Как улучшить работу модема при плохом покрытии сети
Привет. В этот раз мы решили написать статью об антеннах, в контексте антенн для USB-модемов. Расскажем о том, какие они бывают, почему так выглядят, какие проблемы решает каждая из антенн.
Мы учли пожелания в комментариях к предыдущей публикации о том, чтобы писать «проще», в то же время мы не можем не использовать технические описания и терминологию. Надеемся, что у нас получился нужный баланс удобного и одновременно полезного содержания.
Периодически, на электронную почту завода приходят вопросы вроде: «Почему купленная мною 3G антенна не ловит LTE?», или «Вскрыл вашу антенну — одни железки/фольга, где же усилитель?» и много других вопросов.
Было решено написать статью в том числе для ответов и на такие вопросы. Цель материала — показать, как работают такие антенны на примере собственных изделий и помочь выбрать нужную антенну для приема интернет-сигнала именно в вашей ситуации.
Вступление
Антенны являются неотъемлемой частью любого устройства беспроводной связи. Из-за тренда к уменьшению габаритов устройств потребительской электроники, к антеннам, предъявляются жесткие требования. Под антенну на печатной плате выделяется небольшой участок (10% и менее от площади платы). Иногда и вовсе используются антенны на гибких печатных платах — FPCB , что позволяет компоновать устройство не только в плоскости, но и в объеме корпуса. Бывает, инженеры просто размещают «закорючку» на плате (например, PIFA-антенна ), отвечающую за работу устройства в 2G, 3G, 4G сетях. Такая антенна — ненаправленная, с минимальным коэффициентом усиления, её эффективность мала.
Да, подобные технические решения ориентированы преимущественно на работу устройства в зонах уверенного приема сигнала. Но, иногда мы оказываемся в зонах с плохим покрытием, где встроенной антенны недостаточно. В таких случаях может выручить внешняя антенна.
В зависимости от используемого устройства (смартфон, планшет, модем), понадобится антенна, функционал которой реализован под конкретное устройство. О системах усиления интернет-сигнала Orange-900 и Orange-2600, улучшающих качество связи смартфона/планшета, мы говорили ранее. Теперь мы рассмотрим способы усиления сигнала мобильного интернета модема, на примере нескольких классических вариантов антенн.
Антенны-отражатели
Взгляните, как излучает (принимает сигнал) модем в 4G-диапазоне: 
Рис. 1 — Компьютерная симуляция 3D диаграммы направленности 4G-модема (f=2.6GHz)
На Рис. 1 изображена 3D диаграмма направленности модема на рабочей частоте 2.6 GHz (сеть 4G). Давайте рассмотрим её подробнее. Как видим, встроенная антенна модема излучает вокруг на 360 градусов по горизонту с небольшим собственным усилением. Перекос излучения по горизонту обусловлен конструкцией антенны модема — за основу взята модель антенны одного из ранее популярных модемов, для наглядности помещенная в радиопрозрачный корпус.
Для того, чтобы повысить соотношение S/N модема можно использовать усилитель интернет-сигнала Connect 3.0 — это двухэлементная антенна, состоящая из рефлектора и активного элемента (модема, который вставляется в специальный держатель). Самого усилителя (если под усилителем понимать активное устройство) здесь нет, как и в любой пассивной антенне, однако, говоря об усилении, в первую очередь мы говорим о направленных свойствах антенны, и чем ярче они выражены, тем больше подобного «усиления» придает антенна.
Для базовой настройки достаточно направить усилитель с модемом в сторону лучшего уровня сигнала в помещении (как правило это окно) и качество соединения улучшится. В компьютерной модели это происходит так.
Рис. 2 — Компьютерная симуляция 3D диаграммы направленности 4G-модема
в усилителе Connect 3.0 (f=2.6GHz)
На Рис. 2 излучение модема в направлении от Connect 3.0 теперь выражено сильнее, причем красный цвет (максимум излучения) стал ярче, что говорит о приобретенной направленности (усилении). Справа на картинке приведена цветовая шкала усиления, по которой можно представить в каком направлении излучение модема максимально.
С помощью рефлектора Connect 3.0, встроенная антенна модема приобрела направленные свойства, в результате чего возросло собственное усиление антенны 6.5 dBi (1 dBi — децибел относительно изотропного источника излучения), а вход модема стал менее подвержен шумам и наводкам, что повышает соотношение S/N и улучшает качество интернет-соединения.
Важно: у модемов разных моделей антенны совершенно по-разному размещены, их конструкции различны, поэтому эффект усиления может быть различным в количественной мере, однако, диаграмма направленности во всех случаях будет принимать схожий вид, что важно для улучшения соотношения S/N.
Такой отражатель вы можете собрать и настроить самостоятельно, например, из обычной пивной банки. Это любопытно для любителей DIY, и, да, она тоже будет работать в сторону усиления. Одно «но» — пивная банка не всегда эстетично и презентабельно смотрится дома, в офисе, в магазине.
Небольшой FAQ по антеннам-отражателям:
Вопрос: В технических характеристиках вы пишете что антенна поддерживает практически все стандарты связи — как возможно достигнуть такой широкополосности?»
Ответ: поскольку Connect 3.0 — это двухэлементная антенна, активным элементом которой является модем, все зависит от того — поддерживает ли модем нужный стандарт. Размеры и расположение рефлектора, скрытого в пластиковом корпусе Connect 3.0, позволяют антенне оказывать положительный эффект в таком широком диапазоне частот.
Вопрос: «Почему антенна стоит именно столько (подставьте здесь любую цену)? Продавать за такие деньги штампованный пластик и фольгу — обман»
Ответ: Несмотря на относительную простоту конструкции — антенна работает, выполняет заявленную функцию, что подтверждено сотнями тысяч выпущенных изделий и множеством положительных отзывов от наших клиентов. Мы считаем неправильным обсуждать вопрос экономики и расчета стоимости данного изделия, опираясь лишь на цены материалов, входящих в его стоимость. К сожалению, присутствует множество факторов конечного ценообразования, часто не зависящих от нас.
Антенны направленного действия.
Бывают ситуации, когда решения уровня «Connect 3.0» недостаточно, чтобы «дотянуться» модемом до сигнала БС на расстоянии в несколько километров. Здесь нам помогут направленные антенны типа «волновой канал» и панельные патч-антенны. Эти антенны имеют отличные приемные характеристики в рабочем диапазоне и помогут наладить стабильную связь в условиях слабого приема сигнала (конечно, если он есть вообще).
Современные сети 2-4 поколений используют широкий диапазон частот: от 800 до 2700 МГц, который перекрыть одной направленной антенной с одинаковыми параметрами во всей рабочей полосе очень сложно, но этого и не надо. Нужно лишь правильно выбрать антенну под свою ситуацию, понимая, что если у вас 3G-антенна, то она не поможет, если вы захотите поймать WiFi-сеть или, например, сеть LTE-2600.
Стоит уточнить: из-за специфики частотного распределения, в России есть участки диапазонов, в которых размещены сети разных поколений (принцип технологической нейтральности), как например GSM 1800 (2G) и LTE 1800 (4G), для которых подойдет одна и та же антенна на 1800 МГц, но таких примеров немного.
Рис. 3 — 3G/4G/WiFi панельная антенна «Flat Combi»
Когда нужнее панельная антенна, а когда необходима антенна типа ’’волновой канал’’? У панельной антенны (Пример на Рис.3) широкий рабочий диапазон частот и её проще настроить на базовую станцию. Антенна «Волновой канал» (Пример на Рис.4) более узкополосная — обычно они хорошо работают в одном диапазоне (2G, 3G, 4G), но имеют большее усиление. Панельные антенны менее подвержены механическим повреждениям и «атакам ворон» в виду своей обтекаемой формы. А «волновые каналы», благодаря своей узкополосности менее подвержены наводкам и помехам от других источников сигнала, что положительно сказывается на отношении S/N. Антенны комплектуются разъемами SMA, N или FME, поэтому чтобы подключить их к модему, надо использовать переходник на CRC-9 или TS-9 разъем, в зависимости от модема.
Теперь обсудим расположение наружных антенн. В сетях 3G используется вертикальная поляризация, антенны следует располагать элементами перпендикулярно земле. Об этом написано в паспорте продукта и на сайтах производителей, но не все читают инструкции, поэтому нередко устанавливают связные антенны, как традиционные телевизионные — горизонтально. Результат — антенна в таком положении или вовсе не работает, или почти не работает.
Стандарт 4G/LTE имеет другую поляризацию. Для лучшего приёма антенну стоит располагать под углом 45 градусов к горизонту.
Вопрос: Поддерживают ли подобные антенны технологию MiMo ?
Ответ: Поддерживают. Для работы с технологией MiMo вам понадобятся 2 антенны. Например, для поддержки LTE MiMo рекомендуем использовать 2 волновых канала, расположенных под углами +45 и −45 градусов к горизонту.
Рис. 4 — Антенна «волновой канал» для 4G сетей «Рысь 4G»
Выбирая антенну, определитесь с тем, какой именно сигнал хотите усилить. Для наглядности мы приведем сводную таблицу с характеристиками рассматриваемых антенн:
Разгоняем 4G: скоростные модемы, агрегация и балансировка
Весной этого года на сайте iXBT.com был опубликован обзор двух моделей роутеров Keenetic, оборудованных встроенными модемами 4G для работы в сетях сотовых операторов. В обсуждении статьи многие читатели отмечали, что использование сегодня модема LTE Cat. 4, особенно с учётом его «встроенности», нельзя назвать интересным. Действительно, модели Qualcomm Snapdragon X5 уже около пяти лет и учитывая постоянный рост требований со стороны приложений, а также развитие сотовых сетей, его формальные 150 Мбит/с на приём и 50 Мбит/с на передачу (реальные показатели обычно в полтора-два раза ниже) выглядят неинтересно на фоне возможностей актуальных смартфонов.
К примеру, Apple iPhone 12, Huawei P40 Pro и Samsung Galaxy S21 имеют скорость получения данных через сотовые сети LTE более 1 Гбит/с. Отметим, что здесь и далее, если не указано иное, речь идёт о максимальных скоростях, заявленных в технических характеристиках. Причём не стоит думать, что это особенность только дорогих топовых моделей — этим же может похвастаться и Xiaomi Redmi Note 7 стоимостью примерно от 10 000 рублей.
Секрет успеха заключается в том, что чипсеты для смартфонов используют более совершенные модемы, поддерживающие технологии увеличения скорости. Среди последних наиболее часто используется агрегация частотных каналов. Кроме того, могут встречаться MIMO 4х4 и модуляция 256QAM.
Ключевым моментом во всей истории является необходимость иметь аналогичные возможности и на базовых станциях. Операторы не готовы публично делиться информацией о характеристиках своего оборудования, за исключением маркетинговых акций демонстрации «самого быстрого интернета». А без соответствующей поддержки со стороны конкретной вышки никакого смысла в более современном и дорогом модеме просто нет. Кроме того, традиционно не забываем, что фактическая скорость при работе в данном сценарии существенно зависит также от качества связи, от текущей нагрузки на станцию и от способа ее подключения к опорной сети оператора. Скажем даже если вы видите в окно своего дачного дома свежеустановленную вышку, рассчитывать на высокие скорости часто не стоит, поскольку она может быть подключена к опорной сети не по быстрой и предсказуемой оптике, а по радиоканалу.
Кроме того, во всей этой истории также играют роль тарифные планы и «особенности» реализации услуг для доступа с модемов и роутеров. Но в этом материале мы эти темы затрагивать не будем, а сосредоточимся на технических вопросах.
И последнее замечание — все описанное далее может быть актуально только если подключение к сотовой сети — единственный доступный вариант и при этом вам недостаточно предоставляемой «обычным» оборудованием скорости в десятки мегабит в секунду.
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. Так что можно попробовать проверить фактическую скорость на современном смартфоне или обратиться к базам сотовых вышек и их параметров, которые можно найти в сети.
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). При этом если нагрузки нет или она незначительная, модем для экономии ресурсов может и не задействовать агрегацию, так что реальное ее использование стоит проверять при активных задачах передачи данных.
Оборудование
USB-модемы, которые можно приобрести в офисах операторов, в большинстве своём имеют категорию не выше четвёртой, то есть не поддерживают агрегацию каналов и обеспечивают скорость загрузки не более 150 Мбит/с. Так что энтузиастам приходится искать другие источники, в роли которых выступают зарубежные Интернет-магазины. Отметим, что обычно там продаются не заблокированные на оператора устройства с поддержкой всех диапазонов, так что по этому поводу беспокоиться не стоит.
Что касается формата, то чаще всего встречаются модемы в виде плат M.2 3042, в первоначальном виде рассчитанные на установку в ноутбуки, специализированные роутеры и другое оборудование M2M. M.2 является универсальным форматом и имеет несколько вариантов. Для модемов применяется M.2 с ключом B, что означает передачу через разъем пары линий PCIe, SATA, интерфейсов USB 2.0 и 3.0, звука, а также нескольких специализированных шин. Собственно модемы из этого всего используют USB, контакты для SIM-карты и конечно питание.
Так что если хочется использовать модем с обычным роутером или компьютером, то потребуется специальная плата-адаптер со стандартным портом USB на выходе. Плюс нужно будет решить вопрос с подключением антенн, миниатюрные разъёмы для которых находятся на плате самого модема.
Простейший вариант представляет собой небольшую плату со слотом M.2 и портом USB. Из дополнительных деталей можно отметить наличие преобразователя питания. Корпуса у нее не предусмотрено, так что придумывать нужно будет что-то самостоятельно. Как видно по фотографии — на плате может быть установлено сразу два слота для SIM-карт, что в сочетании с соответствующим модемом позволяет на лету менять оператора через отправку модему команд. Технически можно реализовать и автоматические варианты переключения, но это уже вопрос к программному обеспечению, работающему с модемом.
С обратной стороны данной платы нет ничего интересного.
Для подключения антенн потребуются специальные провода-адаптеры – pigtail. Они могут идти в комплекте с платой или продаваться отдельно. На фотографиях я их уже закрепил на плате, что б не повредить разъемы на модеме из-за относительно больших и тяжелых антенн. В роли последних в данном случае использовались антенны от роутера Keenetic Runner 4G со встроенным модемом LTE. При необходимости через pigtail подключаются и внешние направленные антенны (здесь может еще потребоваться кабель от pigtail до антенны).
В качестве альтернативы сочетанию pigtail и антенны, если есть уверенность в сильном сигнале и/или необходимо обеспечить компактность конструкции, можно попробовать использовать антенны, аналогичные устанавливаемым в ноутбуках. Они обычно идут сразу с разъёмами для подключения к модему. Правда тут надо ещё внимательно выбирать – приведённые на фото, судя по артикулу, предназначены для Wi-Fi, так что их эффективность для LTE может быть не так хороша, как хотелось бы.
При желании вместо простого адаптера можно подобрать и более серьёзный (и дорогой) вариант с готовым корпусом, где уже есть все необходимое.
К примеру, у данного варианта есть металлический корпус с возможностью закрепить его в нужном месте.
С одного торца мы видим два светодиодных индикатора и порт USB Type A. Последнее несколько странно, поскольку формально этот порт обычно применяется на стороне хоста. Так что для подключения устройства потребуется идущий в комплекте кабель с парой одинаковых разъёмов.
С другого торца установлены два стандартных разъёма для антенн и между ними подпружиненный слот для SIM-карт формата мини. При этом карта помещяется в нем не полностью, так что поменять ее можно и без применения дополнительных инструментов.
Сам корпус представляет собой отрезок металлического профиля.
Посмотрим теперь что удалось раздобыть из модемов для проведения тестирования. Напомним, что собственно производителей микросхем модемов не так уж и много, фактически большинство моделей может быть представлено в Интернет-магазинах под разными именами, но иметь одинаковые характеристики, а наиболее известным производителем чипов в этой области является Qualcomm.
В частности одна из популярных моделей на базе Qualcomm Snapgragon X7 — Dell Wireless 5811e (DW5811e), который также можно найти по ключевым словам «Sierra Wireless EM7455». Данный модем относится к категории 6 — при агрегации двух каналов способен обеспечить скорость на приём 300 Мбит/с, а на передачу у него все те же 50 Мбит/с, как и в категории 4.
Устройство поддерживает все распространённые диапазоны LTE, а также может работать в режиме 3G. Есть возможность подключения двух SIM-карт и встроенный приёмник GNSS для определения координат. Интерфейс подключения — USB 3.0. Стоимость модема на момент подготовки статьи составляла примерно от 2000 рублей.
Второй вариант основан уже на Qualcomm Snapdragon X20 — DW5821e (другие ключевые слова для поиска — «Foxconn T77W968»). Этот модем категории 18 способен объединять до пяти 20 МГц каналов на загрузку, и его максимальная заявленная скорость составляет 1,2 Гбит/с. Использование категории 13 на передачу позволяет достичь 150 Мбит/с в этом режиме.
Плюс здесь есть MIMO 4×4 и кодирование 256QAM. Подключение осуществляется через USB 3.0. Этот модем применяется в платформе Qualcomm Snapdragon 855, так что фактически встречается в многих смартфонах. Стоимость модема существенно выше и составляет около 6000 рублей.
С установкой модемов проблем не будет. Устанавливаем модем в слот и закрепляем винтом. Далее подключаем кабели от pigtail. Здесь, конечно, нужна аккуратность и внимательность. Разъёмы очень мелкие.
Учитывая текущие реалии, в большинстве случаев, нет смысла ориентироваться именно на USB 3.0. На практике это может быть интересно только при наличии подтверждения, что на вашей вышке можно получить более 300 Мбит/с или как вложение на перспективу.
Второй момент, который хотелось бы здесь упомянуть — питание. Не секрет, что для традиционных «USB-свистков» ситуация, когда модем нестабильно работает или зависает именно из-за питания, встречается часто. Для описываемой схемы с M.2 модемом и адаптером на USB данный вопрос обычно решается качественными цепями на плате-переходнике (они там в любом случае есть, поскольку устройства M.2 питаются от 3,3 В) и конечно хорошим источников в роутере. Что касается потребления, то для описанных выше устройств реальные значения во время тестов не превышали 3 и 5 Вт соответственно.
Чипы Qualcomm имеют встроенные датчики температуры, так что можно обеспечить и удалённый контроль этого параметра. С практической точки зрения для «обычных» скоростей и режимов необходимости в дополнительном охлаждении скорее всего не будет. Однако если речь идёт о максимальной производительности и стабильной работе в сложных условиях, то рекомендуется обратить на это внимание и добавить радиатор и/или даже вентилятор. При этом поведение при перегреве, судя по сообщениям в форумах, может быть разное — от снижения скорости до перезагрузки.
На фотографиях выше видно, что с обратной стороны плат модемов нет никаких элементов и прямо напрашивается поставить с этой стороны термоинтерфейс и радиатор. Однако использованные адаптеры очень хорошо подходят для этого сценария. У первого под модемом находятся слоты для SIM-карт и тут мало что можно сделать. Второй интереснее, поскольку можно попробовать передать тепло на его печатную плату и потом на корпус. Но в общем случае, оба варианта сложно назвать оптимальными с этой точки зрения.
Отдельный вопрос — прошивки. Традиционно эта тема в многочисленных обсуждениях в сети вызывает немалый интерес, продиктованный шансом бесплатно (если не считать потраченного времени) что-то улучшить. Конечно, в этой статье нет как возможности, так и смысла пересказывать все написанное за последние годы про обсуждаемые устройства. Отметим только, что если говорить, собственно, об основной прошивке модема, то вопрос относительно простой — ситуации, когда смена прошивки как-то кардинально меняла его поведение, встречаются очень редко и обычно об этом сразу указывается в шапках профильных тем форумов. Сам процесс замены встроенного ПО обычно относительно несложный, если все идёт по плану. Но, конечно, стоит отнестись к нему максимально внимательно, иначе есть шанс получить «кирпич». Более интересный с практической точки зрения момент — возможность изменения параметров и режимов работы модема редактированием специальных областей/файлов прошивки с целью оптимизации и улучшения скоростных характеристик. В частности, речь может идти о всех описанных выше опциях — наборе каналов для агрегации, кодировке, MIMO. Это уже более сложное вмешательство, но в общем случае имея определённый опыт разобраться с этим можно.
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.
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). В целом, все эти интерфейсы уже достаточно давно были представлены и в различной степени успешно поддерживаются современным программным обеспечением.
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. Кстати, в арсенале компании есть в том числе и полностью готовые к работе решения категорий 6 и 12. Ещё один вариант для тех, у кого больше денег, чем времени, — продукты отечественного разработчика Kroks.
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 2.0 и с меньшим объёмом оперативной памяти. Также его можно назвать как «максимально доступная модель от Keenetic с гигабитными портами и USB».
Настройка и использование
Обычно я против тестирования на не вышедших в релиз версиях прошивок, но в данном случае без ветки Alfa не обойтись — поддержка QMI для новых модемов появилась именно в ней. Так что идём в настройки роутера, выбираем канал «Тестовая сборка», обновляемся на версию 3.7 Alfa 11, после перезагрузки ещё раз заходим на эту же страницу и в выборе компонент прошивки добавляем поддержку интерфейса QMI для модемов (некоторые скриншоты снимались уже позже собственно всего процесса тестирования, так что за это время вышли новые сборки).
Подключаем модемы, причем для усложнения задачи используем сразу два – по одному в каждый из двух портов USB роутера (используются SIM-карты операторов Мегафон и Билайн), и перезагружаемся. Буквально через несколько минут мы видим зеленый индикатор подключения к сети Интернет на роутере.
Никаких специальных настроек не потребовалось. Все опции подключения были определены автоматически. При необходимости пользователь может в дальнейшем изменить некоторые параметры в настройках соединения. Среди них – тип сети, частотные диапазоны, APN, сеть (оператор), функция ping check, роуминг данных, расписание работы и другие.
В прошивках Keenetic также реализованы очень полезные возможности отправки и чтения SMS, а также работа с кодами USSD.
В сочетании с KeenDNS эти операции будут доступны и удаленно через Интернет.
С учетом типа подключения в сложных ситуациях желательно иметь в роутере средства для контроля и диагностики соединений с сотовым оператором. В прошивках Keenetic это реализовано достаточно удобно. Начать можно со страницы «Системный монитор».
После щелчка на «Подробнее о соединении» пользователю будет показана ключевая информация о подключении. В частности, здесь есть модель и версия прошивки модема, оператор, длительность подключения, уровень сигнала, типа сети, идентификатор базовой станции, IMEI, IP-адреса, текущие скорости приема и передачи, общий объем переданного трафика, имя KeenDNS роутера. Обратим также внимание на кнопку принудительной перезагрузки модема.
Более полезные для выбора оптимальной конфигурации данные представлены на странице настройки подключения.
Как раз в этом месте можно увидеть описанную выше агрегацию – в поле «Band» будут указаны список диапазонов и ширины каналов в каждом. Кроме кода станции здесь будут показаны и другие данные о вышке, что позволит найти ее в онлайн базах и определить, насколько эффективно будет с ней работать. Плюс есть раскрывающиеся поля с данными антенн и несущих. Обратим внимание, что, к сожалению, все-таки не вся информация соответствует действительности – в частности поле «Максимальная скорость» явно показывает не то, что хотелось бы видеть. Учитывая активную работу над прошивками, есть шанс, что это будет исправлено. Конечно, при условии, что проблема не в самом модеме, который отдает такие данные. Понятно, что сам производитель здесь ничего не выдумывает, а берет данные от него. Кроме указанных возможностей работы с модемами через GUI, есть также консольные команды. Например, через
можно посмотреть статус модема (цифра задает нужный номер интерфейса). Аналогичные данные в формате json доступны через запрос через браузер по URL-ссылке
Что касается непосредственно использования, то на самом деле можно ограничиться простой констатацией факта, что «все работает». Соединения с провайдерами поднимаются быстро, за несколько недель тестирования отключений, кроме как связанных с перезагрузками оборудования, замечено не было. По описанным выше причинам, серьезно относиться к замерам реальной скорости работы сложно. Точнее про них можно говорить только с пометкой «вот такое тоже бывает», понимая, что речь идет исключительно о данном месте и времени. Никаких гарантий на минимальную скорость никто никогда не даст. Да и в большинстве случаев для домашних пользователей это и не требуется.
За время использования описанной конфигурации я несколько раз оценивал скорость запуском клиента p2p с несколькими популярными задачами на подключенном к роутеру компьютере. Средние показатели можно грубо оценить как 120 Мбит/с для Мегафон с модемом DW5821e и 50 Мбит/с для Билайн с модемом DW5811e. Напомним, что агрегация начинает работать только при наличии необходимости в ней, то есть нагрузки со стороны клиентов.
Практические выводы, которые можно сделать из проведенного тестирования – пользователю для достижения высоких результатов нужно как минимум иметь хороший модем категории 6 и выше и качественные антенны к нему. Что касается зависимости от оператора, то перед покупкой оборудования стоит проверить вышки и их возможности около предполагаемого места размещения. Начать можно с изучения карт, а закончить тестом скорости с подходящего смартфона. Кстати, что касается определения режима агрегации, то можно использовать утилиту NetMonster из Google Play, которая способна показать параметры каналов, включая ширину и агрегацию и не требует root-доступа. Как мы видим, способа жесткой привязки подключения к конкретной вышке в описанной схеме не предусмотрено. Единственное, что можно здесь сделать – использовать внешнюю направленную антенну, так что б модем считал нужную вышку наиболее удачной для подключения. Этот же способ применяется для улучшения результатов и в случае, когда вышли расположены далеко.
Объединение подключений
Как я писал выше, в тесте использовались сразу два модема и две SIM-карты разных операторов. Для этого варианта можно использовать еще один давно реализованный в прошивках Keenetic способ – штатную функцию объединения подключений.
Настройка простая – закладке «Профили доступа в Интернет» страницы «Приоритеты подключений» создаем новую запись и включаем в нее наши подключения через модемы. Далее на вкладке «Привязка устройств к профилям» выбираем те зарегистрированные устройства локальной сети, которым требуется подобное ускорение.
К сожалению, это еще не все – нужно зайти в консоль роутера и ввести несколько команд для активации функции. Сначала смотрим соответствие внутренних номеров профилей и их пользовательских имен в общем списке:
Потом для соответствующего профиля (в примере – Policy5) включаем режим объединения:
Сохраняем конфигурацию и выходим:
Подробно эта операция описана в статье базы знаний. В случае, если каналы (модемы, операторы) имеют разные фактические скорости, можно изменить соотношение приоритета каналов для внутреннего алгоритма (это также описано в материале по ссылке).
Результатом будет использование клиентом локальной сети для исходящих соединений одновременно нескольких провайдеров. При этом эффект увеличения общей скорости наблюдается только в случае нескольких множественных подключений. То есть на скорость загрузки файла с сервера FTP это не повлияет, а вот скачивание в сетях p2p будет проходить заметно быстрее. Негативным моментом реализованной схемы могут быть сложности (в частности отказ в доступе) при работе специальных приложений, в которых, для повышения уровня безопасности, реализована дополнительная проверка IP-адресов клиента в течение сессии. Впрочем, за несколько лет использования этой схемы, я лично с таким не встречался.
На используемом в данной статье оборудовании при объединении каналов на задаче загрузки файлов получались результаты на уровне 200 Мбит/с. При этом в Web-интерфейсе роутера можно было заметить, что использовались именно два канала. Жаль, что на странице «Системный монитор» нельзя одновременно вывести два графика трафика соединений.
Заключение
Если описывать результаты одним предложением, то можно сказать, к примеру, так «использование модемов высоких категорий с поддержкой агрегации каналов может иметь значительный эффект с точки зрения скорости». Но далее уже будут поправки «в некоторых случая», «зависит от многих условий», «гарантий никто не дает», «если хорошо работает сегодня, завтра может и не работать совсем» и так далее. Самое неудобное в этой истории, пожалуй, то, что от пользователя зависит не так уж и много и надо отдавать себе в этом отчет.
На мой взгляд, если уж стоит задача обеспечения комфортного подключения к Интернет через сотовых операторов для домашней (офисной, дачной и так далее) сети, то начинать надо с проверки текущего положения дел в заданной точке по нескольким операторам на хорошем смартфоне. Если найдется подходящий вариант – покупаем модем/тариф/роутер и просто пользуемся. Если сигнал слабый, то изучаем карту расположения вышек, оцениваем шансы улучшить сигнал внешней направленной антенной, ищем возможность протестировать эту конфигурацию. Если результат успешный – к указанному набору добавляем антенну и закрываем вопрос.
Что касается выбора непосредственно модели модема, то на данном этапе развития сотовых сетей и в условиях отсутствия гарантий высокой скорости, на мой взгляд, сложно оправдать покупку устройств категории выше шестой. Да, случаются счастливые совпадения и в сети можно найти эффектные картинки с несколькими сотнями мегабит в секунду, но платить в три раза больше… Это может не касаться требовательных мобильных пользователей, которым нужно максимально быстро в разных условиях и которые выбирают лучшее без ограничения бюджета. Ну и традиционно упомянем энтузиастов, которым собственно процесс часто более интересен, чем результат. И у них здесь, конечно, богатое поле для экспериментов – адаптеры, подключение к роутеру, изменение настроек и прошивок модема, выбор антенн и так далее.
Что касается использованного для тестов роутера Keenetic Viva, то, как мы увидели, производитель провел серьезную работу по интеграции новых протоколов и устройств в прошивку (кстати, есть информация что тестируются уже и модемы 5G), так что конечному пользователю не придется разбираться с подключением, что существенно упрощает и ускоряет процесс. К надежности и стабильности работы роутера нет никаких вопросов. В плюсы стоит записать уникальный набор поддерживаемых сервисов «из коробки». Не могу не вспомнить здесь и такую полезную технологию, как KeenDNS. Учитывая, что сегодня сотовые операторы позволяют работать только с «серыми» адресами, возможность в этих условиях обеспечить удаленный доступ к роутеру и даже устройствам за ним без существенных усилий очень пригодится. Если же вопрос только в удаленном контроле работоспособности и доступе к настройкам, то здесь пригодится фирменное мобильное приложение, работающее через облачный сервис.
Уменьшаем пинг на модеме Yota 4G без помощи мастера
Как уменьшить пинг на модеме Yota 4G? Настройте игру путем правильного выбора сервера, отключите фоновые программы, проверьте ПК / ноутбук на вирусы. Также может помочь обновление драйверов сетевой карты и настройка сети с указанием оптимальных параметров. Как вариант, подключите более быстрый тарифный план или смените Интернет-провайдера. Ниже рассмотрим причины высокого пинга Yota 4G, как его уменьшить на модеме, и как определить показатель в случае необходимости.
Причины высокого пинга
Большой пинг Yota 4G негативно влияет на качество игры или работы в Интернете. Не удивительно, что многие пользователи сразу проверяют параметр и предпринимают все шаги, чтобы уменьшить его. Перед выполнением каких-либо действий необходим измерить ping, а в случае выявления больших цифр попробовать повлиять на ситуацию.
Условно высокий пинг Yota на модеме 4G может быть связан с оператором, игрой, ошибочной работой смартфона или компьютера.
Рассмотрим главные причины:
- Слабый сигнал Вай-Фай, из-за чего снижается скорость передачи данных.
- Низкая скорость подключения из-за условий тарифного плана Yota 4G.
- Большое количество одновременно работающих программ, что негативно влияет на время отклика сервера.
- Скачивание обновления, из-за чего большая часть трафика забирается.
- Действие вирусов и вредоносного ПО.
- Применение телефона в качестве точки доступа.
В отдельную категорию стоит выделить высокий пинг Yota 4G в играх. Здесь причиной может быть:
- Ошибка в выборе сервера. К примеру, он находится на большом удалении от ПК / ноутбука, из-за чего и возникают задержки в ping.
- Высокая нагрузка на сервер и, как следствие, не удается выдержать большой поток запросов.
- Загрузка обновлений во время игры.
- Неправильные настройки сервера и т. д.
Зная причины, проще уменьшить ping на модеме, если он не устраивает пользователя. После каждой манипуляции можно проверять показатель и убеждаться, что выполненные шаги дали ожидаемый результат.
Как уменьшить
Главный вопрос, возникающий у многих пользователей — как уменьшить пинг на модеме Йота. Для этого можно сделать следующие шаги:
- Поменяйте настройки в игре и после каждого изменения проверяйте результат.
- Выберите сервер, который географически находится ближе всего к месту вашего нахождения.
- Отключите фоновые программы и запретите установку обновлений.
- Проверьте ПК / ноутбук, что во многих случаях позволяет уменьшить пинг на модеме Yota 4G.
- Попробуйте отключить на время антивирусную программу.
- Обновите программное обеспечение сетевой карты. Для этого жмите правой кнопкой мышки на Мой компьютер, войдите в раздел Свойства, а там Диспетчер устройств. В появившемся перечне найдите Сетевые адаптеры, выберите свой вариант и обновите информацию.
- Настройте параметры сети. Если у вас высокий пинг Йота играх, попробуйте в параметрах модема выставить подключение по 3G. В местах неуверенного сигнала это очень выручает.
- Увеличьте скорость Интернета. Самый простой путь, как уменьшить ping в модеме м Yota 4G — купить лучший тарифный план с более быстрой скоростью. Иногда может потребоваться смена провайдера на компанию, которая гарантирует более быструю скорость отклика.
- Минимизируйте потери от модема Yota 4G до источника приема сигнала. Лучше всего, если подключение будет проводится проводом. Подключение по Вай-Фай часто негативно влияет на показатель ping, ведь последний может стать слишком высоким.
Указанные выше шаги, как правило, помогают уменьшить ping на модеме Yota 4G. Но не стоит использовать сразу все пути. Действуйте поочередно, и после каждого действия измеряйте параметр.
Что такое пинг, и за что он отвечает
Пинг (ping) — это время, необходимо серверу на получение сигнала и его отправку обратно. Чем больше этот параметр, тем дольше пакет данных идет от клиента к серверу и обратно. Как результат, появляется торможение, ухудшение качества изображения и другие последствия. В современных модемах такая проблема может возникнуть при «режиме простоя», когда величина входящего / исходящего трафика минимальна.
Как определить пинг
Высокий или прыгающий пинг Yota 4G негативно влияет на качество работы в Интернете. Во избежание проблем рекомендуется контролировать показатель и в случае его превышения сразу уменьшить. Для этого можно воспользоваться одним из следующих способов:
- Через командную строку. Жмите Win+R и кликните CMD. В командной строке введите ping IP_адрес. В результате система показывает скорость опроса по заданному IP.
- С помощью специальных сервисов. Более простой метод — войти на сайт /speedtest.su/yota и измерить ето пинг. Преимущество способа в том, что измерения можно проводить в любое удобное время и быть уверенным в их точности.
Зная, как уменьшить пинг на модеме Yota 4G, вы сможете избежать торможений во время игры или при работе в Интернете. В комментариях поделитесь опытом решения подобных проблем.