше — и сигнал удалось поднять до -97дБм при SNR=-94!


Результаты

По сравнению с уровнем 3G-сигнала без антенны:


Модем в 1.5м от пола.
При помощи вынесенной на мачту антенны получилось добиться повышения уровня сигнала на 28дБм, или в 630 раз!


Антенна на высоте 7м.

Удалось обеспечить скорость ~5мбит/с downlink и ~1мбит/c uplink.

Но что самое забавное, просмотрев карту покрытия 3G у Билайна и позвонив к ним в техподдержку, я выяснил, что на самом деле мы подключились к БС в населенном пункте за33км от нас, а не 12, как думали сначала. Ближе у Билайна в том направлении просто нет секторов с 3G. Для такого расстояния полученное усиление сигнала я считаю хорошим. Правда, из-за расстояния проявился неприятный эффект «дыхания БС». При увеличении нагрузки на сектор, БС уменьшает радиус действия, из-за чего по вечерам интернет иногда «отваливается» на время.

Но в любом случае задача была выполнена — мои друзья получили вполне быстрый интернет. А я мог с чистой совестью поиграть наконец с Балу и собираться домой.

UPD: Кстати, спустя примерно неделю, мой друг донастроил антенну, чуть сильнее наклонив тарелку вниз. Он получил сигнал -95дБм, и ночью, в торрентах, интернет теперь разгоняется до невероятных 8-10мбит/с downstream. 
http://habrahabr.ru/post/206100/

Комментариев нет:

Отправить комментарий