Написать настоящую статью меня сподвиг процесс поиска оптимального решения для организации подключения к глобальной сети Интернет двух подразделений в моей компании. Одно находится за городом, второе размещается в городском бизнес-центре. За городом не так велик выбор вариантов по подключению к Интернет, как правило, он ограничивается либо мобильной сетью, либо оптикой. Последняя, конечно, является наилучшим выбором, но подключение по оптике в сельской местности относительно недорого только для физических лиц. Юридические лица платят в разы больше. В городских условиях ситуация не лучше. Горожане избалованы недорогим и быстрым подключением к Интернет в домашних условиях, где в каждом жилом доме «сидят» сразу по несколько провайдеров и конкуренция заставляет их придерживать внутреннюю жадность. В бизнес-центрах все иначе. Тут есть монополист по предложению доступа в Интернет. И отыгрывается он на «юриках» по полной программе. Низкоскоростное соединение обойдется компании в сумму заведомо большую, чем самый полный безлимит в многоквартирных домах по соседству. И все это без каких-либо гарантий постоянной работоспособности или стабильной пропускной способности. В конечном итоге, наступает острая фаза амфибиотропной асфиксии и желание платить многие тысячи жадному монополисту пропадает начисто, а пытливый ум начинает изыскивать альтернативные варианты. Ниже попробуем разобраться в альтернативах, на бытовом, понятном даже главбуху, уровне.

Спутниковый интернет

В эпоху, когда космические корабли бороздят просторы вселенной, возникает здравая мысль, а почему бы не взять, и не воспользоваться спутниковым интернетом? Мысль действительно здравая. Ведь спутники спокойно добивают туда, куда остальные провайдеры не могут добраться в силу физически удаленного местоположения. Но… Но спутники бывают разные.

Традиционный спутниковый интернет действительно может быть принят практически везде на земном шаре. Его обеспечивают спутники, находящиеся на высоте в тысячи и десятки тысяч километров над поверхностью планеты (геостационарные спутники «висят» на высоте в примерно 35.000 километров). Благодаря такой высоте спутники способны покрывать своим сигналом огромные территории. Собственно, именно такой спутниковой связью пользуются в удаленных точках земного шара, например, в океане.

Но у спутникового подключения есть определенные и весьма существенные недостатки. Во-первых, это очень низкая скорость передачи данных. Электронную почту отправить ее хватит, а вот загрузить страничку современного популярного сайта может и не получиться. Во-вторых, катастрофически высокая латентность (это то, что называют latency и то, что измеряют при помощи команды ping, иначе латентность — это время, которое требуется для передачи пакета от вас к удаленному серверу и обратно). Допустим вы абонент и отправляете пакет данных через геостационарный спутник. Сигнал распространяется со скоростью света. Так вот сигналу необходимо преодолеть расстояние в более чем 70000 километров (сначала от абонента до спутника, затем от спутника для центра коммутации). На это у него уйдет порядка 233 миллисекунды, а еще добавить задержки на обработку пакетов, дополнительное расстояние от центра спутниковой коммутации и до сервера в Интернет, а потом обратный маршрут. Получаются секунды, что очень много. В-третьих, спутниковая связь сама по себе дорогостоящее удовольствие, позволить которое себе могут далеко не все.

Небольшое отступление по поводу важности лейтенси она же латентность, она же задержка сигнала, она же RTR или Round Trip Time. Данный параметр для одних видов использования критически важен, а для других нет. Находясь посреди тундры или в центре Тихого океана, обычно абсолютно все равно, что странички открываются по несколько минут. Они хотя бы открываются и не важно, что реакция на ваши команды просто чудовищно медленная. А вот в компьютерных играх все иначе. Лейтенси свыше 50-80 миллисекунд уже может приводить к неадекватному поведению игрового механизма в активных компьютерных играх. По этой причине, крупные провайдеры организуют региональные игровые серверы, располагающиеся в непосредственной близости к основным массам игроков (например, в США, в Европе, Азии или более точечно по крупным городам). Для комфортного общения голосом через Интернет лейтенси должна быть не более 100-150 миллисекунд. Есть еще так называемое отклонение от средней лейтенси (джиттер/jitter), который аналогично не должен быть большим. Но есть потребители, которые требуют самой низкой доступной лейтенси. Это высокочастотные трейдеры на биржах (HFT). Эти ребята требуют не миллисекундные задержки, ни микросекундные задержки, а измеряют наносекундные задержки. Свет за одну наносекунду в оптическом кабеле успевает пролететь расстояние практически в 30 сантиметров. 3 метра это уже целых 10 наносекунд. А HFT стараются опередить всех остальных по получению рыночной информации и по передаче приказов на биржу. По этой причине HFT стараются установить свое оборудование в непосредственной физической близости к шлюзу обмена данными биржи, речь зачастую идет об установке оборудования в соседних стойках, в том же машинном зале, на том же этаже или выше/ниже этажом. HFT всеми правдами и неправдами предпочитают использовать самый короткий «шнурок» из возможных. Кстати, в кинофильме "The Hummingbird project" весь сюжет строится на прокладке оптоволоконной линии связи по геометрической прямой по поверхности планеты соединяющей две биржи расположенные на разных побережьях США. Суть прокладки оптики по прямой линии – уменьшить ее длину, а соответственно уменьшить задержки при передаче информации, позволить обмениваться данными быстрее, чем по традиционным коммутируемым каналам связи. Кстати, в фильме команда проекта проиграла, так как другая команда успела соорудить линию передачи на основе микроволновых передатчиков. А суть их проигрыша заключается в том, что свет двигается в оптоволокне медленнее, чем радиоволна в воздухе (напомню, что скорость распространения электромагнитного излучения зависит от среды, в которой он движется).

Чтобы решить как-то проблему со стоимостью спутникового интернета, а заодно несколько ускорить его, некоторые компании предлагали, а вероятно и сейчас предлагают, гибридный вариант подключения. Как правило, обычный пользователь потребляет канал Интернет несимметрично. Он много «скачивает» и мало «закачивает». Поэтому была придумана система, когда «закачка», а именно команды на открытие той или иной странички, отправляются наземным способом, например, по мобильной сети или через dial-up, а вот ответы серверов, картинки и видеофайлы отправляются пользователю через обычный широковещательный спутник (с которого помимо всего прочего еще и транслируют телеканалы). Данные к потребителю идут общим потоком, а абонентское устройство выдергивает данные «своего» пользователя. Система рабочая, но, как и чистый спутниковый интернет узкоспециализирована.

Есть ли будущее у спутникового интернета? Разумеется, есть. В настоящее время проекты по созданию низкоорбитальных (от нескольких сотен до тысячи с небольшим километров) уже реализуются (StarLink, OneWeb, «Гонец», «Сфера» и прочие). Особенностью таких систем — небольшая высота спутников над поверхностью планеты. Что существенно уменьшает задержки в передачи пакетов, увеличивает скорость передачи данных (расстояние меньше, сигнал сильнее). Но зарубежные системы недоступны на территории России (так как ставят под угрозу национальную безопасность, если вдруг пользователь такой системы будет смотреть запрещенные сайты), а российские не ориентированы на массового пользователя, от того дороги. Кстати, несколько лет тому назад прорабатывались варианты покрытия глобальной сетью планеты с помощью не спутников, а стратостатов. Но, похоже, что проект так и остался лишь задумкой.

Подключиться к «физику» по Wi-Fi

Кроме спутника можно рассмотреть еще один экзотический вариант подключения к интернету без проводов и по ценам существенно ниже, чем предлагают провайдеры организациям. Если точка подключения окружена частным сектором, то вполне возможно подключиться к каналу интернет, установленному в жилище физического лица. Даже самые скоростные тарифы у «физика» будут обходиться дешевле, чем совсем чахлые для «юрика». Остается только вопрос, как обеспечить доступ к этой сети, без прокладки кабеля. Дальность стабильного приема обычного Wi-Fi роутера в чистом поле на частоте 2.4 Ггц порядка 100 метров. Но ни о какой скорости тут упоминать не приходится, лишь бы соединение было.

Из такой ситуации можно найти выход, если использовать направленные Wi-Fi антенны с высоким коэффициентом усиления и Wi-Fi роутеры со съемными антеннами. Предпочтение лучше давать устройствам с современными протоколами Wi-Fi связи, поддержкой MIMO. На большой дальности, вероятно, преимущества у технологии 5 ГГц не будет. Поэтому ориентироваться стоит в первую очередь на диапазон 2.4 ГГц. Функция Beam Forming или аналогичная, позволяющая «фокусировать» излучение антенн в нужном направлении, работать с направленными антеннами не будет.

Поскольку длина кабеля к антенне от роутера может свести на нет все функции усиления сигнала, то он не должен быть очень длинным. Оптимальная длина не более полуметра. Однако, есть внешние направленные антенны для Wi-Fi с возможностью установки роутера внутри корпуса. В этом случае длина антенного кабеля будет минимальной.

При подключении по Wi-Fi следует учитывать, что в ненастную погоду, сильный дождь или снег, качество приема сигнала будет ухудшаться. Впрочем, это все справедливо для любого подключения к Интернет по радиоканалу.

Мобильная связь

Если спутник — это либо дорого, либо недоступно, а «физиков» с Wi-Fi в округе нет, то остается последний вариант — мобильная связь. Хорошо, что мобильные операторы находятся в ситуации определенной конкуренции, хотя и близкой к олигополии с признаками картеля, и просто вынуждены развиваться, чтобы остаться на плаву. Поэтому сотовые сети в России относительно современны и способны обеспечивать достаточный уровень сервиса. Казалось бы, покупай модем у сотового оператора и вперед. Но не все так просто.

USB-модемы от сотовых операторов

Купить такой модем в любом салоне сотовой связи не составит труда. Они относительно недороги, подключаются в USB-порт компьютера или современного роутера. И если верить рекламе, то могут обеспечить сумасшедшие скорости подключения.

Ха, не тут-то было. Начну из далека.

Привязка к оператору

Те модемы, что можно приобрести в фирменных салонах сотовых операторов, являются «залоченными» под оператора. Другими словами, модем от «Мегафона» не будет работать с симкой от «МТС» и наоборот. Раньше умельцы могли заменить прошивку на устройстве и модем мог работать с сим-картами любых операторов. Но с течением времени производители модемов все сильнее и сильнее усложняли жизнь владельцам операторских USB-модемов, вплоть до полной невозможности перепрошивки последних моделей. Что в этом случае делать? Покупать не привязанный к оператору модем в обычном магазине электроники.

Низкая скорость

Хорошо, я купил модем, установил сим-карту, подключил к компьютеру включаю измерение скорости через speedtest.net и удивляюсь. USB-модем дает скорость скачивания 10 Мбит/с, а рядом лежащий телефон подключенный к тому же оператору дает целых 80 Мбит. Хотя реклама и надписи на коробке обещали скорости до 150 Мбит/с. Парадокс? Не совсем. Дело в том, что сотовые операторы, по каким-то только им одним ведомым причинам продают устройства с уже морально устаревшими характеристиками. USB-модемы операторов как правило имеют характеристику LTE Cat.4, что обеспечивает максимальную скорость скачивания в 150 Мбит/с. Это при прямой видимости сотовой вышки и отсутствии на ней других абонентов.

Что такое LTE Cat?

LTE Cat это категория устройства поддерживающее работу в стандартах 4G. Чем ниже категория, тем меньше максимальная скорость передачи данных (а реальная существенно ниже максимальной). В отличии от модемов для операторов сотовой связи, в мобильных телефонах, особенно во «флагманах», производители стараются переплюнуть друг и друга и внедряют в свои устройства самые совершенные модемы, обеспечивающие максимальную скорость передачи.

Категории LTE

Итак, USB-модемы обычно относятся к категории Cat.4 (до 150 Мбит/с), а современные мобильные телефоны к Cat.20 (до 2000 Мбит/с) или Cat.21. За счет чего обеспечивается такой прирост скорости? Он происходит за счет использования более совершенных алгоритмов передачи сигнала между модемом телефона и базовой станцией сотового оператора, это раз. За счет использования технологии MIMO (совместно используется несколько антенн, а не одна), это два. За счет использования агрегации частот, это три.

Что такое агрегация частот?

Если взять обычную радиолу и настроить ее на музыкальную радиостанцию, то можно наслаждаться музыкой целый день напролет. Но, что если к музыке хочется слушать еще и новости? Один радиоприемник нельзя настроить сразу на две радиостанции, на две частоты. Если хочется слушать и музыку, и новости, то нужно взять два радиоприемника. Именно так и поступают модемы в смартфонах. Современный смартфон может одновременно подключиться к нескольким частотам одного оператора, объединить их в один канал и обеспечить существенный прирост в скорости. Разумеется, что и абонентское устройство (смартфон) и операторское (базовая станция) должны поддерживать одни и те же стандарты, быть совместимыми.

Местоположение модема

Допустим, скорость в 10 Мбит/с вас вполне устраивает, вы купили операторский модем, сим-карту и теперь хочется не только использовать подключение только одного ноутбука, но и раздавать связь по Wi-Fi для всех своих устройств в округе. Для этого USB-модем можно нужно подключить к роутеру с поддержкой USB-модемов. При выборе роутера, необходимо быть уверенным, что он действительно будет работать с данной моделью USB-модема. Очень новые или очень редкие модемы могут поддерживаться ограничено или вообще не работать с конкретным роутером. Да, существуют стандарты, но на то они и стандарты, чтобы их нарушать.

Вернемся к местоположению USB-модема. Его желательно расположить как можно ближе к окну со стороны базовой станции или вообще за пределами помещения. А Wi-Fi роутеры обычно размещают в центре помещения, чтобы обеспечить прием Wi-Fi сигнала во всех, даже самых удаленных закутках. Но ведь USB-модем должен быть подключен к Wi-Fi роутеру. Можно ли взять USB-кабель подлиннее?

USB-кабель и питание

В теории можно. Но на практике даже хорошие кабели длиннее 1.5-2 метров могут привести либо к полной неработоспособности модема, либо к снижению скорости передачи данных. Проблем тут две. USB как шина и протокол не предназначены для передачи данных на сколько-нибудь большие расстояния, на большой длине USB-кабеля будет происходить неизбежное понижение скорости работы. До определенного предела оно не будет влиять на общую производительность, а вот дальше…

Низковольтное питание очень чувствительно к сечению (чем больше, тем лучше) и длине проводников в кабеле (чем короче, тем лучше). На длинном и тонком кабеле есть риск не получить необходимое рабочее напряжение на модеме. Тут действует такое правило: брать кабеля диаметром поболее, длинной поменее. Вторая проблема заключается в мощности питания на портах USB. Модем, подключаемый в USB-порт, может кушать больше, чем порт может выдать. Если потребление превышает возможности порта, то он может либо вообще отключиться, либо понизить питание. В обоих случаях USB-модем «отвалится». В роутерах, рассчитанных на работу с USB-модемами у заслуживающих доверие производителей, USB-порты обеспечивают достаточную мощность для работы USB-модема. Но в некоторых случаях будет не лишним подстраховаться и подать на модем дополнительное питание. Достаточно взять USB-хаб с внешним питанием и подключить модем в хаб, а хаб соединить длинным кабелем с роутером. Либо можно взять обычный USB-зарядник для телефона, кабель USB системы «папа-папа» (Type A), USB-хаб. Схема подключения используются аналогичная с хабом с внешним питанием, только питание подается с зарядника прямо в один из портов USB-хаба.

Как подключить внешнюю антенну к USB-модему?

Использовать внешнюю антенну для улучшения качества связи мысль здравая. На USB-модемах в силу их небольших размеров и антенны крошечные, плюс расположены они в одной плоскости, что не способствует максимизации качества связи. Большинство USB-модемов позволяют подключать внешние антенны. У некоторых разъемы для подключения доступны, в других необходимо разобрать корпус. При приобретении антенны следует учитывать:

• Направленность антенны. В общем случае бывают антенны с круговой диаграммой направленности, когда нет необходимости нацеливать антенну на конкретную базовую станцию, а направленные, применяются, когда базовая станция располагается на удалении и обычные антенны не способны обеспечить надежную связь на таком расстоянии.
• Частотный диапазон. Антенна для сотовой связи LTE отличается по своим характеристикам от, например, антенны для приема телевизионных сигналов. Более того, антенны специально разрабатываются для работы на определенном диапазоне частот, в котором показывают максимальную эффективность. И еще один нюанс – у сотовых операторов сети работают на разных частотах. Это могут быть и 800 МГц диапазоны, а могут быть и 1700 МГц, и даже 2600 МГц диапазоны. Поэтому не стоит брать универсальные антенны, например, для GSM-связи, лучше посмотреть в сторону специализированных LTE антенн.
• Разъемы подключения. Они могут быть разными на модемах разных производителей. Несмотря на унификацию и стандартизацию, каждый производитель ставит тот тип разъема, который ему ближе всего, роднее. Это не беда, так как в природе существуют переходники из всего во все, в плане разъемов. Но лучше узнать тип разъема на модеме заранее, чтобы минимизировать количество итераций перемещения по магазинам или курьерской доставки.
• Вид исполнения антенн. Он может быть для внутренней установки или для эксплуатации вне помещений. Внутренняя антенна, обычно не способна существенно улучшить качество приема. А вот внешняя, вынесенная за пределы здания и обеспечивающая прямую видимость с базовой станцией, вполне способна существенно улучшить связь.
• Коэффициент усиления антенны. Производители указывают его как максимальный на определенной частоте и измеряется он в децибелах, точнее в многочисленных их вариациях: дБ, дБи, дБм и их зарубежных наименованиях. Погружаться в единицы смысла нет, так как эти коэффициенты все равно высчитываются весьма условно, но чем больше коэффициент усиления, тем более слабый сигнал антенна поможет вытянуть.
• Наличие и кратность MIMO. Если вам повезло, и вы смогли найти USB-модем (или у вас модем другого типа) с поддержкой технологии MIMO, да еще и базовая станция ее поддерживает, то однозначно нужно брать MIMO-антенну и не забывать о кратности 2х2, 4х4, 8х8 и так далее.

Как вынести USB-модем за пределы помещения?

Отлично, тогда я возьму внешнюю антенну, поставлю ее на крышу, кину кабель метров двадцать на антенну, стоит он копейки, воткну через переходник в модем, а модем в роутер. И проблема решена! К сожалению, нет, не все так просто. На общую длину кабеля между антенной есть такое же ограничение, как и на общую длину USB-кабеля модема. В кабеле от антенны до модема происходит затухание сигнала, а он и так слабее некуда. И может произойти ситуация, когда весь эффект от антенны с высоким коэффициентом усиления будет нивелирован длинным кабелем.

Зная о такой проблеме, производители разрабатывают антенны, в которых USB-модем устанавливается в корпусе самой антенны. В основном это комнатные варианты, некоторые устанавливаются на присосках на оконное стекло и имеют держатели для USB-модема, встречаются варианты и внешних антенн с герметичным отсеком для USB-модема.

Но есть и другие варианты по выносу модема за пределы помещения. О них ниже.

Мобильный 4G Wi-Fi роутер

Подобные устройства продаются в основном самими мобильными операторами. Обыкновенно это портативное устройство, со своим аккумулятором и предназначенное для раздачи интернета на несколько устройств посредством Wi-Fi в полевых условиях: в автомобиле, на природе, в путешествиях. Если такой гаджет продается сотовым оператором, то скорее всего он будет работать только с сим-картой этого же оператора, проблемы аналогичны USB-модемам. Плюс такие устройства греются. Если обычный USB-модем при работе способен нагреться до удивляющих пользователя температур, то мобильные роутеры обладают возможностями удивить еще больше.

При использовании мобильного 4G Wi-Fi роутера он устанавливается где-то поближе к окну или в герметичном боксе за пределами здания, к нему подводится отдельное питание, а основная сеть подключается через Wi-Fi (современные роутеры способны использовать Wi-Fi для подключения входящего канала). Кстати, в качестве такого мобильного 4G Wi-Fi роутера можно использовать и ненужный смартфон, функции аналогичные.

В целом, такой вариант может быть применен, но надежность он дает низкую, особенно если использовать телефон. Подобные устройства склонны к зависанию со временем и их так или иначе придется приводить в чувства. А значит каждый раз лезть неизвестно куда и перезагружать устройство.

Внешний/уличный 4G роутер

Несколько лет тому назад я уже писал об опыте использования внешнего 4G устройства, совмещенного с антенной и обеспечивающего выдачу полезного сигнала по кабелю Ethernet. Основным преимуществом подобного класса устройств является то, что они совмещены с антенной, их можно разместить на крыше здания, обеспечив прямую видимость на базовую станцию, а использование Ethernet позволяет разместить роутер на порядочном удалении от основного места потребления трафика: одиночный сегмент Ethernet может быть длинной до 100 метров, а при наличии промежуточных «хабов» или «свитчей» это расстояние можно еще увеличить.

Если несколько лет назад выбор внешних 4G устройств был ограничен практически только одной моделью Zyxel LTE6101, то сейчас многообразие предложений способно привести в состояние ступора самого опытного и прожженного компьютерщика. Модели на любой вкус, кошелек и условия использования. Но, прежде чем прийти к решению в отношении оптимального устройства, желательно как минимум посмотреть, из чего же они состоят внутри, ознакомиться с категорией установленного модема, узнать о характеристиках антенны.

Внешние роутеры условно можно разделить на две большие группы. К первой относятся устройства, в которых модем подключается через USB-порт (используются те самые USB-модемы), у вторых используются модемы форм-фактора M2. И если первые можно рассматривать только лишь как вариант, если у вас уже есть USB-модем который некуда пристроить, а выкинуть жалко, то вот на устройствах с поддержкой модемов, подключаемых по стандарту М2 стоит остановиться отдельно. В природе присутствует роутеры с поддержкой mPICe модемов, но данный формат стремительно теряет популярность.

Изначальна шина М2 разрабатывалась в качестве универсального механического интерфейса для карт расширения ноутбуков и персональных компьютеров. Если в «персоналках» в М2 как правило устанавливаются только скоростные твердотельные накопители, то на стороне ноутбуков вариантов существенно больше. И один из них – модемы для сотовых сетей последних поколений. В один прекрасный момент производители ноутбуков взяли и задумались: «А не устанавливать ли нам в ноутбуки такие же модемы, как и в сотовые телефоны?». Подумали и начали устанавливать. В результате ноутбук начал ловить сотовую сеть даже лучше, чем последние модели флагманских телефонов: размер ноутбука больше и в него можно установить антенны с лучшей эффективностью, поэтому тут доступно все, начиная от агрегации и заканчивая работой на всех доступных частотах. А поскольку модемы устанавливались в разъем М2, что означало автоматически некую унификацию, то под М2 модемы начали проектировать и другие устройства, в том числе и роутеры. Часть из них — это внешние роутеры, совмещенные с антенной, а часть роутеры, ориентированные на установку внутри помещений.

Что до внешних роутеров. Когда устройство установлено вне помещения, то использовать функцию раздачи Wi-Fi с него (если она там вообще есть) не самая лучшая идея. В этом случае необходимо установить либо Wi-Fi точку доступа (внешний роутер в этом случае работает именно в режиме роутера), либо еще один роутер, который уже и будет сердцем вашей локальной сети. А внешний роутер можно либо попробовать переключить в режим моста, тогда он будет прозрачен для всего трафика между «сердцем вашей локальной сети» и точкой обмена провайдера. Однако, в этом случае не будет возможности зайти на устройство, подредактировать его параметры и вообще проверить состояние. Либо можно оставить функции роутера внешнему роутеру, а «сердце сети» включить тоже в режим роутера. Да, вариант не самый прямой, но зачастую набор функций, предлагаемый внешним роутером весьма куцый и его просто необходимо заменить на что-то с лучшим сервисом.

Еще один момент, связанный с использованием внешнего роутера – его питание. Тут есть два варианта. Вариант первый это питание через обычную розетку на 220 В, второй вариант – использование питания PoE (питание по кабелю Ethernet). Если с вариантом первым все понятно, тянем провод питания к месту установки. То второй вариант имеет нюанс в виде максимальной скорости передачи данных всего в 100 Мбит/с. Если внешний роутер имеет Ethernet порты всего на 100 Мбит/сек, то питание через PoE вполне разумно. С другой стороны, если порт Ethernet на роутере может работать на скоростях до 1000 Мбит/с, то лучше воспользоваться именно высокоскоростным подключением, ведь современный модем может выдать скорость большую, чем жалкие 100 Мбит/сек.

Внутренний/комнатный 4G роутер

Помимо внешних 4G роутеров, на рынке представлены модели и устройства для помещений, в которые можно установить модем M2. Зачастую такие устройства уже поставляются с современным модемом и всеми необходимыми антеннами. Использовать внутренние 4G роутеры имеет смысл, когда качество и уровень приема сигнала в месте установки обеспечивают достаточный уровень качества связи. Иначе стоит рассмотреть вариант внешнего устройства.

USB адаптер с M2 разъемом

Как один из вариантов апгрейда уже существующей системы локальной сети можно рассмотреть вариант использования М2 модема совместно с M2-USB адаптером. Такие адаптеры позволяют использовать М2 модемы совместно с роутерами рассчитанными на USB-модемы. Другими словами, использовав такой адаптер можно модернизировать существующий роутер, использовав сотовую сеть как резервный или основной источник трафика. Нюанс, о котором стоит упомянуть, прежде чем покупать М2-модем стоит уточнить у производителя своего роутера, насколько хорошо он будет поддерживаться роутером? Обычно модемы выпускаются с поддержкой одного или нескольких стандартов управления модемами и если роутер поддерживает один из совместимых стандартов, то все будет работать. Но, в некоторых случаях, производитель может внедрять расширенную поддержку конкретных моделей модемов в свои роутеры, тогда появятся дополнительные полезные функции, например, мониторинг качества сети, агрегации каналов, чтение SMS и прочее.

USB2 vs USB3 на адаптере

Адаптеры для М2-модемов бывают с реализацией USB2 или USB3. И возникает резонный вопрос: с каким интерфейсом брать? Тут в первую очередь стоит посмотреть, а какой же порт есть на самом роутере? Если там только USB2, то можно не гнаться за USB3. Однако, если в наличии порт USB3, то и адаптер имеет смысл взять именно с USB3, поскольку в этом случае не будет ограничений в скорости передачи от адаптера к роутеру. Без специальных мер более 100 Мбит/с через USB2 не прокачивается. Дополнительно, при наличии USB3 есть небольшая вероятность, что не потребуется дополнительное питание для USB-адаптера.

Когда хочется выжать максимум – суммирование

Мобильная сеть — это хорошо, но не всегда удается получить из нее максимально возможную скорость. То оператор перегружен, то специально режет скорость для одного абонента, а то и сама связь не ахти. А ведь хочется побыстрее и поболее. Решение этому уже есть. Даже не одно, а целых два: агрегирование каналов связи (не путать с агрегацией частот) и суммирование каналов связи. Первая технология появилась на свет еще когда компьютерных сетей не было и вовсе. Ее создали и развивали телефонные компании, старавшиеся уместить, уплотнить, как можно больше телефонных соединений в физический канал связи посредством виртуализации самого канала. Предположим, что по Технологии_1 в одну медную телефонную пару можно упаковать, например, за счет сдвига частотного диапазона, 10 телефонных разговоров. При этом далеко не всегда все 10 каналов заняты. Инженеры-связисты тоже не сидят сложа руки и придумали Технологию_2, которая позволяет запихнуть в одну медную телефонную пару не 10, а уже 15 телефонных разговоров. Вот она выгода. Но не тут-то было. Телефонная компания уже проинвестировала в оборудование, работающее по Технологии_1 и вовсе не горит желанием выкинуть его на свалку. Вместо этого она использует агрегацию (объединение) физических каналов вместе с оборудованием, работающем по Технолоии_1 в новый виртуальный канал с совокупной пропускной способностью равной сумме телефонных разговоров всех агрегированных каналов по Технологии_1. Таким образом можно повышать общую пропускную способность на старом оборудовании путем увеличения физических каналов. Примерно в этом же виде агрегирование добралось и до компьютерных сетей.

Допустим у нас есть два очень мощных сервера. Один приспособлен под высокопроизводительную базу данных, второй под обработку данных базы данных. Оба сервера связаны высокопроизводительной локальной сетью в 10 Гбит/с. Но как оказалось, пропускной способности соединения недостаточно для эффективного обмена данными между серверами. Они не могут работать на полную мощность. Что делать? Очевидно, что перейти на более скоростную сеть. Следующий шаг у нас 100 Гбит/с. Но тогда придется менять все сетевое оборудование, прокладывать новые кабеля, да и вообще затраты могут вылиться в солидную сумму. Но есть и другой вариант. В оба сервера устанавливаются дополнительные сетевые карты, работающие на существующей технологии. Был один интерфейс в 10 Гбит/с, добавили еще 2 по 10, и суммарная скорость обмена между двумя серверами стала 30 Гбит/с. Очевидно, что применяется агрегирование в основном в серверном окружении. Но постепенно оно добирается и до пользовательского окружения.

Что же касается коммуникационного оборудования потребительского уровня, то тут пока агрегация представлена лишь отрывочно. Например, в актуальных на начало 2022 года версиях OpenWRT (универсальная операционная система для роутеров) поддержка агрегации отсутствует. В экспериментальных сборках она есть, но позволяет использовать дополнительные каналы только для горячего резерва (в случае, если один канал будет недоступен, пакеты моментально переадресуются на другой). Технология Linux по агрегированию в OpenWRT реализована на механизме Multipath TCP, который подразумевает распределение пакетов по различным каналам, но по какой-то причине пока реализован только вариант с горячей заменой канала. Проверить работает ли ваше соединение посредством агрегирования независимым каналов можно через сервис Multipath TCP Check.

И тут на сцену выходит непосредственно суммирование. Вообще TCP протокол, как, впрочем, и UDP, по умолчанию толерантны к тому, что пакеты, посылаемые отправителем, могут дойти до получателя в совершенно ином порядке, чем были отправлены. Задача TCP доставить пакет с данными гарантировано до получателя, а UDP вообще не беспокоится о доставке, его задача – отправить. В локальной сети пакеты должны приходить в том порядке, в котором их отправили, так как маршрут их следования всегда единый, а вот в сети Интернет, путь от абонента до сервера где-то в степях Арканзаса, может проходить несколькими маршрутами, с разным затраченным временем на маршрут. Восстанавливать порядок следования пакетов приходится приложениям получателям и протоколам более высокого уровня. Но, некоторым энтузиастам оказалось этого мало, они выдумали историю, что некоторые веб-сервисы, например, системы клиент-банк, могут входить в ступор от того, что пакеты к ним приходят в разнобой или по разным маршрутам. И чтобы такого не происходило при использовании сразу нескольких каналов доставки на «последней миле» между конечным абонентом и провайдером необходимо пакеты на каком-то этапе собрать в единую кучку, по возможности восстановить порядок следования и отправить их уже по единому каналу дальше. В результате этой деятельности на основе OpenWRT было собрано программное обеспечение OpenMPTCProuter позволяющее не просто агрегировать множественные каналы передачи, но и суммировать их с последующей передачей по единому каналу далее по пути маршрутизации.

OpenMPTCProuter работает на том же оборудовании, что и OpenWRT, но помимо собственно роутера у абонента, требуется еще и сервер где-то в Интернет, на который будут замыкаться все пути следования, где будет происходить магия суммирования. Весь сетап традиционно строится на основе микрокомпьютера Raspberry Pi или аналогичного, нескольких источников трафика (как правило, это USB-модемы). Raspberry обладает достаточной вычислительной мощностью для обработки трафика, последние версии имеют на борту Wi-Fi модули и USB3.0 порты (что важно, если хочется получать суммарную скорость выше 100 Мбит/с). На Raspberry устанавливается программное обеспечение OpenMPTCProuter, подключаются модемы и прочие устройства по доставке трафика от провайдера. Затем устанавливается серверная часть, подойдет VPS сервер на KVM виртуализации (либо аналогичной позволяющей установку/модернизацию ядра системы) с поддерживаемой Linux. С установкой и настройкой должен справиться средней руки системный администратор хотя бы пару раз видевший терминал Unix, практически все на серверной делается при помощи скриптов, а на стороне роутера-сумматора визуально через веб-интерфейс.

В теории сумматор может обеспечить максимальную скорость и максимальную стабильность интернет-канала. Достигается это за счет суммирования нескольких каналов в один виртуальный. Допустим, к сумматору подключаются 4-ре USB-модема от 4-х разных операторов сотовой связи. USB-модемы по одиночке редко когда показывают скорость выше 20 Мбит/с, на практике часто скорость находится в диапазоне 10-15 Мбит/с. Хотя 4 мало, пускай будет 5, на одного оператора повесим два модема. Соответственно суммарная скорость подключения может составлять порядка 75 Мбит/с, что уже не мало. И если выйдет из строя один или два модема, либо кончатся деньги на счету, либо участники запрещенной группировки спилят и увезут в неизвестном направлении базовую станцию сотовой связи, то доступ в Интернет сохранится благодаря наличию оставшихся модемов и базовых станций. Деградация будет, но работать все еще можно.

К сумматору можно подключить и M2 модемы, если обеспечить их M2-USB адаптерами. Поскольку хороший М2 модем в большинстве случае способен дать лучшую скорость, чем даже несколько USB-модемов, то следует работать только с USB3 портами. Суммировать, кстати можно не только потоки от сотовых операторов, но и любые другие сетевые интерфейсы, которые поддерживаются системой (например, Wi-Fi, ethernet). Но у сумматора присутствуют и недостатки. Несмотря на максимальную автоматизированность система получилась излишне тяжелой, администрировать ее можно только поверхностно иначе придется погружаться в многочисленные сетевые приложения, использованные на стороне суммирующего сервера, с головой. Кстати, как следует из названия, Multipath TCP используется для агрегирования TCP-протокола, а для агрегирования и последующего суммирования UDP автору OpenMPTCProuter пришлось изобрести велосипед с использованием ShadowProxy и OpenVPN. И вот этот весь комбайн работает для решения задачи по улучшению обеспечения интернетом.

К другим минусам решения с суммированием можно отнести наличие дополнительного оборудования: Raspberry (или другое устройство), модемы, USB-хабы, источники питания, сервер где-то там в облаке. Все это не добавляет общей надежности, так как каждая из дополнительных железок может выйти из строя, а любая программа отказаться от повиновения человеку. По опыту использования Raspberry не способна полностью заменить Wi-Fi роутер. Ethernet порт там один, а Wi-Fi модуль слабенький, соответственно его можно ставить только в качестве единого агрегированного (суммированного) выхода в Интернет для основного роутера. Еще одно замечание. При использовании нескольких каналов наружу и распылению пакетов по ним, голосовая связь через Интернет будет работать с существенными помехами. Маршруты от разных сотовых провайдеров подчас отличаются друг от друга по лейтенси многократно, а в таких условиях собрать пакеты в нужном порядке не под силу ни сумматору, ни приложениям телефонии. Помехи так или иначе будут присутствовать. И опять же из опыта, один правильно установленный М2-модем Cat.20 заменит сумматор по всем характеристикам.

Роутерные операционные системы для работы с модемами

Многие роутеры могут работать с USB-модемами, подключаемыми к ним. Но на многие роутеры и другие устройства можно установить универсальные операционные системы, предназначенные для маршрутизации. OpenWRT я уже упоминал выше. Система активно разрабатывается энтузиастами и постепенно занимает все большую долю неоригинальных операционных систем для средств маршрутизации. Если вы находитесь в поиске операционной системы для своего роутера и модемов, то имеет смысл помимо OpenWRT рассмотреть еще и систему ROOTer, прошивку для множества устройств с фокусом на поддержку разнообразных модемов.

Какие вопросы часто поднимаются при работе через сотовые каналы?

Про лейтенси, джиттер и агрегацию частот я уже упомянул. Но есть еще несколько моментов, которые нельзя обойти стороной и связаны они с тем, что многие сотовые операторы запускали в массы недорогие тарифы с большими или вообще безлимитными пакетами Интернет. Но выпускались они исключительно для использования в смартфонах и без возможности раздачи (тетеринг или tethering) на другие устройства. Шаг весьма странный, ведь обычный среднестатистический подросток даже в будний день на смартфоне способен выкачать из сети несколько гигабайт трафика, просматривая YouTube, TikToc и прочие развлекательные ресурсы. Как бы то ни было, такие тарифы еще присутствуют на рынке, равно как и желающие засунуть сим-карты с этими тарифами в модемы для раздачи интернета задешево.

Смена IMEI

IMEI это уникальный идентификатор сотового «модема» для подключения с сотовой сети. Он есть у телефонов и модемов. В принципе, он не особо нужен операторам сотовой связи, так как абонента они определяют по сим-карте, а не по IMEI. В некоторый юрисдикциях IMEI используется для ограничения сбыта ворованных телефонов. Пострадавший заявляет о краже в полицию, а сотовые компании просто не позволяют подключаться к сети телефону с IMEI указанном в заявлении. Но работает это только в иллюзорном мире. В реальности же IMEI так или иначе можно сменить. В некоторых телефонах через инженерное меню, в других через перепрошивку.

Но сотовые операторы нашли еще один способ использования IMEI. Операторы вполне справедливо полагают, что по IMEI можно определить устройство какого типа подключилось к сети. Если IMEI относится к пулу идентификаторов, назначенных какому-то производителю для его смартфонов, то установка в него сми-карты с тарифом с безлимитным интернетом для смартфонов проблем не вызовет. А вот если устройство с IMEI от модема, то оператор скорее всего будет его блокировать.

В основном проблемой смены IMEI озабочены владельцы USB-модемов. Если в старых версиях устройств IMEI можно было худо-бедно поменять, то в новых такой фокус уже не проходит.

Фиксация TTL

Еще одним способом определить используется ли сим-карта в устройстве, через которое идет раздача интернета на несколько устройств, является контроль параметра TTL в пакетах данных, передаваемых от потребителя провайдеру по мобильной сети. Параметр Time to Live присутствует в каждом пакете данных, передаваемых по сетям IP (Internet Protocol), и означает максимальное количество промежуточных устройств с функцией маршрутизации, через которые может пройти пакет. Когда пакет данных «зарождается», например, на ноутбуке пользователя, значение TTL у него устанавливается в соответствии с индивидуальными настройками сетевого протокола. Затем, когда пакет начинает свой путь от ноутбука-источника к пункту назначения и проходит через любой маршрутизатор, значение TTL уменьшается на единицу на каждом из маршрутизаторов по пути. А когда его значение станет равным 0, то такой пакет дальше уже никуда не отправляется и просто удаляется. Механизм TTL применяется для исключения возникновения глобальных петель трафика из-за неверно настроенной маршрутизации.

Мобильные операторы наловчились анализировать пакеты данных на предмет TTL и в случае, если они постоянно разные, блокировать или замедлять доступ. А значение TTL может быть разным по весьма банальной причине, устройства разных типов имеют разные изначальные TTL, а при раздаче интернета все пакеты уходят вперемешку в один канал. Для исправления ситуации необходимо приводить TTL к единому числу для всех исходящих пакетов, с подобной задачей под силу справиться либо «прошитым» умельцами мощными модемами, либо аналогичными роутерами.

Что прокачивается

Борьба халявщиков и сотовых операторов больше напоминает конфликт щита и меча, постоянно возникает паритет из-за улучшения то одного, то другого. Но мобильные операторы, похоже, достали свой последний козырь в попытке ограничить раздачу на тарифах, предназначенных только для смартфонов. Они анализируют куда идут запросы от их клиента. Например, если оператор видит, что его клиент со смартфона периодически подключается к сайту windowsupdate.microsoft.com, явно, что это компьютер под управлением OS Windows, а не смартфон на Android или iOS.

Решением в таком случае может быть либо блокировка всех «неправильных» адресов, либо использование VPN для того, чтобы прятать весь свой трафик от провайдера. Последний вариант поможет также и в случае, если оператор, например, блокирует torrent-раздачи. Ну а если сотовый провайдер блокирует VPN-соединения, то помогут «шифрующиеся» VPN-сервисы, например, SoftEther VPN и аналогичные.

В случае, если устройство выхода в Интернет через мобильную сеть не способно на полную имитацию смартфона, то и тут есть выход. Достаточно использовать корпоративный тариф для доступа в сеть. Причем необязательно заключать договор прямо с сотовым оператором. На рынке присутствует масса аффилированных компаний, продающих «корпоративные» тарифы с очень выгодными условиями. И без всяких заморочек с IMEI, TTL и прочим шифрованием трафика.

Поляризация и размещение антенн

Небольшое замечание по поводу размещения антенн, точнее их ориентирования в пространстве. Многие слышали, что бывает вертикальная и горизонтальная поляризация электромагнитной волны. И для того, чтобы приемник и «передатчик» хорошо слышали друг друга, необходимо, чтобы их антенны были взаимно комплиментарными. Однако, в виду того, что в сотовых сетях преобладают мобильные абоненты, которые крутят свои мобильные устройства как хотят и под разными углами, то в базовых станциях применяется так называемая X-поляризация позволяющая работать с любым расположением антенн у абонента.

Где смотреть базовые станции

При работе через сотовую связь неплохо было бы заранее понимать, где расположены базовые станции и какие у них характеристики. Никогда не является лишним проверить всё натурными испытаниями, но стоимость затрат таких испытаний имеет смысл сократить.

По Москве данные можно получать на сайте московского правительства, там организована карта размещения базовых станций и их операторов. Карта довольно подробная, по ней можно понять какому сотовому оператору принадлежит базовая станция, но вот понять сектора, которые она обслуживает и есть ли на ней агрегация, по этой карте нельзя.

Больше информации о типах базовых станций и покрытии можно попробовать получить с ресурса Cellmaper, данные на который поставляются добровольцами. Информация не всегда актуальная, но зато можно выяснить покрытие какой сотой есть в конкретной точке и присутствует ли на ней вообще агрегация частот. Иногда бывает ситуация, что базовая станция оператора находится совсем рядом, а нормального приема нет. Такое происходит, когда зоны обслуживания повернуты в совершенно другую сторону от абонента. Например, если в большом городе соты, как правило, обслуживают сектора вокруг базовой станции, то в сельской местности они обычно направлены на рядом пролегающую дорогу, дабы обеспечить сплошное покрытие сотовой связью водителей. Более того, на селе могут зажимать и современные инкарнации сотовых технологий, поэтому вероятно, что никакой агрегации частот там не будет.

Что с оборудованием?

В статье я намеренно не указывал конкретные модели оборудования и не ссылался на производителей. Оборудование в этой сфере развивается очень быстро и то, что сегодня было актуально, к концу года уже полностью устаревает. Но тем не менее приведу списки, которые могут послужить хорошей отправной точкой для поиска именно своего решения.

М2 модемы

Sierra EM7455 – популярный модем с поддержкой Cat.6

Quectel EP06 и Quectel EM12 с поддержкой Cat.6 и Cat.12 соответственно. При выборе стоит обращать внимание на полную спецификацию, так как модели для разных рынков (и соответственно разных частот) отличаются.

Fibocom L860-GL – модем с Cat. 9.

Foxconn T77W676 – Cat. 12, может продаваться под наименованиями Telit ln940 или HP lt4220.

Dell DW5821E – пожалуй самый продвинутый вариант модема с Cat.20 и построенный вокруг модема Snapdragon. Может продаваться под именем Foxconn T77W968.

Типы подключения к модемам

При подключении модема к роутеру, он, роутер, должен уметь как-то общаться с модемом, заставлять его реагировать на команды. Для этих целей были разработаны протоколы обмена между модемом и условным «компьютером». Когда модемы, еще только для коммутируемых линий, пошли в массы, они подключались в основном по последовательному порту и управлялись при помощи стандартизированных команд Hayes. Каждая команда, передаваемая в модем в текстовом виде, начиналась с двух символов AT, первых букв английского слова attention, в переводе «внимание». Набор команд был разработан в 1977 году, но используется до сих пор и называется более лаконично AT-команды. Обмен данными и управление при помощи текстовых команд, в век субсветовых скоростей передачи данных, несколько устарел, и производители ломанулись придумывать свои протоколы обмена, позволяющие снизить временные задержки и вообще улучшить обмен данными между модемом и условным компьютером. Протоколов получилось много, некоторые из них стали стандартом де-факто и поддерживаются из коробки операционными системами, для работы других требуется установка дополнительного программного обеспечения, ну а третьи могут вообще не запуститься, если оборудование отличается от того, на которое рассчитывал производитель.

Я не буду обозревать и рассказывать все существующие на данный момент протоколы обмена данными между модемом и основным устройством. Это тема для отдельного исследования. Но дам рекомендацию: перед покупкой оборудования стоит убедиться, что оно будет совместимым друг с другом.

Роутеры, внешние роутеры, антенны

На рынке представлено не менее десятка основных производителей, предлагающих роутеры конечным потребителям. Крупные компании, как правило, несколько отстают в процессе внедрения инноваций в свои продукты для широкого рынка. Поэтому найти устройство с грамотной поддержкой модемов М2 прямо на борту у таких производителей затруднительно. Зато компании меньшие по размеру, а особенно сконцентрированные в основном на телекоммуникационном оборудовании и роутерах позволяют себе смелые вольности в выпуске устройств с поддержкой всего самого свежего.

Начнем с такой, любимой мной за ее службу поддержки, компании, как Keenetic. На текущий момент среди моделей компании нет роутеров с прямой поддержкой M2-модемов (такой модем нельзя поставить прямо в роутер), зато в актуальных прошивках поддерживаются если не все, то подавляющее большинство USB-модемов, включая M2-модемы подключенные через USB-M2 переходник.

Zyxel, прародитель Keenetic-а, выпускает большой спектр телекоммуникационных устройств. В стане роутеров пригодных для домашнего применения ничего с прямой поддержкой М2 не обнаружено, а вот спектр уличных устройств весьма примечателен многочисленностью 4G и 5G внешних маршрутизаторов с поддержкой, в том числе, самых современных стандартов. Единственное что огорчает, так это стоимость подобных устройств.

MikroTik – компания легенда на рынке устройств для дома, малого и среднего «офиса» и все благодаря полнофункциональной операционной системе и широкой номенклатуре оборудования. Среди оборудования присутствуют решения не только в виде внешних роутеров с уже интегрированными модемами, но и такие решения, как радиомосты, позволяющие соединять удаленные на километры точки информационной магистралью. Единственное, что работать с MikroTik может более-менее квалифицированный пользователь, да и во всех решениях с интегрируемыми модемами заявлена шина MicroPCIe, которая несколько устарела по сравнении с внешне похожей M2.

Крокс – относительно молодой игрок на рынке и сфокусированный на телекоммуникационном оборудовании для мобильного интернета. Предлагают как стационарные роутеры, так и уличные, антенны, усилители и все, что требуется для организации работы. Используются либо уже распаянные модемы, USB-модемы, либо модемы с интерфейсом mPCIe (что не так здорово), присутствуют решения для установки во внешние модемы и готовые комплекты.

РЭМО – производитель большого количества антенн различного калибра и назначения для связи.

Vertell – довольно интересный российский производитель, предлагающий полный спектр оборудования для имплементации доступа к сети интернет через мобильных операторов, включая роутеры, модемы и USB-удлинители.

На рынке присутствуют и другие производители нишевых продуктов, предназначенных для рассматриваемых целей. Достаточно только вбить в поисковую систему соответствующий запрос.

Вместо завершения

В начале статьи я упомянул о решении конкретной задачи по обеспечению Интернет двух подразделений компании. Одно в крупном городе, второе за городом в окружении полей и дачных поселочков. Задача была решена наиболее оптимальным, на момент решения, способом. Было использовано по модему Dell DW5821E на каждой точке вкупе с роутерами Keenetic. Каждый из модемов комплектовался четырьмя референтными антеннами ноутбучного формата (изначально М2 модемы ориентированы для установки в ноутбуки). Модемы и роутеры установлены максимально близко к окнам, для получения наилучшей связи. В качестве оператора был выбран Beeline, так как в городских условиях, по результатам натурных испытаний, он выдал наилучшие результаты по максимальной скорости в дневное время. В городской локации нам повезло, базовая станция расположена в нескольких сотнях метров и на нее фактически прямая видимость. Модем показывает «пять палок» и при необходимости прокачать большой поток данных переключается в режим агрегации частот (в остальное время он держит активной только одну частоту). Из этого сетапа можно выжать еще больше, если обеспечить все же прямую видимость между антеннами модема и базовой станцией, но данная операция требует дополнительных вложений ресурсов, что нецелесообразно, если и то, что получилось, дает связь достаточного качества и количества.

В сельской местности нам повезло меньше. Несмотря на то, что базовая станция располагается всего в 160 метрах и ее сектора обслуживания направлены, в том числе, и на нашу локацию, из окон нет прямой видимости на соту, а окружающая обстановка не самым лучшим образом подходит для отражения сигнала. «Палок» на модеме от 3 до 4, в зависимости от неизвестного фактора. Агрегации каналов на используемой базовой станции не оказалось.

Что же вышло в результате? В результате удалось обеспечить Интернет-трафиком сотрудников городской локации в количестве 10 душ и сотрудников загородной локации в объеме около 5 человек. Как оказалось, что скорости, выдаваемой модемами, а это до 90 Мбит/с и до 40 МБит/с более чем хватает для обычной офисной работы в течение дня: отправить почту, посидеть в 1С, поработать с облачными документами. Из-за географической удаленности мы периодически устраиваем телеконференции и в этом случае скорости и задержек сотовой линии хватает с запасом. Средний лейтенси на мобильной сети колеблется в диапазоне от 30 до 60 мс. Для голосового общения критичными становится лейтенси свыше 150 мс, запас тут есть. Трафика для голосовых конференций достаточно 150 Кбит/с, а при получаемых скоростях и видео нормально проходит.

Для резервирования, сотовые операторы иногда падают, но редко, можно использовать второй модем, уже обычный «USB-свисток» с каким-нибудь недорогим и не быстрым тарифом от альтернативного оператора. Либо можно раздать Интернет на роутер с мобильного телефона по WiFi, если тариф донора разрешают раздачу. В целом, если действительно работать, а не «залипать» в YouTube, то в день пользователи каждой из локаций выкачивают от 1 до 3 Гб данных, так что вполне пару дней можно раздавать Интернет со смартфона.

Разумеется, подобные схемы не стоит применять в качестве основных там, где без качественного и быстрого доступа в Интернет останавливается бизнес-процесс. Тут стоит подумать о резервировании всей IT-инфраструктуры, включая резервные мощности ЛВС, а не только в отношении входящих каналов.