Как мобильный интернет уделал проводной. Сравнительное тестирование LTE Cat 4, 6, 12

Самоизоляция и последующая дистанционная работа всколыхнула интерес к мобильному интернету, а мне в комментариях или в личных сообщениях все чаще стали задавать вопросы по обустройству нормального доступа в сеть из частного сектора. Во время пандемии я обратил внимание, что нагрузка на сеть выросла не просто кратно, а невероятно: ранее свободная вышка Билайн выдавала до 40 Мбит/с на скачивание, а в конце апреля скорость упала до 1 Мбит/с. И где-то в мае родилась идея провести сравнительный тест роутеров разных категорий, которые поддерживают агрегацию каналов, а значит, позволят увеличить скорость сети даже при загруженной вышке. Теория и тесты под катом.

Немного теории

От чего зависит скорость передачи данных от базовой станции (БС) до абонента? Если убрать помехи, расстояние между абонентом и БС, нагрузку на БС и загрузку канала от самой БС до точки выхода в интернет, то остается только ширина канала, модуляция, частота передачи данных и количество этих каналов.

Начнем с частоты: LTE в России работает на частотах 450, 800, 900, 1800, 1900, 2100, 2300, 2500 и 2600 МГц. Если вспомнить физику, то там наглядно объяснялось, что более низкие частоты обладают лучшей проникающей способностью и затухают на большей дистанции. Поэтому в городе обычно используются высокие частоты с более плотным расположением БС, а за городом чаще используются низкие частоты, позволяющие ставить вышки реже. Также это зависит от того, какую частоту выделили оператору в текущем регионе.

Ширина канала: В России чаще всего встречается ширина канала в 5, 10 и 20 МГЦ, хотя ширина может быть от 1.4 до 20 МГц.

Модуляция: QPSK, 16QAM, 64 QAM и 256 QAM. Тут уже зависит от оператора связи. Углубляться в технические особенности не буду, но тут действует правило: чем выше по этому ранжиру модуляция – тем выше скорость.

Количество каналов: Принимающий радиомодуль может работать в режиме агрегации каналов, если это поддерживает оператор связи. К примеру, вышка отдает данные на частоте 1800 и 2600 МГц. Радиомодуль LTE Cat.4 сможет работать только с одной из этих частот. Модуль категории 6 сможет работать сразу с обеими частотами, суммируя скорость сразу с двух модулей. Устройство категории 12 будет работать сразу с тремя несущими: к примеру, с двумя на частоте 1800 МГЦ (1800+1800) и с одной на частоте 2600 МГц. Реальная скорость не будет х3, а будет зависеть лишь от загруженности БС и ширины канала в Интернет самой базовой станции. У меня встречались случаи при работе с Cat.6, когда работа с одним каналом давала скорость в 40 Мбит/с, а с двумя каналами 65-70 Мбит/с. Согласитесь, неплохая прибавка!

Идея теста

Именно так у меня появилась идея протестировать роутеры разных категорий для выяснения реальной картины, которая откроется обычному пользователю. Проблема заключается в том, чтобы брать роутеры одной серии или только с разными радиомодулями, так как роутеры разных производителей наверняка будут использовать разную начинку, которая может влиять на результаты измерений. Поэтому я пришел к идее тестировать всего одного производителя, но разных роутеров.

Вторым шагом стал выбор типа устройств для тестов: можно взять просто роутер и подключить к нему антенну через сборку кабелей, но практика показала, что пользователь хочет получить комбайн, в который достаточно вставить сим-карту и включить устройство в сеть. Так я пришел к идее тестировать моноблоки, то есть роутер и антенну в одном корпусе.

Третьим шагом я определился с производителем: у Zyxel самая большая линейка моноблоков с разными LTE категориями, поэтому выбор был просто очевиден.

Для теста я взял следующие роутеры: LTE 7240, LTE 7460 и LTE 7480.

Методика тестирования

Для того, чтобы оценить возможности роутеров, было решено провести немного «синтетический» тест и тест реальный. Синтетический тест заключался в том, что замеры скорости проводились на удалении порядка 200 метров от базовой станции в створе излучающей антенны, что позволяло получить лучший уровень сигнала. Подключение велось к вышкам Мегафон, так как они обеспечивали максимальную для этого места ширину канала в 20 МГц. Ну и тестировал роутеры я в двух регионах, где по карте покрытия оператор обещает скорость до 150 и до 300 Мбит/с соответственно. Реальный тест заключался в размещении роутера у меня на доме, где я тестировал прежние роутеры. Условия связи в этом режиме куда более сложные, так как расстояние до вышки составляет 8 км и нет прямой видимости, а на пути сигнала встречаются деревья. Итак, всего было три теста:

1. Расстояние до вышки ~200 м. Зона с максимальной заявленной скоростью 150 Мбит/с. Время тестирования 12-13 часов.

2. Расстояние до вышки ~200 м. Зона с максимальной заявленной скоростью 300 Мбит/с. Время тестирования 12-13 часов.

3. Расстояние до вышки ~8000 м. Нет прямой видимости. Зона с максимальной заявленной скоростью 150 Мбит/с. Время тестирования 12-13 часов.

Все тесты проводились с одной и той же сим-картой в будние дни. Время выбиралось в районе 12-13 часов, чтобы избежать утренних и вечерних пиковых нагрузок на БС. Тесты проводились несколько раз на два разных сервера при помощи сервиса Speedtest: Moscow Megafon и Moscow RETN. Скорость несколько различалась, так как серверы имеют разную загрузку. Пора приступать к тестам, но сначала внешнее описание и технические характеристики по каждому роутеру.

Zyxel LTE 7240-M403

Стартовый роутер из линейки всепогодных LTE устройств от Zyxel. Он может крепиться на стене дома при помощи специальной пластины, а может быть закреплен на трубе при помощи хомутов. Не имеет крепления с несколькими степенями свободы, поэтому стоит подготовить штангу для внешнего монтажа и более точного направления на БС. При малых размерах обладает хорошей антенной и простотой установки: sim-карта и Ethernet провод вставляются в корпус, а герметизирует это все специальная крышка. Роутер наделен Wi-Fi модулем, что дает возможность не только пользоваться доступом в Интернет по проводу, но и прилично накрыть беспроводным сигналом окружающую территорию. В роутер встроен модуль с поддержкой Cat.4 и максимальная скорость скачивания, достигнутая во время тестов, составила 105 Мбит/с - прекрасный результат для такого устройства. А вот при тестировании в реальных условиях, когда до базовой станции было более 8 км, удалось достичь максимальной скорости в 23,5 Мбит/с. Кто-то скажет, что это немного, но часто встречаются операторы оптоволоконных линий, которые хотят за 10 Мбит/с от 500 до 1200 рублей абонентской платы в месяц, а еще подключение будет стоить 10-40 тысяч рублей. Таким образом, мобильный интернет получается и дешевле, и гораздо проще в монтаже и подключении в любой точке. В целом, данный роутер позволит комфортно работать удаленно, а также наслаждаться просмотром видео и достаточно шустрым серфингом в сети. Если у вас уже есть готовая инфраструктура с IP камерами или системой видеонаблюдения, то достаточно добавить такой роутер, чтобы дистанционно мониторить свою систему безопасности.

Zyxel LTE7460-M608

Этот девайс является логическим развитием легендарного устройства Zyxel LTE 6100, который открыл эру LTE роутеров-моноблоков. Правда у прежней модели имелся внутренний блок, который располагался в помещении, а антенна с модемом была на улице. Устройство соответствует технологии LTE Cat.6, что подразумевает агрегацию двух несущих и увеличение входящей скорости, если это поддерживается базовой станцией. Установка sim-карты в роутер представляет из себя нетривиальное действие, потому что плата с инжектором находится глубоко внутри антенны и при монтаже на высоте есть все шансы выронить симку. Поэтому очень рекомендую установить карту внизу, а потом уже монтировать роутер на высоте. Так как это первое устройство-моноблок, которое появилось в линейке Zyxel, оно не оснащено Wi-Fi модулем, поэтому доступ в Интернет можно получить только по кабелю. При этом возникает свобода выбора Wi-Fi точки, которая будет установлена в доме. Также Zyxel LTE7460 легко интегрируется в уже имеющуюся инфраструктуру и может работать в режиме моста. Что касается скоростных характеристик, то роутер в тестах смог продемонстрировать солидные 137 Мбит/с на скачивание - не каждый проводной провайдер выдает такую скорость по кабелю. Максимальная скорость отдачи в том же тесте составила более 39 Мбит/с, что приближается к теоретическому порогу отдачи от клиента в сеть. Что касается реального испытания на большой дистанции, то роутер также чувствовал себя уверенно и позволил качать со скоростью до 31 Мбит/с, а отдавать данные на скорости более 7 Мбит/с. В случае проживания за городом и отсутствия возможности подключения к проводным сетям, такой скорости вполне достаточно для нужд целой семьи - обучения, развлечений и работы.

Zyxel LTE7480-M804

Наконец дошла очередь до топовой модели в линейке роутеров-моноблоков в этом тесте. Zyxel LTE7480 поддерживает технологию LTE Cat.12 и способен работать сразу с тремя несущими. Возможные комбинации режимов агрегации представлены в таблице с ТТХ, а я скажу просто - это действительно работает! Максимальная скорость, достигнутая во время тестирования, составляла более 172 Мбит/с! Чтобы понимать порядок цифр - это порядка 21 Мбайт/с. То есть фильм в 3 Гигабайта при такой скорости скачается за 142 секунды! За это время даже чайник не закипит, а фильм в хорошем качестве уже будет на диске компьютера. Тут надо понимать, что скорость будет зависеть от загруженности базовой станции и пропускной способности канала, которая подведена к этой БС. Думаю, что ночью, когда абоненты меньше нагружают сеть, на испытуемой вышке я смог бы получить еще большую скорость. Теперь перейду от восхищения к описанию и минусам. Производитель прислушался к пользователям и сделал более комфортный монтаж, а также интеграцию sim-карты: теперь она находится не в глубине корпуса, а на торце - под защитной крышкой. Кронштейн крепления позволяет установить роутер как на стене дома, так и на выносной штанге и точно отъюстировать антенну на БС- угол поворота по горизонтали и вертикали составляет 180 градусов. Девайс также оснащен Wi-Fi модулем и помимо передачи данных по проводу, может обеспечить мобильные устройства интернетом по беспроводному каналу. Во время теста было заметно, что исходящая скорость была ниже, чем у других моделей и я предполагаю, что связано это с двумя моментами: сыроватая прошивка или плотное расположение 4 антенн в компактном корпусе: габариты у Zyxel LTE7480 такие же, как у Zyxel LTE7460, а антенн вдвое больше. Я связался с производителем, и они подтвердили мои предположения - все же найти такие условия связи, как были у меня, с удаленностью от БС в 8 км, непросто.

Итоги

Подводя итоги, надо обратиться к таблице замеров скорости. Из нее следует, что даже находясь в одной точке, можно получить разные скорости, поскольку серверы могут быть нагружены в большей или меньшей степени. Кроме того, влияет нагрузка на базовую станцию. Замеры скорости также демонстрируют, что на большой дистанции, порядка 8.5 км, вряд ли будет работать агрегация каналов (или это моя БС просто не поддерживает агрегацию) и на первый план выходит усиление встроенных антенн. Если же вы находитесь от базовой станции в непосредственной близости или в пределах прямой видимости, то имеет смысл приобретать устройства с поддержкой технологии Cat.6 или Cat.12. Если вы располагаете суммой на покупку роутера Zyxel LTE7460, то вполне имеет смысл немного увеличить бюджет, чтобы взять роутер Zyxel LTE7480 с поддержкой Cat.12 и встроенным Wi-Fi модулем. Если же до БС далеко, но у вас есть вся инфраструктура в доме и не хватает только точки выхода в Интернет, то можно взять среднее устройство из линейки. Тем же, кто нетребователен к скорости выхода в сеть и хочет сэкономить, стоит посмотреть в сторону Zyxel LTE 7240 - эта стартовая модель компактна, проста в установке и способна обеспечить комфортный уровень серфинга в сети.