Автор Тема: Улучшение приема сигнала 3g/4g модемов. Часть 2  (Прочитано 59485 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Пользователь.

  • Местный
  • *****
  • Автор темы
  • Сообщений: 4499
Это обсуждение началось с USB удлинителей и кофейных банок, но USB  удлинитель иногда выдает малый эффект, а кофейная банка срабатывает в редких случаях.

Решил перевести обсуждение на другой уровень, то есть обсуждать технологии передачи данных. Разделил проблему на несколько частей, они выделелны жирным шрифтом.

Выбор оператора и тарифа.

Модемы нужны для подключения к интернету, поэтому в первую очередь нужно выбрать подходящего вам оператора связи.

Заходим на сайты операторов, смотрим карту покрытия, изучаем тарифы, выбираем где лучше.

Чем ближе вышка оператора к модему, тем скорость выше.
От оператора зависит как работает вышка, на каких частотах передает данные, по какой технологии передаются данные (3G или 4G).

Выбор модема

Модем - это преобразователь радиоволн в файлы, он используется для подключения к мобильному интернету.

Модемы для мобильного интернета различаются:
   - по характеристикам железа (какой тип сети поддерживает - 3G, 4G, какая максимальная скорость устройства, какие частоты поддерживает, поддерживает ли технологию MIMO - отдельные антенны для приема и отправки, некоторые смартфоны могут еще поддерживать агрегацию частот)
   - по программному обеспечению (прошивка внутри модема, интерфейс управления, программа управления подключениями, программа для получения услуг - USSD, SMS)
   - по способу подключения к компьютеру
   - по источникам электропитания модема.

Модемы различаются по конструкции:
   - карманный усб брелок
   - карманный усб брелок с WiFi
   - карманный усб брелок с WiFi и аккумулятором
   - встроенные в стационарный роутер
   - встраиваемый модуль через Mini PCI
   - встроенные в планшет
   - встроенные в смартфон.

Если у вас есть смартфон, то можно подключаться через него.
При отсутствии смартфона, советую начать выбор с самого дешевого - усб брелок, если его функций вам не хватает, то можно выбрать модели с дополнительными функциями, за которые хотите переплатить.
Модемы встроенные в роутеры стоят очень дорого, поэтому подходят либо фирмам, либо в большой удаленности от вышки (50 км.), где нужно размещать модем и роутер на уличной антенне.


WiFi обычно режет скорость, поэтому  при низкой скорости передачи данных его лучше не использовать, или использовать через стационарный роутер, в котором передатчик сигнала мощнее и присутствуют внешние антенны.

Модемы различаются по производителю
  - Huawei - самые распространенные, для них есть драйверы, инструкции, прошивки.
  - ZTE - второй по популярности производитель китайских усб модемов, инструкций меньше, но они тоже должны работать.
  - другие производители - нужно смотреть отзывы в интернете работают ли они с линуксами.

У модемов Huawei существует два вида прошивок Stick и Hilink. Stick прошивка для подключения к интернету требует установки специальной программы дозвона (network-manager или операторской), а настройка модема осуществляется через отправку консольных команд в com порт, например через программу minicom.

Hilink прошивка требует только наличие драйвера в системе для usb устройства, дозвон выполняется самой прошивкой модема в автоматическом режиме, а настройка осуществляется в веб интерфейсе модема через браузер. В нем удобно смотреть уровень сигнала и шумов при поиске оптимального места для модема. В пару кликов можно выбрать диапазон частот (например 4g для дальних расстояний 800 мегагерц, а для ближних от вышки 1800 мегагерц).



Модемы бывают привязанные к одному оператору связи, и не привязанные к операторам связи. Лучше всего брать модемы не привязанные к операторам, с ним получится подключиться к разным операторам, и проверить где скорость выше. Привязанные к оператору продают в салонах связи. А модемы без привязки к оператору продают в компьютерных магазинах.

Для стационарного использования лучше выбрать устройство с выходами для внешних антенн. Внешняя антенна поможет преодолеть некоторые препятствия для сигнала между вышкой и модемом, например вынести за стену, поднять повыше деревьев и зданий, направить антенну более точно.

Подключение модема к компьютеру
Модем обычно находится в месте уверенного приема (повыше, у окна) или возле ввода антенного кабеля в дом, а компьютер размещают на столе, кровати, на коленях. Соединить два устройства на расстоянии можно несколькими способами, рассмотрим их.

Для передачи данных из модема в компьютер можно использовать:
USB хаб - соединяет модем с компьютером на расстоянии 0,5 метров, получается модем на подставке
USB хаб с внешним питанием - соединяет модем с компьютером на расстоянии 0,5 метров, увеличивает подачу электропитания в модем
USB удлинитель - соединяет модем с компьютером на расстоянии до 5 метров, очень важно выбрать качественный кабель, например с такой маркировкой 28AWG/1PR 24AWG/2C.
USB удлинитель по витой паре - соединяет модем с компьютером на расстоянии до 10 метров
USB удлинитель с повторителем данных - соединяет модем с компьютером на расстоянии до 15 метров, при условии что в середине цепи или в конце будет дополнительный источник питания для модема
USB удлинитель с внешним питанием - соединяет модем с компьютером на расстоянии до 15 метров, а также увеличивает подачу электропитания в модем.
Роутер - соединяет модем с компьютером на расстоянии до 50 метров, как по WiFi так и по Ethernet кабелю, а также подключает к сети несколько устройств.
POE - передача данных и высокого напряжения по витой паре в роутер размещенный на чердаке здания или в гермобоксе антенны.

Практика показала, для компьютеров размещенных на столе самый дешевый и простой вариант - соединение через активный USB удлинитель 5 м. с маркировкой 28AWG/1PR 24AWG/2C. Другие варианты дороже.

Для ноутбуков и планшетов, перемещаемых по зданию лучше использовать WiFi роутер поддерживающий 3G/4G модемы.

Использование внешней антенны или рефлектора
Модем имеет антенну внутри корпуса, вполне не плохую, но стены зданий могут не пропустить сигнал внутрь, поэтому усб модем лучше размещать возле окна, где прием сигнала лучше.

Если все выше указанные методы не помогают достичь приемлимой скорости передачи данных, тогда можно перейти к крайней мере - сооружению самодельного рефлектора или подключению внешней антенны фабричного производства.

Рефлектор - это отражатель радиоволн в сторону антенны, его приемущество в доступности - можно сделать своими руками.

Антенна - это сложное по конструкции устройство для приема и передачи радиоволн, требует много знаний, расчетов, высокой точности исполнения, настройки. Эффективность антенны зависит от качества изготовления, от правильного подбора, а также от правильности установки и настройки. Если ошибетесь где-то, не получите никакого улучшения. Если ставить антенну где был рефлектор, то эффект будет небольшой, а если антенну вынести за преграды и разместить повыше, то уже значительный.

Мобильный интернет связан с передачей данных по воздуху от базовой станции оператора к модему клиента.
Базовые станции излучают сигнал на расстояние 30 километров, затухание сигнала очень сильно зависит от рельефа местности, преград на пути сигнала, и радио помех.


Сначала нужно определить максимальную скорость передачи данных у вышки, чтобы знать к чему стремиться. Для этого нужно приблизиться к вышке и сделать замеры на скачивание и на отправку.

Затем нужно вернуться к месту установки модема, и определить с какой стороны находится базовая станция, на каком расстоянии, есть ли преграды между базовой станцией и модемом (здания, деревья, холмы).
Веб сервис для анализа рельефа местности: https://link.ubnt.com
Если выявлены причины слабого приема сигнала, то можно попытаться их обойти с помощью внешней антенны.

Можно вынести антенну за стены, закрепить выше зданий и деревьев, более точно направить в сторону вышки, увеличить площадь сбора сигнала спутниковой тарелкой. В первую очередь антенной нужно достичь уверенного приема сигнала, не обязательно максимального, во вторую уменьшить шумы, именно уменьшение шумов влияет на скорость скачивания.
« Последнее редактирование: Март 25, 2021, 14:12:55 от Пользователь. »

Оффлайн ek-nfn

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 1422
Вот же, цена вопроса 1300 рублёв без всяких головняков - http://www.tp-linkru.com/products/details/cat-4691_TL-MR3020.html. Если нужен более чувствительный к мощности сигнала вариант, то придется доплачивать за более серьезный вариант роутера.
Можно на Ali взять еще дешевле китайский вариант типа такого за 400 рублёв. Воткнул модем и все.. Раздаешь
« Последнее редактирование: Май 26, 2017, 10:15:39 от ek-nfn »
Devuan ASCII x32..x64

Оффлайн Пользователь.

  • Местный
  • *****
  • Автор темы
  • Сообщений: 4499
USB удлинители и роутеры используют чтобы поместить модем повыше и поближе к окну, там лучше ловится сигнал. Но антенны кроме помещения приемника в оптимальную часть могут еще улучшить прием сигнала, увеличив дальность приема или площадь принимающей поверхности, либо используя фильтр частот.

Оффлайн ek-nfn

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 1422
Чтобы улучшить соотношение сигнал-шум есть три варианта:
1) Повысить чувствительность приемника, что, соответственно, позволяет повысить коэффициент усиления приемника;
2) Повысить уровень сигнала на входе приемника за счет коэф-та усиления антенны (внешней антенны);
3) Повысить уровень сигнала на входе приемника путем изменения его расположения.

Первые два варианта для модема нерешаемы - закрытая конструкция. Решается это заменой модема на нормальную 3G/4G систему типа такой , в которую и втыкается симка с инетом.

По третьему варианту решается добавлением к модему китайской приблуды за 400 руб (или более качественной), что приводилась выше. При этом никакого USB удлинителя не нужно, достаточно провести лишь кабель питания к этой паре на форточке, к которому уже нет особых требований по длине и сечению в отличие от USB кабеля.

В обоих случаях квартира получит wi-fi
Devuan ASCII x32..x64

Оффлайн smik55

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 1016
В помещении антенну нет смысла располагать, так как имеется отражение сигнала станции от стен комнаты. Поэтому оптимальный вариант расположить приемную часть на улице.
Эффективность антенны зависит от ее коэффициента направленного действия (КНД) и от минимума потерь в линии (кабеле) и самой антенне. Разделив КНД на потери, получим коэффициент усиления антенно-фидерного устройства. Поэтому, если даже взять якобы эффективную антенну, но соединить ее  плохим ( да еще и длинным кабелем) с приемником, то получим обратный эффект. Для УСБ-модемов оптимальным вариантом будет следующий:

Берем УСБ удлинитель нужной длины (1-3 м), разрезаем его пополам, просовываем через отверстие в раме и обратно спаиваем по цветам.
Ищем старую ненужную алюминиевую кастрюлю (тарелку, чашку ...) диаметром 20-30 см и более.(какая есть).
Вырезаем кусок пенопласта толщиной 35 мм, крепим его на дно кастрюли по центру, а на него сверху крепим плащмя УСБ модем.
Втыкаем кабель и ищем наилучший прием, направляя антенну на станцию (это теперь наша антенна). Для изменения поляризации антенны, вращаем ее вокруг оси по наилучшему уровню сигнала.Закрепляем на стене любым способом в данном направлении.
В итоге имеем направленную антенну с отражателем с неплохим коэффициентом усиления и малыми потерями.
Для защиты от атмосферных осадков закрываем все бытовым пакетом.
В самой квартире - по потребности. Можно еще добавить УСБ удлинитель (думаю не более 3х метров) или установить ВАЙ-ФАЙ роутер (маршрутизатор) с поддержкой УСБ-модема.
Подобную конструкцию можно использовать и для приема сигналов ВАЙ-ФАЙ с улицы, в случае с УСБ-вай-фай свистком.
Проверено на практике, а не взято с потолка.
 
 

Оффлайн runtik

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 578
  • Проблема - когда нет проблем
Классно!!!
Runtu XFCE x64: EeePC 1015BX - 16.04.5; DNS Porto - 14.04.5.
-->

Оффлайн Пользователь.

  • Местный
  • *****
  • Автор темы
  • Сообщений: 4499
Стены в помещениях разные бывают, в зависимости от используемого материала и будет отражающая способность.

А антенна на подоконнике не будет зависеть от материала стен.

Я недавно телевидение сквозь кирпичную стену поймал, вот вам и отражающая способность.
« Последнее редактирование: Май 27, 2017, 05:53:05 от Пользователь. »

Оффлайн ek-nfn

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 1422
А антенна на подоконнике не будет зависеть от материала стен.
Антенна на подоконнике в 99% случаев также будет работать по отраженным волнам, так как будет отсутствовать прямая видимость сотовой вышки. Просто выше шанс, что основная мощность отражения придет с одной стороны, куда и направят кастрюлю (банку) - рупор.


Я недавно телевидение сквозь кирпичную стену поймал, вот вам и отражающая способность.
частоты ТВ и 3G/4G могут различаться до 5-6 раз (в зависимости от оператора). А это значит, что их проникающие свойства могут резко отличаться.   
Devuan ASCII x32..x64

Оффлайн smik55

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 1016
Пользователь, ты знаешь, волны НЧ диапазонов не могут пройти даже сквозь атмосферу и отражаются днем даже от ее нижних слоев. А волны УКВ и СВЧ свободно проходят через нее. Но и тут играет роль "угол падения равен углу отражения" в зависимости от частоты и отражающей среды (состояния атмосферы или разнородных материалов). Одни предметы больше поглощают, чем отражают, другие отражают лучше, но и смотря под каким углом приходит волна.  Обычный усб модем имеет слабую антенну, которая ловит со всех сторон. Если кто настраивал комнатную антенну для телевизора, тот знаком с такими эффектами отражения сигналов, как двоение изображения картинки, что и наглядно все подтверждает. Но если даже располагать антенну на окне внутри , то она все равно будет ловить хуже, чем за окном(проверено).
 Описанная мою выше антенна с рефлектором принимает сигналы только с основного направления, с боку и сзади приема фактически нет. Но все-равно ее лучше располагать снаружи за окном. Там ее легче направить и закрепить.
Но если такой возможности нет(многоэтажка), то можно поставить и на подоконнике окна, со стороны передающей станции и довольствоваться достигнутым.
Напоследок скажу главное: пробуйте и обрящете. Это займет час времени.
По поводу теории распространения радиоволн в атмосфере и различных средах информации достаточно.

Оффлайн Пользователь.

  • Местный
  • *****
  • Автор темы
  • Сообщений: 4499
В усб модеме установлена всенаправленая, но антенна размещается в определенной части модема в зависимости от модели устройства, то есть антенна крепится к микросхеме, а с обратной стороны микросхемы будет хуже ловить. Поэтому усб модем желательно размещать антенной в направлении сигнала.

Например мой Мегафон E352b содержит антенну с противоположной стороны от светового индикатора. Если вставить в ноутбук, то антенна будет направлена в стол, зазор между столом и ноутом в несколько миллиметров.

Производители для таких случаев предусмотрели гнездо для внешней антенны.

А пользователи придумали использовать усб удлинитель, чтобы размещать модем где надо и как надо. Роутер получается уже сетевой компьютер, способный передавать данные на большие расстояния, по сравнению с усб удлинителем. Плюс роутер берет на себя функцию подачи питания, предоставляет процессор, сетевую карту, операционку и драйвер, для обслуживания как модема так и трафика. И все это он позволяет разместить возле модема, где лучше ловится сигнал.


-----------------

Алюминиевую тарелку пробовал, но я не знал на каком расстоянии крепить усб модем.

Теперь вот знаю, 35 миллиметров, надо снова попробовать.

Оффлайн ek-nfn

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 1422
Алюминиевую тарелку пробовал, но я не знал на каком расстоянии крепить усб модем.
Теперь вот знаю, 35 миллиметров, надо снова попробовать.
все геометрические размеры антенн привязаны к длине волны (для использования фазовых сдвигов приходящих волн). В России у провайдеров слишком большой разброс выделенных частот, поэтому у одного с 35 мм будет отлично, а у другого с другим провайдером наоборот сигнал будет давиться в точке размещения модема.
Грубо говоря, вот эта самая кастрюля просто линза, имеющая фокусное расстояние (фазовый центр антенны). В этом фазовом центре все вошедшие в кастрюлю волны, а также отраженные от внутренних стен кастрюли суммируются благодаря совпадению фаз. Именно в него и помещают антенну модема. Также в этой кастрюле будут точки, где волны наоборот вычитаются друг из друга, ослабляя суммарный сигнал. Если поместишь модем в такую точку, то получишь худший результат, так как сигнал в ней подавлен противофазными составляющими. Вот точка нахождения этого центра сильно зависит от длины волны и формы-размеров кастрюли.
« Последнее редактирование: Май 27, 2017, 17:06:36 от ek-nfn »
Devuan ASCII x32..x64

Оффлайн Пользователь.

  • Местный
  • *****
  • Автор темы
  • Сообщений: 4499
С антенной проще, воткнул кабель и пользуешься, а с этими банками и кастрюлями не каждый разберется.

Оффлайн ek-nfn

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 1422
С антенной проще, воткнул кабель и пользуешься, а с этими банками и кастрюлями не каждый разберется.
Антенна хороша своей предсказуемостью. Методики их расчетов давно отработаны.
Devuan ASCII x32..x64

Оффлайн Пользователь.

  • Местный
  • *****
  • Автор темы
  • Сообщений: 4499
Беспроводной интернет мне нравится из-за возможности использовать его во многих местах, поехал и взял модем с собой.
Проводной интернет в этом плане проигрывает.


Где сейчас снимаю квартиру не получилось использовать 3G, прошлая тема с обсуждениями и эта не помогли.

Как я уже писал выше, усб удлинитель и роутер лишь позволяют разместить модем ближе к окну, а компьютер где удобно.
В зоне неуверенного приема (5 километров от вышки), да и еще когда окна направлены в противоположную сторону от вышки, только антенна поможет, у меня есть узконаправленная, расчитанная на 10 километров от вышки. Но для установки антенны на гребень крыши нужно 25 метров кабеля, а это огромные потери.

Провел проводной интернет, но все же не перестаю надеяться что получится настроить прием 3G.

Оффлайн ek-nfn

  • Местный
  • *****
  • Сообщений: 1422
Беспроводной интернет мне нравится из-за возможности использовать его во многих местах, поехал и взял модем с собой.
Проводной интернет в этом плане проигрывает.
Купи нормальный wi-fi адаптер (с режимом монитор и мощностью до 27-30 dBm), освой Kali-Linux и у тебя всегда и везде будет бесплатный инет, включая и заграницу.  ;D

А если по теме, то хоть десять тем открой, новых решений не увидишь. Все давно обкатаны. Антенна на крышу с длинным кабелем должна иметь антенный усилитель (есть такие, покопайся в инете). А чтобы минимизировать потери в кабеле, необходимо его правильно подобрать (толстый, из качественных материалов, а не китайский шнурок). А также понимать, что такое согласование длинной линии с нагрузкой и генератором сигнала, иначе потери мощности сигнала.
« Последнее редактирование: Май 28, 2017, 12:05:01 от ek-nfn »
Devuan ASCII x32..x64