LoRa обещает километры. Мой двор довольно быстро объяснил, почему это не всегда так

С чего всё началось

Meshtastic меня зацепил довольно простой идеей: маленькие автономные устройства общаются друг с другом напрямую по LoRa, никакой сотовой сети, никаких SIM-карт, центрального сервера тоже не требуется, а при наличии нескольких узлов сообщения могут идти дальше через mesh. В характеристиках LoRa постоянно фигурируют километры дальности, поэтому первое ощущение примерно такое — поставил одну коробочку повыше, вторую положил в карман и получил собственную маленькую радиосеть на полрайона. У меня базовой станцией стал Heltec V3, который поселился на балконе, а для переносного узла я взял SenseCAP T1000-E, достаточно маленький, чтобы просто носить его с собой и не превращать каждый выход из дома в радиоэкспедицию.

Самое интересное началось после первых прогулок, потому что довольно быстро выяснилось: километры из красивых тестов и несколько сотен метров в городской застройке — вообще не противоречат друг другу. Я живу в обычном дворе-колодце, вокруг стены домов, железобетон, окна, металлические конструкции, а прямо перед предполагаемым направлением связи ещё и попадается металлический козырёк. Для радио это совсем не то же самое, что два устройства на открытом поле, даже если расстояние между ними выглядит смешным.

Когда расстояние почти ничего не говорит

Сначала хочется оценивать связь привычно: вот узел на балконе, вот я отошёл на такое-то расстояние, значит сигнал должен быть примерно таким. Но для LoRa в городе гораздо важнее оказалось не само расстояние, а то, что находится между двумя точками. Можно уйти довольно далеко и неожиданно получить нормальный пакет там, где появился более-менее открытый коридор, а можно находиться почти рядом с домом и попасть за несколько стен, после чего связь становится намного хуже.

Особенно хорошо это заметно во дворе-колодце. Балкон вроде находится высоко относительно человека на земле, но радиосигналу от этого не обязательно становится легче: перед ним всё равно может оставаться бетонная стена, перекрытие соседнего крыла дома или металлический козырёк, который находится практически рядом с антенной. В результате начинаешь буквально смотреть на район другими глазами — не как пешеход, а как радиоволна, которой почему-то нужно добраться отсюда туда.

И довольно быстро становится понятно, почему фраза «LoRa работает на 10 километров» сама по себе почти бесполезна. Вопрос всегда должен звучать немного иначе: 10 километров где и между чем?

Антенна тоже не волшебная палочка

Следующим естественным подозреваемым стала антенна. На стационарном Heltec я пробовал обычный штырь, потом экспериментировал с другими вариантами, в том числе с направленной Moxon. И здесь тоже легко попасть в ловушку: поставить антенну «получше» и ждать, что она каким-то образом отменит физику окружающих зданий.

Она не отменяет.

Хорошая антенна действительно может дать заметную разницу, особенно если она нормально согласована, установлена в подходящем месте и имеет нужную диаграмму направленности, но если прямо перед ней находится массивная конструкция, которая закрывает основное направление, дополнительные децибелы не превращают бетон в прозрачное стекло. Иногда перенос антенны на метр в сторону оказывается полезнее, чем замена одной модели на другую.

Именно поэтому тесты с Moxon оказались интереснее не в смысле «вот эта антенна победила», а в том, что они хорошо показали зависимость от направления. Направленная антенна помогает тогда, когда ты понимаешь, куда именно хочешь смотреть и что находится между тобой и второй точкой, а не просто потому, что на бумаге у неё больше усиление.

Ноги оказались самым полезным прибором

После нескольких попыток быстро понимаешь, что лучший способ разобраться с покрытием — просто взять переносной узел и ходить. В моём случае SenseCAP T1000-E оказался для этого почти идеальным: положил в карман и пошёл по району, периодически проверяя, где пакеты проходят уверенно, где начинаются пропуски, а где связь исчезает совсем.

Так постепенно появляется уже не абстрактная цифра дальности, а реальная карта покрытия конкретной точки. И эта карта обычно довольно странной формы. Она не представляет собой аккуратный круг вокруг базовой станции: в одном направлении сигнал может неожиданно уходить значительно дальше, в другом быстро упираться в дома, а потом снова появляться за каким-нибудь проходом между зданиями.

То есть реальная городская радиосвязь выглядит скорее как набор коридоров, теней и отражений, чем как окружность с радиусом в несколько километров.

Mesh тоже не создаёт сигнал из воздуха

Отдельная забавная вещь — само слово mesh. Оно легко создаёт ощущение, будто сеть каким-то образом автоматически решает проблемы покрытия, но mesh работает только тогда, когда между узлами вообще существует радиосвязь.

Если мой переносной узел не слышит базовый, но где-то между ними находится третий Meshtastic-узел, который уверенно слышит обоих, сообщение действительно может пройти через него. Но если весь двор находится в одной и той же радиотени, дополнительная логика маршрутизации здесь ничего не исправит — нужен физический узел в другом месте.

И вот здесь Meshtastic становится гораздо интереснее обычной связи «точка-точка». Начинаешь думать не только о своей антенне, а о геометрии всей сети: где поставить следующий узел, какая точка видит сразу несколько районов, есть ли смысл поднять его выше и можно ли обойти проблемное направление через другую часть mesh.

В итоге всё оказалось интереснее обещанных километров

Если бы Meshtastic действительно просто стабильно работал на условные несколько километров в любую сторону, эксперимент, наверное, довольно быстро наскучил бы. Поставил устройство, убедился, что оно работает, и забыл.

В реальности оказалось наоборот. Один двор с несколькими домами дал достаточно материала, чтобы экспериментировать с положением базовой станции, антеннами, направлениями и переносным узлом, а заодно на практике увидеть вещи, которые обычно читаешь в теории про радиотень, прямую видимость, отражения и влияние окружающих конструкций.

При этом я не разочаровался в LoRa — скорее наоборот. Просто стало намного понятнее, что её сильная сторона не в магической дальности, а в способности передавать небольшие объёмы данных на очень слабом сигнале и делать это с минимальным энергопотреблением. А насколько далеко этот слабый сигнал реально доберётся, уже решает окружающий мир.

Наверное, главный вывод из всех моих прогулок с Meshtastic довольно простой: если кто-то спрашивает, на сколько километров работает LoRa, самый правильный ответ — смотря куда поставить антенну и что успели построить между ней и вторым устройством.