Как сделать мобильный интернет: запускаем базовую станцию 4G LTE

• 25 марта 2025

Создание собственной базовой станции 4G LTE – непростой, но увлекательный процесс, позволяющий получить независимый доступ к мобильному интернету. В отличие от использования услуг операторов сотовой связи, этот подход требует глубоких технических познаний и специализированного оборудования. Но, при правильном подходе и настройке антенны интернета на базовую станцию, вы сможете создать собственную сеть, адаптированную под ваши потребности.

Софт

Идея создания частной сети LTE не является чем-то новым. Существуют коммерческие предложения, позволяющие арендовать частотный спектр и организовать такую сеть на территории предприятия. Но, очевидно, что для единичного эксперимента приобретение специализированного оборудования нецелесообразно. Поэтому в данном случае предлагается использовать программно-определяемое радио (SDR) для развертывания сети.

В области открытого программного обеспечения для GSM доминирует проект Osmocom, но в сфере частных LTE бесспорным лидером является srsRAN. Это полностью открытое программное обеспечение, реализующее минимально необходимую конфигурацию для запуска частной ЛТЕ сети. Именно этот инструмент будет рассмотрен в данном контексте. Программное обеспечение доступно для сборки из исходного кода, но рекомендуется использовать дистрибутив DragonOS, который уже включает srsRAN. Также существует проект LibreCellular, использующий альтернативное аппаратное обеспечение, но основанный на том же программном решении srsRAN.

Как работает LTE?

Технология LTE – это стандарт беспроводной передачи информации, который был создан для обеспечения максимальной скорости передачи данных для смартфонов Android. Она основана на технологии OFDM, которая позволяет эффективно использовать радиочастотный спектр, разделяя его на десятки поднесущих. Так удается передавать сведения параллельно, что улучшает пропускную способность сети.

В отличие от предыдущих поколений, мобильный интернет 4g LTE использует пакетную передачу информации. Это значит, что данные передаются в форме пакетов, а не в форме непрерывного потока. LTE поддерживает различные частотные диапазоны и ширину полосы пропускания, что позволяет операторам сотовой связи адаптировать сеть к различным условиям и потребностям. Для повышения скорости передачи информации в ЛТЕ используется технология MIMO, которая дает возможность применять несколько антенн для передачи и приема информации. Также она поддерживает разные технологии модуляции и кодирования, с возможностью оптимизации потока под условия радиоканала.

Что нужно, чтобы поднять у себя собственную сеть LTE?

Как сделать мобильный интернет 4g? Для создания собственной сети LTE потребуется специализированное оборудование и программное обеспечение. Основным элементом является компьютер на базе Linux, обладающий достаточной вычислительной мощностью, примерно уровня Intel Core i5 с 8-12 ГБ оперативной памяти. Виртуальные машины и Raspberry Pi не подходят из-за ограничений в производительности и пробросе портов.

Как подключить 4g? Для передачи и приема радиосигналов необходим полнодуплексный программно-определяемый радиомодуль (SDR), такой как USRP, BladeRF или LimeSDR. Антенны должны соответствовать выбранному частотному диапазону, так как антенны от обычного роутера не смогут обеспечить необходимый сигнал. Также потребуются SIM-карты, поддерживающие запись данных, и GPS-DO для синхронизации времени, хотя последний не является обязательным, но повышает стабильность работы сети.

Симки

В отличие от GSM, технология LTE предусматривает обязательное шифрование, поскольку аутентификация проводится не только для абонента, но и для сети. Для этого каждая SIM-карта содержит два ключевых элемента: OP (ключ оператора) и Ki (уникальный ключ абонента). OP является общим ключом для всех SIM-карт, выпущенных оператором, в то время как Ki индивидуален для каждой USIM-карты.

Учитывая, что ключ OP используется для множества SIM-карт, его утечка может привести к компрометации всех карт, выпущенных данным оператором. Для предотвращения этого используется OPc – модифицированный ключ, зашифрованный с помощью Ki. Таким образом, даже при компрометации одной SIM-карты, остальные остаются защищенными. Для подключения к собственной сети ЛТЕ необходима специальная тестовая СИМ-карта, на которую можно записать эти и другие параметры. Карты Gialer или Sysmocom подходят для этой цели.

Персонализация SIM

Основной принцип персонализации заключается в записи на SIM-карту специальных ключей и идентификаторов, необходимых для аутентификации в сети LTE. Ключевыми параметрами являются:

• Ki – уникальный секретный ключ, который хранится как на SIM-карте, так и в базе данных сети. Этот ключ используется для генерации аутентификационных векторов.
• OPc – значение, используемое для защиты Ki.
• IMSI – это уникальный идентификатор или имя абонента, который нужен для идентификации SIM-карты в сети.
• PLMN – идентификатор сети, к которой подключается SIM-карта.

Для записи этих параметров на SIM-карту используются специальные программы и устройства, например, SIM-карточные программаторы. Стоит сказать, что процесс персонализации требует соблюдения мер безопасности, ведь ключи Ki и OPc являются конфиденциальными данными.

Немного про клонирование SIM-карт

Это процесс копирования данных с одной SIM-карты на другую. Хотя этот термин может звучать зловеще, он имеет как законные, так и незаконные применения. В контексте создания собственной базовой станции 4G LTE клонирование СИМ-карт может использоваться для создания тестовых SIM-карт, которые используются для тестирования и отладки сети.

Происходит это следующим образом:

• Первым шагом является чтение данных с исходной карты. Это включает в себя такие данные, как IMSI (международный идентификатор мобильного абонента), Ki (ключ аутентификации) и другие параметры.
• Затем данные, считанные с исходной карты, записываются на новую. Для этого используются специальные устройства, называемые СИМ-карточными программаторами.
• Для чтения и записи данных SIM-карты используется специальное ПО. Такие программы помогают управлять процессом клонирования и записывать необходимые данные на новую SIM-карту.

Почему сеть может отсутствовать?

Создание собственной 4G вышки – трудоемкий процесс, и даже после успешной настройки оборудования и программного обеспечения могут возникнуть проблемы с подключением. Происходит это по таким причинам:

• Неправильная настройка SIM-карт. Ошибки при персонализации SIM-карт, например, неправильные ключи Ki, OPc, IMSI или PLMN, могут привести к тому, что устройства не смогут аутентифицироваться в сети.
• Проблемы с частотным диапазоном. Несоответствие частотного диапазона, используемого вашей базовой станцией, и частотного диапазона, поддерживаемого вашими устройствами, может привести к отсутствию подключения.
• Недостаточная мощность сигнала. Слишком низкая мощность сигнала базовой станции может привести к тому, что устройства не смогут обнаружить сеть или подключиться к ней.
• Проблемы с антеннами. Неправильный выбор, неправильная установка или повреждение могут ухудшить качество сигнала и привести к отсутствию подключения.
• Проблемы с ПО. Ошибки в настройках программного обеспечения базовой станции, например, неправильные параметры сети или ошибки в конфигурации srsRAN, могут привести к проблемам с подключением.
• Проблемы с техникой. Неисправности или некорректная установка LTE оборудования (SDR или GPS-DO), могут привести к нестабильной работе сети или к ее полному отключению.
• Помехи. Помехи от техники, которая работает на тех же частотах, могут ухудшить качество сигнала и привести к отсутствию подключения.
• Неправильная настройка ядра сети. Это приводит к тому, что устройства не смогут подключиться к сети или получить доступ к интернету.

Подключение и настройка интернета на телефонах BQ

Настройка интернета на телефонах BQ для работы в собственной сети 4G LTE требует особого внимания к характеристикам сети, потому что стандартные настройки операторов мобильной связи не подойдут. Первым шагом является настройка APN (Access Point Name) – точки доступа, через которую телефон подключается к сети. Нужно создать новый APN с параметрами вашей собственной сети, такими как имя точки доступа, тип аутентификации и протокол.

После настройки APN необходимо убедиться, что телефон корректно распознает вашу сеть. Для этого может потребоваться ручная настройка выбора сети, указав идентификатор вашей сети (PLMN). Также важно проверить, что телефон поддерживает частотный диапазон, используемый вашей базовой станцией LTE. В некоторых случаях может потребоваться обновление программного обеспечения телефона или установка специальных драйверов для поддержки нестандартных частот.