- Мобильный интернет -
Созданию этого устройства предшествовали два года экспериментов и испытаний. Суть заключается в приеме сигнала отдаленных базовых станций сотовой связи для получения интернета и голосовой связи. Разговор идет об удалении от БС в 20-30 км, может чуть больше, когда на обычных телефонах уже «Нет сети». Туристы народ изобретательный: кто подкидывает аппарат повыше в надежде что в апогее он «зацепит» слабый сигнал и вернётся на землю с одной-двумя «палками» на экране, кто наматывает провод на сам аппарат, а второй конец закидывает на дерево… все эти меры действенные и иногда помогают связаться с внешним миром. Более продвинутые берут в поход небольшие антенны, но сама антенна мало чем поможет без хорошего кабеля, да и гнездо для её подключения есть не у всех телефонов.
- Лабораторки с привязкой к местности -
На фото ниже места где получалось устанавливать соединение с базовыми станциями GSM и пользоваться интернетом. Во всех случаях использована антенна «Двойной квадрат». Простота изготовления в походных условиях повлияла на выбор этого типа антенн, хотя по параметрам она несколько проигрывает своим собратьям… например патч-антеннам. Модем не подключали, лишь приматывали к самой «бабочке» и поднимали повыше. Соединение с ноутом по USB.
- Антенна двойной квадрат -
Антенна направленная, посему зная своё местоположение и положение населённого пункта, сразу задавали нужное направление. В окне модемной проги появлялось «Сеть найдена», хотя на сотовых по прежнему «Нет сети». Неплохой сигнал в -60-70 db, все же не позволял получить сколько нибудь приличную скорость и всё ограничивалось 0,03-0,05 мб/с. Погодный файл GRIB «тянули» несколько минут, а сайты даже не открывались. Причина такой небольшой скорости при неплохом сигнале возможно заключалась в следующем: Сотовая связь, по сути обычная УКВ связь, со своими законами распространения. Принять сигнал БС мощностью в 20-30 ватт и с приличной высотой подвеса антенны не сложно, даже на расстояниях в 20-30 км, даже не подключая антенну к модему. Передать свой сигнал на те же 20-30 км. при помощи слабенького передатчика модема, без внешней антенны, и практически с уровня земли задача трудно выполнимая… а если добавить неведомую поляризацию и диаграмму направленности внутренней антенны самого модема – практически невозможная. Итого, после нескольких экспериментов, был сделан следующий вывод.
Антенна должна быть направленной, иметь хорошее усиление и быть подключенной к самому модему. Острая диаграмма направленности в большей степени важна для передачи сигнала от нашего модема так как разбрасываться единицами ватт передатчика на 360 градусов расточительно. Гораздо эффективнее всю его мощность направить непосредственно в сторону базовой станции. Так как распространение радиоволн на этих частотах происходит практически по прямой, для увеличения дальности связи антенна должна быть установлена как можно выше… на мачте, пригорке, скале и т.д. Доставка полученного сигнала до модема должна производиться с минимальными потерями.
- Доставка полученного GSM сигнала -
Изготовить антенну и подключить её к модему задача не сложная и при наличии определённых навыков на час-полтора делов. Гораздо сложнее доставить сигнал с места хорошего приема до палаточного лагеря или автомобиля, не сидеть же с ноутом на дереве. Под местом хорошего приема подразумеваются естественные возвышенности: горы, ветки деревьев, мачты заброшенных сооружений и т.д. Как видно из фото ниже, основным критерием дальности связи является высота подвеса нашей антенны, поэтому расстояние «палатка-антенна» принимаем метров 30-40. И тут есть три варианта:
Вариант первый, традиционный: Модем воткнуть в ноутбук, антенну закинуть на дерево и соединить их ВЧ кабелем. Недостатки – приличные потери в коаксиальном кабеле при длине 20-30 метров. Тонкий кабель по причине большого затухания отпадает, а путешествовать с бухтой серьёзного коаксиала типа 10D-FB диаметром 13-15 мм. то же не выход. Из таблиц мы видим, что при длине коаксиального кабеля длинной 20 метров мы потеряем на частоте 3G (1800 мгц): на самом распространенном и дешёвом RG-58 почти 10 db, а при использовании упомянутого Radiolab 10D-FB всего 3,4 db.
Из другой таблицы видим, что 10 db это отношение напряжений в 3,16 и мощностей в 10 раз. Итого: сигнал БС принятый антенной, подвешенной где нибудь на дереве, ослабнет в 3,16 раза пока «добежит» до модема. Плохо, но не смертельно. Базовая станция «лупит» 20-30 ватт и по любому мы её «увидим» за 20-30 км. Гораздо хуже с «…и мощностей в 10 раз». Сигнал передатчика модема в 1-2 ватт ослабнет в 10 раз пока «доберётся» до антенны на дереве и увидит ли его БС – большой вопрос. С Radiolab 10D-FB все гораздо лучше, но мысль о бухте толстого кабеля в походе как то не радует.
Вариант второй. Полностью избавиться от ВЧ кабеля, антенну вместе с модемом «кидать на дерево» и соединять все это с компом по USB, исключив тем самым потери по высокой частоте. И тут не просто: при длине USB кабеля 3 метра все работает, с кабелем 5-7 метров скорость падает а с 10-и метровым ноут уже не видит модем. Причина опять в кабеле, теперь в USB. Хороший модем и кушает хорошо, посему при сечении жил 0,3 мм/кв и 20 метрах длинны, питание модема падает ниже 4 вольт. Решением будет изготовление кабеля с хорошим сечением питающих жил и двух коаксиалов, либо витой парой, в сигнальных цепях. Короче опять приличная бухта «в рюкзаке»)))
Вариант третий, самый разумный. В корпус, где находятся антенны и модем, добавить беспроводной маршрутизатор, проще говоря роутер и иметь мобильную точку Wi-Fi способную принимать сигнал отдалённых станций и транслировать его до палаточного лагеря. В походе раземщать на мачте или ветке, отнести на ближайшую скалу или возвышенность и пользоваться интернетом в радиусе 20-30 метров безо всяких проводов. Устройство закрепить на обычном фото штативе, иметь возможность поворачивать антенны во всех направлениях и устанавливать на любые неровности.
Продолжение следует.
- Точка доступа Wi-Fi -
Решено идти по третьему варианту: собрать в едином корпусе антенны, модем и роутер Wi-Fi, там же разместить аккумулятор и предусмотреть внешнее питание 12 вольт.
Приемное устройство изготовлено в большинстве своём из имеющегося, куплен лишь роутер и подходящий корпус. Модемы использованы — 3G Е173 и 4G Huawei E3272, роутер TL-MR3020. Для модема Е173 изготовлена антенна со стороной квадрата 35 мм и отступом рефлектора мм. Модем E3272 снабжен двумя антеннами с разной поляризацией на частоту 2500 мгц. и расстоянием до рефлектора 18 мм. 4G модем наотрез отказался работать с роутером, поэтому подключается по USB кабелю. Последним пользуемся в условиях крупных городов для получения хорошей скорости и для настройки по азимуту самого устройства.
- Испытания в полевых условиях -
Точка доступа работает по сей день, принимает 3G и раздаёт Wi-Fi по лагерю и вопросов нет. Роутер TL-MR3020 наотрез отказался работать с мегафоновским модемом 4G. Теперь решил изготовить вторую такую штуку с антенной Mi-Mo и модемом 4G. От роутера решено совсем отказаться, приобрёл модем модем HUAWEI E8372h-320 со встроенным модулем Wi-Fi, что упростило саму конструкцию устройства. Вдобавок снизился потребляемый ток, что увеличило время работы без подзарядки АКБ в автономном режиме.