Интернет на даче

Предположим, что садовый участок располагается в небольшом, до 100 домов, садоводстве, где-нибудь в Ленинградской области, на Карельском перешейке. В плотном окружении сосновых лесов. Попробуем оценить ожидаемый уровень сигнала на приеме LTE/WiFi роутером, установленным в доме на участке.

Сразу можно сказать, что вряд ли садоводство будет обслуживаться выделенной сотой — слишком уж там мало пользователей LTE сети, да и те, кто есть — не все платят ежегодные членские взносы

И принятые в прошлом году специальные условия (решение ГКРЧ №21-59 от 2 августа 2021г) продолжения использования радиочастот для стандарта LTE, предписывающие операторам оказывать услуги связи в населенных пунктах, где проживают более 1000 человек, тут не применимы.
Но пусть нам повезло, и в 6 км от участка проходит автомобильная трасса, вдоль которой уже установлены вышки базовых станций, работающие в диапазоне B3 (FDD, downlink 1805– 1880 МГц).
Примем ослабление сигнала, вызванное прохождением радиотрассы через лесной массив, равным 29 дБ (согласно рек. МСЭ-R P.833-5). Потери в свободном пространстве можно оценить по формуле:

где λ – длина волны, r – длина трассы. Для наших условий это составит -113 дБ. Добавим еще 10 дБ потерь на случай ухудшений условий распространения радиосигнала, например – ветер и/или дождь. Тогда суммарное ослабление сигнала будет -113-29-10 = -152 дБ.

При мощности передатчика базовой станции 20 Вт и 6 дБ усиления антенны, мощность на стороне приемника - роутера составит 43 дБм + 6 дБ – 152 дБ = -103 дБм. Тогда как согласно 3GPP стандарту TS 36.101 эталонная чувствительность для оборудования пользователя определяется как -94 дБм. Очевидно, что принимаемый уровень сигнала не достаточен для поддержания надежной связи, что подтверждается практически. В описанных условиях вариантов улучшить прием не так много, рассмотрим эти варианты.

Во-первых, нужно использовать внешнюю направленную антенну, например, антенна с коэффициентом усиления G=13 дБ, направленная в сторону вышки, позволит компенсировать недостаточный уровень сигнала. Этот коэффициент показывает во сколько раз излучаемая/принимаемая мощность больше по сравнению с воображаемой, не направленной и не имеющей потерь антенной. Оставим за скобками вопрос законности применения антенны с усилением более 0 дБ абонентской станцией, коей является LTE роутер. Коллеги, более знакомые с нормами ГКРЧ, могут дать свои комментарии в ответ на этот вопрос.

Во-вторых, следует использовать возможности MIMO антенны. Распространённые модели LTE роутеров имеют два порта, позволяющие подключить два антенных элемента. Можно ожидать дополнительные 3дБ усиления за счет разнесенного приема (diversity gain).

Кстати, ведя разговор о распространении сигнала в лесном окружении, нужно упомянуть, что на частотах ниже 1 ГГц (полоса B20) вертикально поляризованные сигналы испытывают большее ослабление из-за рассеивания от вертикально расположенных стволов деревьев. Это необходимо учитывать при направлении антенны.

В-третьих, следует отметить, что для подключения антенны к роутеру желательно использовать коаксиальный кабель с минимальными потерями, так как каждый децибел находится на счету. Например, кабель RG-58 имеет затухание 55 дБ/100м и применение отрезка кабеля длиной 10 м приведет к дополнительным 5.5 дБ потерям, в то время как кабель типа 5D-FB с затуханием 30 дБ/100м уменьшит потери до 3 дБ.

В-четвертых, можно попробовать уменьшить потери сигнала при проходе через лесистую местность, подняв антенну выше, и обеспечив по возможности прямую видимость антенны базовой станции. Однако тут могут возникнуть технические трудности, связанные с установкой антенной мачты высотой более 10 м на садовом участке. Значительно проще (но не столь эффективно) будет использовать крепление антенны кронштейном к стене дома.

При настройке антенны в первую очередь необходимо ориентироваться на уровень сигнала RSSI. Приведем пример измерения RSSI при помощи внутренних средств роутера в условиях садоводства при работе на встроенные антенны (G=4 дБ):

И при работе на внешнюю антенну (G=13 дБ, 5м кабеля 5D-FB):

Заметна прибавка 10 дБ в уровне сигнала, что в данной ситуации оказалось достаточно. Подробнее об измерениях RSSI, RSRP и RSRQ мы расскажем в отдельной заметке.

В заключение хотим напомнить, что перебои электричества за городом – не редкость. Довольно неприятно остаться без интернета во время важной онлайн встречи. Тем более, когда вы же и ведёте эту встречу :)

Поэтому крайне рекомендуем подключать дачный роутер к источнику бесперебойного питания. Не помешает и наличие резервного бензинового генератора, на случай длительных аварий на электросети.

Ну а пока снег еще полностью не растаял – время выращивать рассаду.