Можно ли использовать спутниковую антенну для 3g модема
Содержание статьи
Самодельная 3G, 4G антенна из спутниковой тарелки.
Данный материал является дополнением к статье «3G антенна своими руками», в которой описывается способ усиления сигнала на модеме с помощью офсетной спутниковой антенны. Этот способ весьма прост: устанавливаем сам USB модем в фокус тарелки, направляем ее на ближайшую вышку сотового оператора, чьими услугами пользуемся, и получаем, таким образом, усиление при фокусировке. Всё просто, но накопилось масса вопросов по данной теме, и сейчас я попробую все эти вопросы впихнуть в данную статью.
Первым делом поговорим о настройке, как настроить такую антенну, принцип настройки похож на такую же настройку спутниковой антенны на спутник, только настраивать нужно на базовую станцию (БС) с которой будет работать модем. Соответственно источник сигнала находится ниже чем спутник, и антенна будет направленна в землю, вниз, если вы используете офсетный тип зеркала, так как офсет имеет кривизну отражения. На 3G или 4G сигнал антенна настраивается медленным вращением вокруг оси и по вертикали (угол местности), до тех пор пока не будет достигнуто максимальное значение сигнала. Значение сигнала можно отслеживать в специальной программе, таких как MDMA и Wlan Expert, они подходят к большинству USB модемов. При достижении максимального значения, антенна фиксируется.
Далее следует поэкспериментировать с фокусом антенны, а именно с расположением модема в конвертеродержателе. Как показала практика, при смене положения модема в пространстве относительно зеркала, показания качества сигнала меняются. На фото ниже показаны примеры расположения модема. Например, на ZTE 626 замечено, что сигнал будет лучше, если его закрепить ребром к зеркалу.
Что бы понимать, куда именно нужно фокусировать отраженные волны, нужно знать, где у модема находится антенна. У большинства 3G/4G модемов антенна находится на противоположном конце от порта USB. При необходимости модем можно разобрать и наглядно увидеть, где находится антенна.
Немного об условиях прямой видимости. Прямая видимость это конечно хорошо, но если её нет, то поможет поднятие антенны над уровнем земли и увеличение диаметра зеркала. Так же больший диаметр даёт возможность соединиться с БС находящейся на большом расстоянии. Проверено, что спутниковая антенна диаметром 0,9 м хорошо работает на расстоянии до 25-30 км.
Теперь что касается линии от модема до компьютера. Здесь можно использовать либо обычный USB шнур купленный в магазине, либо самодельный USB удлинитель, который можно изготовить своими руками, без особых капиталовложений. Стоит отметить, что если покупать USB удлинитель, то качественный, хорошего сечения, с качественным экранированием и феритом на обоих концах. Два таких 5 метровых шнурка сочленённых вместе отлично работают, проверено. Если же требуется большая длинна, можно изготовить удлинитель самостоятельно как показано здесь.
Модем необходимо защитить от воздействия атмосферных осадков, сделать это можно с помощью пластиковой бутылки или обычного пакета, но лучше изготовить специальный защитный корпус.
И последнее по поводу совмещения просмотра спутникового ТВ и одновременного усиления 3G. Это чушь полная, если антенну отвернуть от спутника, сигнала с него не будет. К самому LNB можно прикрепить модем изолентой и конечно получится лучший сигнал чем без антенны, тем более если направление антенны примерно совпадает с расположением БС. Но если БС находится далеко, или вообще в противоположной стороне, то антенну обязательно надо настраивать на вышку.
На этом всё. Если что то пропустил или есть ещё вопросы, пожалуйста задавайте в комментариях и на форуме. Хорошей вам связи.
Источник
Интернет 3G в деревне через спутниковую антенну
Летом я провёл некоторые эксперименты с целью улучшения качества сигнала 3G интернета. Проблема была в следующем. С внешней направленной антенной сигнал изредка пропадал, хоть и ненадолго. Обычно — на секунды. Для большинства задач это не критично. Однако, в частности, при общении по Скайпу, это создавало определённые неудобства. Решить проблему удалось. В итоге, программы соединения с интернетом показывают максимальный уровень сигнала. Причём, удалось добиться усиления сигнала по сравнению с направленной антенной приблизительно на 14 dBi (такая большая разница удивила).
Сперва коротко суть решения. Для усиления сигнала используется спутниковая антенна, направленная на соту. Вместо облучателя (конвертера) установлен, определённым образом, 3G модем. Никакого отношения к спутниковому интернету это решение не имеет. Сигнал берётся с обычной соты.
Антенны — направленная (о налаживании интернета с этой антенной читайте статью Интернет 3G в деревне) и спутниковая («тарелка» диаметром 55 см) находятся рядом и направлены на одну и ту же вышку (правда, на соты разных операторов). Установлены на одной высоте. Направленная даже повыше на метр. Усиление сигнала направленной антенны по документации около 12 dBi. У «тарелки» по расчётам должно быть около 18 dBi. Разница должна быть около 6 dBi. Но получилось 14 dBi. Очевидно, при помощи такой антенны, можно ловить интернет 3G на расстояниях больших, чем 20 км от соты. На каких — только практика покажет.
Спутниковая антенна (она же офсетная) предназначена для фокусирования сигнала на частотах 10.7-12.75 ГГц или 3.5-4.2 ГГц. Интернет 3-го поколения (3G) работает на частотах 1.9-2.15 ГГц. Эти частоты также прекрасно отражаются зеркалом спутниковой антенны.
Одним из несомненных плюсов «тарелки» является возможность использовать любые 3G модемы. Наличие входа для внешней антенны не требуется. Так как сигнал фокусируется на сам модем. Точнее — на его встроенную антенну. Очевидно, результаты для разных модемов будут отличаться. Положение модемов в пространстве в фокусе сигнала также будет разным, поскольку расположение встроенных антенн в модемах разное.
Итак, что требуется.
1. Спутниковая антенна (чем больше диаметр, тем лучше, хотя в моём случае антенна маленькая — диаметр 55 см).
2. Качественный удлинитель usb. Мной использовался обыкновенный 3-х метровый. Существуют и активные удлинители длиной 5 метров и более.
3. Модем 3G. Как я уже писал выше — любой. У меня использован МТС 420-S (он же Huawei E3131). Необходимо выяснить, где располагается встроенная антенна модема. На большинстве модемов она находится на стороне, противоположной usb разъёму. Но на модеме E3131 она находится рядом с разъёмом.
Сифон для раковины — диаметр 40 мм
Самодельный держатель модема
4. Держатель для модема. Делается из подручных средств. Хорошо подходит пластиковая труба для слива воды диаметром 40 мм. Крепёж на антеннах рассчитан как раз на такой диаметр. В трубе проделываются соответствующие отверстия под модем.
5. Программа для определения качества сигнала (например, MDMA). Можно обойтись и стандартной, входящей в ПО модема, любого оператора. Обычно, эти программы дают возможность получить информацию о силе сигнала.
6. Защита для модема от атмосферных воздействий. В качестве такой защиты может выступить любой пластиковый контейнер (свободно пропускающий волны 3G сигнала). Я использовал подходящую по габаритам обыкновенную пластиковую банку, закреплённую изоляционной лентой.
Настройку лучше проводить в три этапа.
На первом достаточно просто поймать направление. Примерно. Главное — получить устойчивый сигнал. Этот этап мы с сыном проводили на земле, установив антенну на лавочку. Смысл этапа — убедиться что интернет есть и запомнить направление.
На втором этапе задача — найти оптимальное расположение модема в пространстве относительно антенны. Это важный этап. В зависимости от его (модема) расположения сигнал менялся от полного пропадания до, соответственно, оптимального. Разница между вертикальным и горизонтальным положением, к примеру, достигала 6 dBi. Если у вас другой модем (а это скорее всего так), не ориентируйтесь на найденное мной положение модема. Оно может быть совершенно другим, и держатель модема, соответственно, тоже.
Третий этап — настройка спутниковой антенны на стационарном месте. На этом этапе проводится окончательная настройка. Модем уже должен быть закреплён в своём оптимальном положении в фокусе антенны. Антенна должна быть наклонена к вертикальной плоскости приблизительно на 25 градусов. Процесс определения оптимального направление на соту аналогичен процессу настройки направленной антенны. Медленно перемещайте антенну и ждите секунд 20. Потом смотрите за показаниями программы MDMA.
Теперь сравнение.
Вот показания «приборов» из программы для направленной антенны:
А вот такие для спутниковой антенны:
И в конце замечание про показатель сигнал/шум — SNR, число после запятой. Этот показатель также лучше на спутниковой антенне.
Итог таков. Практика, которая есть критерий истины, показала, что на спутниковой антенне интернет стал более устойчивым.
Источник
3G интернет в удаленности от базовой станции с помощью тарелки и кофейной банки
Всем жителям Хабра — привет!
Суть этой статьи показать еще один вариант словить за уши Э/М волну в относительной глубинке для нужд доступа в интернет.
Если где-то точно такая конструкция уже мелькала, милости прошу ссылку, будет интересно сравнить и пообщаться.
Материал изложу в повествовательной форме, надеюсь, никого этим сильно не замучаю, всякие термины, если кто не знает, и прочие подробности можно смело пропускать, от этого суть поста сильно не изменится.
Постановка задачи
Интернет – штука полезная и нужная, с этим, думаю, поспорить сложно. И если проблем в городе с интернетом нет, то в деревне, где мне часто приходиться по семейным обстоятельствам бывать, есть определенные проблемы. Есть частный деревянный дом а-ля «хата» (место действия: РБ), из интернета в моей окрестности доступ предоставляют 3 оператора, но максимум – это лишь технология EDGE. До двух ближайших базовых станций (БС) около 3.5 и 7 км. Между домом и БС лес, но не вплотную. Хватило бы и EDGE, но загрузка этих станций от других соседних деревень, судя по скорости, такая, что можно «прятаться в картошку».
Вариант покупать готовое решение отпал сразу из соображений спортивного интереса.
Вдохновившись на одном из форумов удачным опытом парней, где использовалась спутниковая тарелка (она же «офсетная зеркальная антенна») и сам 3G модем в фокусе, решил что-то подобное смоделировать да скрутить.
Сразу скажу, что антенну с модемом хотелось закинуть на чердак, дабы не портила внешний вид дома (об этом ниже).
Шопинг, моделирование, измерения
Первым делом искал зеркало побольше. С жабой договорился на украинское зеркало «Харьков» с диаметром около 85 см, потому как на те, что я видел больше 1м, ценник уже как-то нелинейно взлетает.
По карте зоны покрытия операторов нашел, что до ближайшей точки с 3G около 21 км. Рельеф до БС — не горы, но леса, опять таки, хватает.
Первый опыт был зимой. Кронштейна не было, поэтому антенну пытался выставить, как приходилось. Ориентировочно выставил на предполагаемую БС с 3G, но как я ни крутил само зеркало и не ориентировал модем в зоне фокуса, нифига, пардон, не вышло. Хотя ширина диаграммы направленности (ДН) (если проще, то «ширина луча») на 2.1 ГГц довольно широкая, это не цифровое спутниковое ТВ на Ku диапазон, где попробуй еще «попади» в этот спутник.
Причины следующие. ДН в модеме по возможности рассчитывается изотропной, поэтому часть мощности уходит не на зеркало, а противоположную сторону, да и сама антеннка на плате модема по своей способности что-то слабое ловить оставляет желать лучшего, это логично. БС и антенну отделяет деревянный щит крыши, что также дает определенное ослабление. На эту тему даже наткнулся на интересную литературу, в основном по тематике сушки древесины. Довольно занимательно, но с кучей формул из электродинамики, характеризующих диэлектрические свойства «деревяшек». Из полезного, в первую очередь, это то, что коэффициент затухания зависит от ориентации волокон в доске по отношению к поляризации волны. Раньше как-то не задумывался, хотя тоже логично.
Но и тут не повезло: доски в щите все вертикально расположенные – максимум затухания.
В общем, возиться желание было, но возможности (на чердаке с ноутом на батарее долго не посидишь) и здоровья (температура –> к уличной => руки мерзнут) не было.
Немного в расстроенных чувствах, решил действовать по классической схеме: самодельный облучатель – в фокусе зеркала, от модема к облучателю – коаксиальный кабель.
По поводу облучателя были раздумья, что взять: некое подобие прямоугольного волновода, или круглого. Остановился на обычной жестяной банке. На западе именуется «Cantenna». Ничего оригинального, в интернете хватает опыта по сему чуду. Пробовал, как некоторые, просто в старую банку модем запихнуть в точке, где обычно ставится зонд в волноводе и таким образом облучать зеркало, тоже не увенчалось успехом.
В итоге, определив диаметр банки с условием распространения одной моды на своей частоте (~2.1 ГГц) в круглом волноводе, отправился в магазин с линейкой (!) за банкой. До этого еще пришлось немного в инете покапаться, на каких же частотах у нас развернута UMTS. Таки нашел необходимую на 10 см. в диаметре. Купил две, за что получил словесных люлей от родных, хотя покупал, вроде как, за свои. Кофе не дешевым оказался.
В довесок пришлось купить SMA разъем под гайку для того, чтобы банку от модема можно было отсоединять.
Промоделировал на компьютере антенную систему и облучатель отдельно, пошел кромсать банку. Вот здесь нужно быть довольно аккуратным с размерами: характеристики чувствительны к промахам.
На рисунке снизу показана модель банки, в которой находится наудачу приглянувшаяся медная трубка (толстенький сужающийся к низу цилиндр), запаянная на выводе SMA разъема.
Вот что вышло с моделированием (CST).
Коэффициент усиления по результатам моделирования: 22 дБи.
Далее показан общий вид всей офсетной антенны, которая многим знакома, + 3D ДН.
Характеристики самой антенны не измеряли, лишь КСВ на SMA разъеме непосредственно на банке. На графике кривые S11 (коэффициент отражения в дБ). Зеленая кривая – эксперимент (по идее, можно еще использовать на частотах 3.4, 4.5, 5.5 ГГц 😉 ).
Приятно удивлен, что совпало довольно точно. По мне, так КСВ хороший: вся мощность с раскрыва антенны идет в кабель (и наоборот).
Но тут началось самое печальное. По началу, хотелось использовать мною купленный когда-то в магазине Huawei E303, подпаявшись к нему непосредственно кабелем, т.к. модем без внешнего разъема.
Найдя на плате довольно мелкий разъем (U.FL, скорее всего), попытался запаять конец кабеля RG174 на его место, т.к. разъем для кабеля у нас в розничной торговле я даже пытаться не стал. Идея была, прямо скажу, идиотской – опыта мало, хотя пользовался паяльной станцией. Накрылся ВЧ тракт модема – стал этаким USB-microSD адаптером. На фото еще целехонек (фотка для справки кому-нибудь, авось интересно, искал в инете именно E303, не нашел).
Так ему: сколько же я с ним намучался с переводом в режим модема, а не сетевой карты, дабы уровень сигнала в цифрах увидеть (дошло даже до использование linux’a). Ну кое-как цифры получились.
Спустя время добрые люди подарили Huawei e173 с разъемом, но с выломанным USB штекером. Радостный, что сейчас отпаяю со старого разъем и припаяю в новый, обнаруживаю, что контактная площадка на плате на сигнальной паре сорвана, и под микроскопом удалось увидеть только точку переходной перемычки (via). «Везет». Но мир, опять таки, не без добрых людей: запаяли «волосок» МГТФ на эту перемычку (на удивление, припой схватился) и припаяли разъем. Модем заработал. Счастья были полные штаны. Теперь был нужен разъем CRC-9. После поездки на радио-рынок в Минске, единственное, что нашел, только кабель “CRC-9 – FME” (такой же, как на фотке снизу).
Пришлось перепаять FME на SMA.
Тестирование
Наконец-то летом настала пора протестировать, что получилось. В саду, под яблонями.
Слева на фотке сине-красная – банка кофе, на ней же скотчем примотан модем, от разъема на модеме к разъему на банке вышеупомянутый кабель. Справа на фотке другой ракурс. За холмиком сплошной лес.
Повертев антенну, нашел две точки. В одной сигнал похуже (результат программы MDMA), на уровне -103 дБм (лес ближе, либо канал хуже, или у БС антенны светят в мою сторону слабее, не разбирался), на второй получше -93дБм. Замечу, что это все с уровня земли! На второй фотке видно направление на вторую БС (расстояние чуть больше 20 км, если верить нетмониторщикам, за что им отдельное спасибо).
Тест скорости из-под дерева
К слову, очень забавно разговаривать по скайпу в видео режиме, сидя под яблоней.
Осталось взгромоздить это все на чердак. Но осталось решить еще одну проблему. Вести на чердак 220В не хотелось, дабы поставить роутер для запитки модема. Так как кабели USB длинные не дешевые (мне нужно было > 7 м), пришлось спаять USB удлинитель, используя витую пару (имел шанс купить SSTP 6 cat, жутко рад, ее и использовал для пущей надежности, хотя она тоже не дешевая). По поводу того, как сделать USB удлинитель из витой пары, информации в сети хватает. Просверлив дырку в потолке, спустил кабель в дом. Ну а там как фантазия позволит, хоть Wi-Fi.
Сигнал на чердаке плавает от -87дБм до -93дБм. Но это некритично.
Слева тест скорости на чердаке всей системы. А справа то, что давал модем сам по себе на чердаке от близстоящих БС (2G) (даже аська тормозила).
Фото с чердака. Сверху еще одна антенна — ДМВ (DVB-T). Часть фото, где окно, — щит, о котором речь шла выше.
И фото банки немного ближе. Нобелевку за скотч все же кто-нибудь получил, или нет?! Если нет, то это ужасный непорядок!
Надеюсь, кому-то информация будет полезна к размышлению и приблизит цивилизацию к вашему Богом забытому уголку. Прошу конструктивную критику в студию. Если есть вопросы, с радостью отвечу.
Источник
Усиление сигнала с помощью спутниковой антенны
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.
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.
Источник