20 марта 2014

Подключаем GPRS-интернет в деревне



Наступили теплые дни, впереди жаркое лето, да и майские праздники подбавили настроения. Все это не оставляет почти никакого желания проводить воскресные дни в углах непросторной городской квартиры, а хочется свободы, свежего деревенского воздуха, запаха сена, мокрой от росы травы и света мерцающих звезд, прошедшего тысячи световых лет и доносящегося до нас сквозь бездну неизведанной темной материи.

Привыкший к условиям современной цивилизации я уже не представляю долговременную жизнь без присутствия под рукой интернета, а в современных российских условиях его развития в провинциальной глубинке его доступность оставляет желать лучшего. Поэтому моей задачей стала реализация возможности получения широкополосного доступа к интернету там, где его нет.

(много картинок)

Загородный дом, в который я решил провести интернет, находится на расстоянии 100 км от областного центра г. Воронежа. И хотя по данным карты покрытия операторов Мегафон, Билайн, МТС связь должна присутствовать в этой точке и даже с элементами 3G –обычный телефон находит сигнал только в определенных заколдованных местах на огороде. В этой местности с довольно уверенным сигналом GSM присутствует только Теле2. Но так уж получилось, что Теле2 в нашем регионе не предоставляет безлимитных тарифов доступа в интернет, а лимитные тарифы в наше время уже не комильфо.

Я использовал давно приобретенный модем Мегафон Huawei E1550, разлоченный для использования с другими операторами связи.

Ниже приведен скриншот окна программы, входящей в комплект модема, на котором показан уровень сигнала 2G-сети Мегафон, принимаемого модемом, подключенным к ноутбуку в чистом огороде (-91 дБ, палочки сигнала EDGE отсутствуют).



Ниже приведен скриншот и показан уровень сигнала, принимаемого модемом, закинутым на дерево на высоту 2.85 м (-85 дБ, две палочки сигнала EDGE).



Таким образом, задача формализовалась, как необходимость установки оборудования, усиливающего GSM сигнал, для организации уверенного подключения в сетям вышеназванных операторов. После изучения вопроса о способах и методах улучшения качества связи решил остановиться на использовании зеркальной антенны для отражения и концентрации сигнала в области антенны GSM-модема.

В качестве такой антенны решил использовать параболическую офсетную (ассиметричную) антенну для приема спутникового сигнала Континент диаметром 0,66 м. Почему именно 0,66 м? Антенны диаметром 0,5 м имеют коэффициент усиления ~18 дБ, 0,6 м около 20 дБ, 0,9 м около 23 дБ. Устанавливать антенну диаметром от 0,8 м довольно хлопотное занятие (уже приходилось ставить антенну 0,8 м для Континента). Малая антенна диаметром 0,5 м посчитал имеет недостаточное усиление. Поэтому остановился на размере 0,6 м, но в магазине в наличии оказалась только 0,66 м. Таким образом, ориентировочный коэффициент усиления этой антенны должен быть около 21 дБ.

Далее выбор стоял между двумя вариантами – установить на антенну облучатель для приема GSM-сигнала и модифицировать GSM-модем, припаяв к нему переходник для подключения внешней антенны (как описано здесь), или же, разместить модем непосредственно на антенне без модификации.

Преимущества первого способа – лучшая грозозащита, штатное размещение компонентов приемного тракта, достаточная длина кабеля до компьютера для размещения антенны в любом удобном месте. К недостаткам можно отнести – увеличенную стоимость и необходимость модификации модема. Второй способ, отличается преимуществом – простотой использования, однако имеет важный недостаток – отсутствие грозозащиты, что может привести к выходу из строя как самого модема, так и usb-порта компьютера, а также ограничение на длину usb-кабеля.

Если закрыть глаза на грозозащиту и не использовать компьютер во время грозы с высокой вероятностью удара молнией, то второй способ перевешивает чашу весов и именно его я использовал для реализации идеи.
ПРЕДУПРЕЖДАЮ! При повторении конструкции риск удара молнии в модем и выведения его и связанного с ним оборудования из строя Вы берете на себя!

В качестве кабеля, соединяющего компьютер и модем использовал usb-удлинитель на 5 метров с ферритовым кольцом на конце.

Первоначально, я установил модем в стандартное крепление для облучателя на антенне. Но этот способ установки, почему-то, не принес каких-либо значительных изменений в качестве принимаемого сигнала. Пришлось долго экспериментировать для поиска наиболее удачного положения модема, относительно антенны, при котором отмечался хоть какой-то эффект усиления. Как оказалось, это не так уж просто. Расстояние от модема до поверхности антенны значительно влияет на усиление. Буквально 2-3 см дальше или ближе и разница в уровне принимаемого сигнала доходит до 10-15 дБ. Аналогично сильно влияет поворот плоскости модема относительно антенны. В итоге, было найдено положение, при котором более менее стабильно сохраняется усиление принимаемого сигнала.



Оно оказалось довольно странным для меня. Но, видимо, из-за того, что антенна представляет собой несимметричную вырезку из параболоида вращения, то фокус такой антенны расположен ниже геометрического центра антенны. Однако, лучший прием сигнала модемом отмечается когда он находится не в фокусе антенны, а ближе к ней на расстоянии примерно 10 см и его плоскость наклонена к антенне.



Для закрепления модема в таком положении я вырезал из пластиковой бутылки ее кусок со стороны горлышка и просверлив в антенне и горлышке отверстие, закрепил его на антенне. Проделав ножом в бутылке прорези для “носа” модема и usb-кабеля, закрепил можем скотчем на данной конструкции. По-хорошему, надо бы одеть эту конструкцию в полиэтиленовый мешок и герметично запаковать, чтобы капли дождя не попадали на модем.



Антенна была закреплена на стоящем рядом с домом дереве, со стороны комнаты, где находится компьютер.
В связи с тем, что комната находится с другой стороны здания, относительно направления на базовую станцию, а длина usb-кабеля не позволяет вынести ее на нужное место установки, пришлось ловить отраженный сигнал от стоящих напротив домов. К счастью, у соседнего дома напротив забор был сделан из металла и значительной длины (4-5 м), что позволило практически без потерь ловить отраженный от него сигнал.



По итогам испытаний, удалось добиться уровня принимаемого сигнала до -75 дБ и полных пяти палочек сигнала EDGE. Усиление относительно исходного сигнала составило 16 дБ (при максимальном для данной антенны 21 дБ), что вообщем-то неплохо.



При таком сигнале, модем уверенно держит связь, быстро подключается к интернету и практически не разрывает связь. Однако, скорость доступа просто поразила.



Средняя скорость получения составила около 40 кбит/сек. Максимальная повышалась до 150 кбит/сек в утренние часы, к вечеру падала до 20 кбит/сек. Пинг около 500 мс. В Мир танков не поиграешь :)

Итоги

Конечно, приведенный выше способ улучшения качества подключения к интернету дал свои результаты – вместо отсутствия интернета вовсе мы получили 40-50 кбит/сек безлимитного интернета. Однако, Теле2 без всяких премудростей в этой местности отдает все допустимые для EDGE 236 кбит/сек. О 3G мечтать и не приходится.


?

Комментарии 3

avatar
У меня на даче примерно такие же проблемы с интернетом, статья для меня очень актуальна, буду мастерить антенну, как у вас.
avatar
Очень полезная статья, на даче тем более все имеется, чтобы это осуществить, надо попробовать!
avatar
Спасибо за статью. Мы с мужем собираемся воспользоваться вашим советом, наконец-то на даче будет интернет!

Регистрация в один клик!


Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.