Простая выносная антенна LTE/4G/3G своими руками, питание по «витой паре»

Как уменьшить пинг на модеме

Люди, использующие для подключения к интернету 3G модемы – это отдельная категория пользователей. Проблема работы с подобным оборудованием заключается в том, что они улавливает сигнал от мобильных вышек различных операторов, но сам этот сигнал может блокироваться чем угодно. Все действия по улучшению работы 3G модема и уменьшению пинга, требуют увеличения мощности самого устройства. modem ping

Опытные игроки и специалисты по работе с такими устройствами рекомендуют следующие способы усиления сигнала:

Нужно приобрести USB-кабель значительной длины (хорош вариант с 5-метровым изделием), чтобы можно было вывести модем на самую открытую точку комнаты/дома. Сигнал, поступающий на него, блокируется различными препятствиями (особенно металлическими), потому само эффективное размещение – это на улице, да еще и с направлением антенны к вышке, если известно, где она расположена.
В некоторых устройствах антенну не закрывают в корпусе, а оставляют небольшой разъем под нее, что позволяет засунуть туда кусочек проволочки, которая послужит механическим усилителем для приема сигнала.
Можно закрепить на дне дуршлага (все там же на улице), который также усилит сигнал.
Еще один естественный усилитель сигнала – это фольга, которую можно взять с любой шоколадки и разместить на модеме, не закрывая при этом слот антенны.

Каждое из этих действий положительным образом повлияет на скорость работы интернета и значительно уменьшит пинг. Проверять уровень соединения можно через приложение MDMA (Mobile Data Monitoring Application), которое после скачивания и запуска определит подключенный модем (может не с первого раза), а затем выдаст значение качества сигнала в единицах dbm.

Подключение

Учитывая, что первоначально данные модемы были созданы для ноутбуков, их использование с компьютерами обычно не вызывает проблем при наличии свежих версий ОС и драйверов. Но наша цель — совместная работа с беспроводным роутером для раздачи доступа к Интернет для нескольких клиентов.

Ещё про Yota: Переход с мтс на йоту с сохранением номера телефона

Прежде чем поговорить о самих роутерах и их прошивках, вспомним, какие используются сегодня варианты протоколов, также называемых в данном случае «режимами», для общения с модемами. Кроме непосредственно подключения к сети Интернет, они отвечают за управление настройками модема, а также мониторинг его состояния.

Учитывая, что речь обычно идёт о решениях на чипах Qualcomm, не удивительно, что наиболее распространенным стоит признать QMI — Qualcomm MSM Interface. Похож на него и относительно недавно появившийся MIBM (Mobile Broadband Interface Model), уже не привязанный к одному производителю. С технической стороны они обычно выглядят как несколько подустройств на шине USB.

Для обсуждаемой темы высоких скоростей остальные протоколы менее актуальны, так что просто упомянем их — NCM, ECM и RNDIS представляют собой реализации «Ethernet через USB» разных поколений.

В большинстве случаев, модемы поддерживают работу по нескольким протоколам, переключение между которыми осуществляется специальными программами или командами. Дополнительно они же могут использоваться и для включения-выключения отдельных портов (например, диагностического порта) или выбора параметров интерфейсов (например, ограничение USB версией 2.0).

Так что выбор роутера/прошивки для нашей задачи очень широкий и зависит как от бюджета, так и уровня технической подготовки пользователя. На одном краю находится известная прошивка OpenWrt, которая доступна для многих аппаратных платформ.

Немного менее «затратный» по времени настройки — основанный на том же OpenWrt проект ROOter. Далее можно вспомнить про известный бренд MikroTik, который во многих своих продуктах поддерживает работу с сотовыми модемами по современным интерфейсам.

https://www.youtube.com/watch?v=8zqFxvEDpsA

Мы же в этот раз используем решение хорошо знакомого бренда — Keenetic. Пусть это будет Keenetic Viva KN-1910 — двухдиапазонный гигабитный роутер с парой портов USB 2.0. До анонса новых моделей верхнего сегмента, это было третье по старшинству устройство — с мощным (для решений этого бренда) процессором, но в отличие от Giga без SFP, только с USB 2.

Простая выносная антенна lte/4g/3g своими руками, питание по «витой паре»

Здравствуйте, уважаемые читатели и самоделкины!

Даже при современном уровне развития интернет-провайдеров, все же далеко не в каждый дом заведена «оптика» или хотя бы «витая пара». Многим все еще приходится довольствоваться услугами операторов сотовой связи для подключения к интернету.
Особенно проблемным бывает беспроводное подключение в отдаленных населенных пунктах, на даче. Для того, чтобы добиться устойчивого сигнала и высокой скорости, в этих случаях приходится выносить антенну на крышу.

В данной статье Александр, автор YouTube канала «Китай Г.», расскажет Вам как сделать выносную антенну для каналов связи LTE, 4G/3G.

Этот проект достаточно прост, и его легко можно повторить в домашних условиях.

Материалы, необходимые для самоделки.
— Модем LTE 4G Huawei Wifire USB
— Wifi Роутер ZBT-WE1626 с поддержкой USB 4G модема
— Мини роутер USB, LAN, WiFi для 3G/4G модемов
— Мини понижающий преобразователь 3.3 5, 9, 12В
— POE адаптер питания
— POE сплиттер со стабилизатором
— POE инжектор
— Кабель «витая пара», припой, изоляционная лента
— Двухсторонний скотч
— Канализационная труба, муфта, заглушки.

Инструменты

, использованные автором.

—

Паяльник с регулировкой температуры T12

—

Программируемый лабораторный блок питания MDP-XP 30В, 5А

—

Термоклеевой пистолет

—

Мультиметр токовые клещи Mastech MS2108A

—

Дремель

шуруповерт

—

Ступенчатое сверло

—

Обжимные клещи RJ45

Процесс изготовления.

Для начала Александр расскажет о технологии POE, и продемонстрирует одну из простых схем включения оборудования.

Возможно, вам уже известна технология передачи и сигнала и питания по кабелю «витая пара» — она называется POE (Power over Ethernet). Ее очень часто применяют в системах видеонаблюдения по причине удобства и экономии — так не придется тянуть к каждой из камер по два кабеля (питание и сигнал).

Вот так выглядит POE адаптер питания. Кроме входа 220В, он имеет два порта RJ45. Порт «LAN» — входящий, а «POE» является исходящим.

Подключив в POE порт разъем с зачищенным кабелем, мастер замеряет на «синей» и «коричневой» парах напряжение с помощью

мультиметра

. В данном случае адаптер выдает 24В на эти провода, причем синяя пара — это плюс, а коричневая — минус.

Немного исхитрившись, технологию POE можно использовать для питания различных устройств, изначально не имеющих ее. Например, можно запитать

роутер

, установленный в таком месте, где нет 220В, но подведены провода LAN.

Та же задача возникнет, если роутер вместе с

модемом LTE/4G

нужно вынести на улицу или крышу для улучшения сигнала.

Такая схема весьма проста. К порту «LAN» подключается ноутбук или ПК, а из порта POE в кабель уже подается питание 24В.

Для наглядности мастер обжимает

клещами

патч-корд по классической схеме «B».

Конечно, если подключить второй конец этого кабеля к порту роутера — то он может выйти из строя. Как уже говорилось, он заведомо не поддерживает технологию POE.

Данная модель роутера не сломается, поскольку в разъемах попросту отсутствуют соответствующие технологии POE контакты. В других моделях такой «защиты» может не оказаться (суть в том, что для подключения 100Мбит используются всего две пары, а для 1 Гбит — все четыре).

Тут уже потребуется некоторая доработка. В первую очередь нужно разорвать изоляцию кабеля, не затрагивая жилы.

Далее перерезаются коричневая и синяя пары. Это и есть выход питания. Сигнальные пары (оранжевая и зеленая остаются нетронутыми).

Чтобы уменьшить напряжение с 24В на POE линии до нужных устройству (в данном случае — 12В), отлично подходят

понижающие DC-DC преобразователи

Они бывают на 3.3 5, 9 и 12В.

Мастер подал 24В на вход преобразователя, и выбрал 12В модель. Он использует весьма интересный

лабораторный блок питания MDP-M01

Преимущество такой схемы подключения заключается в том, что нейтрализуется влияние просадки напряжения в кабеле. Даже если напряжение упадет с 24 до 14В, после преобразователя будут все те же нужные 12В.

Используя

паяльник T12

, ко входу преобразователя мастер припаивает линии питания, а к выходу — разъем питания, не забывая про полярность.

Врезка заматывается изоляционной лентой.

Конечно, вместо такого «колхоза» можно использовать специально предназначенный

POE сплиттер со стабилизатором

Итак, первая и самая простая схема работает (тандем

роутера

4G модема

). Такую сборную «антенну» можно расположить в сухом защищенном пространстве, например, под крышей.

Поскольку эта конструкция избыточна по портам, достаточно громоздка, и никак не защищена от воздействия влаги, Александр собрал второй, компактный вариант.

Вместо полноценного роутера используется компактный

мини роутер

, к USB порту которого подключается

модем LTE/4G

Штатно этот мини роутер вместе с модемом питается напряжением 5В от разъема micro-USB.

Эта схема подойдет лишь для тестов. При длинном LAN кабеле будут просадки напряжения и, как следствие, сбои.

Корпус можно соорудить, например, из пластиковой канализационной трубы, муфты и пары заглушек. Это автор реализовал в тестовой версии.

В заглушке мастер сделал отверстия шуруповертом со

ступенчатым сверлом

В отверстия по бокам вставляются дюбели — они зафиксируют положение платы, и обеспечат пространство для вентиляции. Она необходима как летом для охлаждения, так и зимой (чтобы не образовывался конденсат).

Внизу, возле разъема, плата герметизируется горячим клеем.

Далее сборка корпуса осуществляется следующим образом.

Итак, для подключения питания нужно разобрать корпус роутера, и перерезать ножки как это показано на фото. Нумерация справа-налево: 1,2 — минус 4,5 — плюс на LAN разъеме роутера.

К оставшимся выводам на разъеме аккуратно припаиваются два коротких отрезка провода. Они же будут подключены ко входу

преобразователя

Также припаиваются проводки и к выводам питания на разъеме USB. Их нужно будет подключить к выходу преобразователя.

К нижней части платы мастер приклеил кусочек толстого

двухстороннего скотча

. Он послужит и креплением и изолятором.

Антенна готова. Желательно отключить встроенный в мини-роутер WiFi через Web-интерфейс.

Эту конструкцию можно поместить в коммутационную коробку, или сделать корпус как показано выше.

Полученную антенну, если уж совсем слабый сигнал, можно разместить вместо головки на параболической антенне. Последнюю нужно будет сориентировать в направлении вышки сотовой связи.

Благодарю Александра за мастер-класс по изготовлению выносной LTE/4G антенны.

В том же

магазине

, где и модем, Вы найдете и другие антенны, роутеры и прочее беспроводное оборудование.

Всем хорошего настроения, крепкого здоровья, и интересных идей!

Подписывайтесь на

телеграм-канал

сайта, чтобы не пропустить новые статьи.

Авторское видео можно посмотреть здесь.

Рефлектор

Основная задача железного экрана за излучателем — отражать электромагнитные волны. Правильно отраженные волны будут накладываться своими амплитудами на колебания только что выпущенные активным элементом. Возникающая усиливающая интерференция даст возможность максимально далеко распространитьэлектромагнитныеволны от антенны.

Чтобы добиться полезной интерференции надо расположить излучатель на расстоянии кратном четверти длины волны от отражателя.

Расстояние от излучателя до рефлектора для антенн биквадрат и двойной биквадрат находим как лямбда / 10 — определяемую особенностями данной конструкции / 4.

Лямбда — длина волны, равная скорости света в м/с деленной на частоту в Гц.

Длина волны при частоте 2.4 ГГц — 0.125 м.

Увеличив пятикратно рассчитанное значение, получим оптимальное расстояние — 15.625 мм.

Размер рефлектора сказывается на коэффициенте усиления антенны в дБи. Оптимальные размеры экрана для биквадрата — 123х123 мм или больше, только в этом случае можно добиться усиления в 12 dBi.

Размеров CD иDVD дисков явно недостаточно для полного отражения, поэтому антенны биквадраты, построенные на них, имеют коэффициент усиления лишь в 8 dBi.

Ниже приведен пример использования крышки с чайной банки в качестве рефлектора. Размера такого экрана тоже недостаточно, коэффициент усиления антенны меньше, чем ожидалось.

Форма рефлектора должна быть только плоской. Старайтесь также найти пластинки максимально гладкие. Изгибы, царапины на экране приводят к рассеиванию высокочастотных волн, по причине нарушения отражения в заданном направлении.

В выше рассмотренном примере бортики на крышке явно лишние — они снижают угол раскрытия сигнала, создают рассеиваемые помехи.

Как только пластинка рефлектора будет готова, у вас есть два способа собрать на нем излучатель.

Установить медную трубку с помощью пайки.

Чтобы зафиксировать двойной биквадрат понадобилось дополнительно сделать две стоечки из шариковой ручки.

Закрепить все на пластмассовой трубке используя термоклей.

Берем пластмассовую коробочку для дисков на 25 штук.

Отрезаем центральный штырь, оставив по высоте на 18 мм.

Прорезаем надфилем или напильником четыре шлица в пластмассовом штыре.

Подравниваем шлицы одинаково по глубине

Устанавливаем самодельную рамочку на шпиндель, проверяем, дабы её края оказались на одинаковой высоте от дна коробочки — около 16 мм.

Припаиваем выводы кабеля к рамке излучателя.

Взяв клеевой пистолет, закрепляем CD диск на дне пластмассой коробочки.

Продолжаем работать клеевым пистолетом, фиксируем на шпинделе рамку излучателя.

С обратной стороны коробочки фиксируем термоклеем кабель.

Роутер: о чем мигают лампочки

Современные роутеры оснащают множеством индикаторов. Через них устройства сигнализируют о состоянии, подключении к сети и неполадках. Разбираемся на примере популярного оптического терминала SERCOMM RV6699 — что именно означают мигания и изменения цвета лампочек.

Терминал SERCOMM RV6699 — роутер, Wi-Fi точка доступа,
оптический модем, коммутатор и VOIP шлюз для подключения телефона в одном лице.
Устройство популярно у провайдеров, которые предлагают абонентам подключение по
технологии GPON. Она подразумевает прокладку волоконно-оптического кабеля до
квартиры пользователя. И это один из терминалов, которые получают абоненты Ростелекома.

Устройство имеет десять световых индикаторов на передней
панели. По порядку назначение индикаторов следующее: «Питание», «GPON»,
«Статус», «Телефон», «Wi-Fi 2,4 ГГц», «Wi-Fi 5 ГГц», «LAN», «USB», «Интернет» и
«LOS». Индикаторы на работающем устройстве могут светиться разным цветом,
гореть постоянно, «мигать».

Индикатор	Значения
Питание	Горит постоянным зеленым цветом при подаче питания. Гаснет при выключении.
GPON	Горит зеленым — регистрация и настройка выполнены. Выключена — нет подключения к GPON. Мигание 5 Гц (5 раз в секунду) — выполняется настройка устройства. Мигание 1 Гц (1 раз в секунду) — выполняется регистрация GPON
Статус	Мигание 5 Гц (5 раз в секунду) — устройство загружается (установка соединения). Мигание 1 Гц (1 раз в секунду) — выполняется обновление ПО. Горит зеленым — подключено к интернету.
Телефон	Горит зеленым — номер зарегистрирован в сети. Выключена — номер не зарегистрирован. Мигание (один раз в секунду) — снята трубка телефона, телефонная линия используется.
WiFi 2.4 ГГц	Выключена — WiFi сеть недоступна. Горит зеленым — Wi-Fi-сеть доступна. Мигание (зеленый) — передача данных. Мигание (синий, 1 раз в секунду) — режим подключения WPS активирован. Мигание (синий, 5 раз в секунду) — ошибка функции WPS. Горит синим — подключение устройства по WPS успешно.
Wi-Fi 5 ГГц	Выключена — WiFi сеть недоступна. Горит зеленым — Wi-Fi-сеть доступна. Мигание (зеленый) — передача данных. Мигание (синий, 1 раз в секунду) — режим подключения WPS активирован. Мигание (синий, 5 раз в секунду) — ошибка функции WPS. Горит синим — подключение устройства по WPS успешно.
LAN	Горит зеленым — есть подключение к LAN. Выключена — нет подключений к LAN. Мигает зеленым — передача трафика на LAN портах.
USB	Горит зеленым — есть подключение к USB порту. Выключена — нет подключения к USB порту Мигает зеленым — осуществляется обмен данными с USB устройством.
Интернет	Выключена — отсутствует подключение к Интернет. Горит зеленым — IP адрес получен, есть подключение к Интернет. Мигает зеленым — передача/прием данных.
LOS	Выключена — оптический кабель подключен, приемопередатчик работает. Горит красным — оптический кабель не подключен, либо приемопередатчик отключен.

Теория

Основной ресурс для сотовых операторов — частоты. Не имея достаточной полосы, предоставить клиенту высокую скорость не получится, как и обслужить большое число абонентов, поскольку физические законы не обманешь. Обычно эти ресурсы распределяются с учётом региона.

В сети можно найти списки диапазонов (Band) с учётом ширины канала. Так что, к примеру, в одной области оператору может быть выделен один набор частот и каналов, а в соседней — совсем другой. Так что и это тоже стоит учитывать при планировании реализации высокоскоростного доступа к Интернет через сотовые сети.

Модем категории 4 (LTE Cat. 4) поддерживает MIMO 2×2 и на канале шириной 20 МГц как раз имеет максимальные скорости скачивания и загрузки 150 и 50 Мбит/с соответственно. Заметим, что бывает так, что оператору выдаётся в регионе полоса как менее, так и более 20 МГц.

Соответствующим образом меняется и скоростная «ёмкость». Модем категории 6 уже относится к классу LTE-Advanced (LTE-A, LTE , 4G ). Он способен агрегировать две частоты (два канала) базовой станции на скачивание, что даёт в итоге 300 Мбит/с. Заметим здесь, что категория модема является его фиксированной аппаратной характеристикой и не может быть изменена никакими прошивками. Хотя вот включить-выключить поддерживаемые режимы MIMO и кодировок можно.

В таблице ниже приводятся некоторые варианты категорий, которые могут использоваться в современном клиентском оборудовании.

Категория LTE	Скорость приёма	Скорость передачи	MIMO	Кодировки
1	10 Мбит/с	5 Мбит/с	–	QPSK
2	50 Мбит/с	25 Мбит/с	2×2	QPSK
3	100 Мбит/с	50 Мбит/с	2×2	QPSK
4	150 Мбит/с	50 Мбит/с	2×2	QPSK
6	300 Мбит/с	50 Мбит/с	2×2, 4×4	64QAM
12	600 Мбит/с	100 Мбит/с	2×2, 4×4	64QAM, 256QAM
18	1200 Мбит/с	210 Мбит/с	2×2, 4×4, 8×8	64QAM, 256QAM
20	2000 Мбит/с	315 Мбит/с	2×2, 4×4, 8×8	64QAM, 256QAM

При этом скорости приводятся именно максимальные и на самом деле формально там не такие круглые цифры, но в данном случае это не очень существенно.

Что касается базовых станций, то операторы постоянно обновляют оборудование, так что определение актуальных возможностей именно ваших ближайших станций является непростой задачей. Формально для этого существует специализированное программное обеспечение, однако использовать его неподготовленным пользователем будет сложно.

В общем случае, агрегация частотных каналов позволяет устройству клиента подключаться к одной базовой станции одновременно по двум и более каналам (ещё раз напомним, что только если эти режимы реализованы на этой базовой станции) и таким образом суммировать скорости.

При этом каналы могут принадлежать одному или разным диапазонам (Band), а также иметь одинаковую или разную ширину. В зависимости от оборудования и его настроек, рост скорости может касаться не только загрузки, но передачи. Отметим, что данная технология работает и даёт эффект в том числе и на однопоточной нагрузке (скажем просмотре видеоролика или при скачивании файла по прямой ссылке).