Железо,  Статьи

Обеспечение надежного интернет-соединения через оператора мобильной связи

В городских условиях проблем с обеспечением интернет-соединения обычно не возникает. Пользователь может выбрать между конкурирующими между собой провайдерами интернета, предоставляющими к нему доступ по проводам, оптоволоконному кабелю, через оператора мобильной связи, либо другими способами.

На удалении от населенных пунктов единственными приемлемым способом подключения к интернету является использование мобильной связи. К сожалению, на большом удалении от цивилизации, возникают проблемы не только с интернет -соединением, но и с подключением к мобильной сети. Это связано с особенностями распространения радиосигнала от вышек сотовой связи, который не может огибать препятствия и затухает пропорционально квадрату расстояния от источника излучения.

Обычно устойчивая мобильная связь возможна на расстоянии до 10-15 километров от базовой станции. В гористой местности, в лесу, во время дождя это расстояние уменьшается. При удалении от вышки соединение с оператором мобильной связи становится неустойчивым, а при неблагоприятных условиях (увеличении уровня помех или затухания из-за погодных условий) может и вовсе пропадать. При значительном удалении от антенны GSM-оператора (более 20 км) сигнал становится настолько малым, что в обычных условиях связь вообще не может быть установлена.

Как обеспечить хорошее интернет соединение в местности, удаленной от сотовых станций?

Надежную связь на большом расстоянии от вышки можно обеспечить, используя хорошую внешнюю антенну, направленную на вышку мобильного оператора. Такая антенна должна иметь коэффициент усиления, обеспечивающий приемлемый уровень сигнала в точке приема, иметь невысокую парусность и невысокую цену.

Кроме того, нужно создать условия для того, чтобы обеспечить минимальное затухание сигнала на отрезке между антенной и модемом (максимально снизить потери в коаксиальном кабеле, отходящем от антенны).

При обеспечении этих условий можно добиться значительного увеличения расстояния от вышки мобильной связи, на котором будет работать мобильный интернет.

На каком максимальном расстоянии можно обеспечить мобильную связь и интернет?

Максимальное расстояние, на котором возможна работа с оператором мобильной связи ограничивается не только возможностями антенны и оконечного оборудования, использующегося потребителем, но и допустимой задержкой сигнала в радиоканале (время, за которое мобильный телефон должен ответить соте). При значительном увеличении этой задержки оборудование оператора мобильной связи будет сбрасывать соединение.

Например, при связи в диапазоне GSM900 (частоты базовой станции U: 935.2 — 959.8 МГц, мобильного телефона L: 890.2 — 914.8 МГц) обычно задействуется технология временного уплотнения TDMA с тайм-слотом, что ограничивает дальность связи величиной 35 км.

При использовании стандарта CDMA-связи максимальная дальность связи больше, чем у GSM-стандарта, но также ограничена.

Максимальное теоретически допустимое расстояние связи прямой видимости рассчитывается по формуле:

где: Рr – принятая мощность, Вт; Рt – мощность передатчика; λ = с / f – длинна волны, м; с = 3 ∙ 108 м/с – скорость распространения света; Gt и Gr — коэффициенты усиления передающей и приемной антенн.

На дальность связи влияют ограничения в мощности мобильных устройств, влияние помех, рельефа местности, рассеивания, отражения и других факторов. Чем выше рабочая частота, тем больше ее поглощение:

Зависимость поглощающей способности земной атмосферы от частоты сигнала:

В дождливую погоду, при тумане поглощение радиоволн усиливается:

Дальность связи при прямом распространении радиоволн в диапазоне частот 150-3000 МГц в городских условиях (модель Окамура):

При желании, можно увеличить дальность GSM-связи, например, путем установки репитеров между базовой станцией и потребителем, но это требует значительных вложений и работы.

В сельской местности на дальность связи благоприятно влияет меньший уровень помех, что позволяет увеличить расстояние уверенной связи благодаря применению направленных антенн и чувствительного приемного оборудования. В связи с этим на открытой местности операторам связи не нужно устанавливать много вышек.

Примерная зона покрытия сотами мобильной связи в зависимости от частоты и местности:

Рассмотрим подробнее последовательность практических действий, позволяющих обеспечить надежное интернет соединение в сельской местности, при значительном удалении от вышки оператора сотовой связи.

Пошаговое руководство по подключению мобильного интернета на значительном удалении от вышек связи

Чтобы обеспечить надежный доступ к мобильному интернету нужно:

  1. Узнать, где находится ближайшая вышка оператора сотовой связи, в каком диапазоне частот и какой поляризацией она работает. Определить уровень сигнала в точке приема.

Для этого можно использовать специальное приложение для смартфона, например, «Сотовые Вышки, Локатор» или NetMonitor.

  1. Подобрать антенну, обеспечивающую достаточный уровень сигнала в точке приема (от -79 до -65 дБм). Наибольшую эффективность имеют MIMO-параболические антенны. При достаточно высоком уровне сигнала в точке приема можно использовать дешевые антенны типа волновой канал (Yagi).
  2. Приобрести:
  • направленную антенну с нужным коэффициентом усиления для частот, на которых работает базовая станция;

MIMO 3G/4G-антенна на диапазон частот 1700-2700 МГц с коэффициентом усиления в 24 децибела (в 15.84 раз):

  • коаксиальный кабель с наименьшим затуханием с длиной, достаточной для соединения с радиомодемом;
  • роутер с радиомодемом, совместимый со стандартом мобильной связи, использующемся на ближайшей вышке. Если есть выбор между стандартами 3G и 4G, лучше ориентироваться на последний, так как он обеспечивает более высокую скорость. Кроме того, со временем операторы мобильной связи будут демонтировать 3G-оборудование из-за устаревания;

  • роутер для разводки интернета по дому;
  • инструменты и материалы для монтажа антенной мачты, прокладки кабелей, разводки сети по загородному дому.

При желании можно использовать и готовые комплекты, включающие антенну, модем и роутер универсальные конструкции, например, 3G/4G-роутер MikroTik LHG LTE (SXT LTE).

  1. Смонтировать антенну на мачту с подключенным к ней коаксиальным кабелем.
  2. Соединить коаксиальный отвод с радиомодемом-роутером, который желательно установить как можно ближе к антенне — на ее мачте. Это нужно для уменьшения затухания сигнала в кабеле. В связи с этим он должен иметь влаго- и теплозащищенный корпус.
  3. Соединить внешний роутер с помощью разъема RJ-45 с сетевым кабелем, проверить работоспособность соединения. При соединении использовать FTP-кабель с металлической экранирующей оплеткой, что обеспечит не только защиту от помех, но и уменьшит вероятность физических повреждений из-за тяжелых погодных условий.
  4. Установить антенну с внешним роутером (с подключенными коаксиальным и сетевым кабелями) на мачту, обеспечить надежное закрепление мачты на опоре и сориентировать ее в направлении вышки мобильной связи.

  1. Завести сетевой кабель в дом, подключить его к внутреннему роутеру и развести интернет по точкам доступа.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

English English Русский Русский