Усиливаем 3-джи интернет с помощью кофейной банки и тарельки (сделай сам)
- В этой теме 27 ответов, 23 участника, последнее обновление ⤠ сделано
.
-
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», 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.
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 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 банки немного ближе. Нобелевку за скотч все же кто-нибудь получил, или нет?! Если нет, то это ужасный непорядок!
вот как-то так…
- Пригород
У нас была ситуация похожая: в другой деревне, в паре километров, интернет работал, причем довольно устойчиво и с почти полным индикатором сигнала. Значит где-то рядом есть базовая станция, снабжающая деревню устойчивым 3G сигналом. Судя по всему, складки местности или иные преграды мешают сигналу достигать нашего участка.
Решение придумалось конечно не новое и не оригинальное — и ежу понятно, что нужно вооружаться направленной 3G антенной. В голове, где-то на пыльных задворках, лежали воспоминания о курсе антенно-фидерных устройств, который нам целый семестр читали в институте. И благодаря этим знаниям я прекрасно понимал, что собирать такую антенну самостоятельно будет довольно трудозатратно и долго, решил покупать готовую.
Нагуглилось немало сайтов, где продавались разнообразные вариации 3G антенн за вполне себе умеренные деньги. Мне больше всего приглянулась продукция фирмы Антэкс, остановил свой выбор на “Комплекте №3 для 3G USB-модема (14 Дб)”.
В его составе обнаружилась сама антенна, довольно небольшая по размеру (200×200 мм), 10-метровый радиокабель и весьма забавный металлический саркофаг для модема. Устройство саркофага предельно просто:
Модем изолируется металлическими стенками коробки от посторонних радиоволн, кабель припаян непосредственно к U-образной медной пластинке, находящейся внутри. Сам свисток устанавливается в эту пластину, а под USB-разъем предусмотрена щель на другом конце коробки. Оригинальный адаптер, и я верю, что работал бы он отлично, но мой замечательный Huawei E367, пытаясь уместиться в тесноте коробки, отломал напрочь медную пластинку от контакта. Попытки припаять пластинку обратно не увенчались успехом – надежность крепления была хуже некуда.
Очень кстати на модеме обнаружился антенный разъем CRC9, который позволил мне обойтись без использования Антэксовского переходника.
Осталось купить соответствующий пигтэйл и можно подключить модем к антенне напрямую!
После сборки антенны нужно было определиться, как ее крепить и куда направлять. В идеале, конечно, нужно было бы ставить на крыше дома мачту и поднимать антенну на предельно возможную высоту, но я не располагал таким количеством времени и необходимыми материалами. Для проверки ее возможностей вполне сгодился чердак, где уже была закреплена антенна для спутникового ТВ, на ее же кроншейн я и закрепил свою 3G антенну. Направил ее приблизительно туда, где находилась станция, подключил модем и начал тестировать.
В итоге уровень сигнала варьировался приблизительно от -98dB до -102dB, но что самое главное, модем был подключен к правильной базовой станции, а не метался от одной к другой благодаря узконаправленному лепестку диаграммы направленности 3g антенны. Не секрет, что у модема встроенная антенна всенаправленная, так что базовые станции в округе постоянно конкурируют по величине сигнала, что можно наблюдать попробовав отключить модем от внешней антенны. Мегафоновская софтина уверенно показывала режим 3G, speedtest намерил около 2 Мбит/c на вход и 100 кБит/c на выход.
Результат вполне оправдал мои ожидания. Но наверняка, если поднять антенну выше всей этой растительности, результат может быть еще лучше.
Использую такой фильмы онлайн смотрим, правда только 3g, оператор Мегафон, без такой тарелки — интернет мертвый
- Для ответа в этой теме необходимо авторизоваться.