基於4G(TD-LTE)移動網絡構建安全辦公環境之二(硬件設計)

現代移動通信技術具有通信速度快、通信靈活、安全性更強等特點,基於這些特點,筆者認爲基於移動網絡構建安全辦公環境,特別是4G、5G來臨之後,具備非常好的應用前景。於是筆者按照辦公需求針對性的進行了研究和開發。由於5G網絡環境和硬件板卡限制,可供開發使用的硬件板卡還沒有上市,該實驗主要是基於4G(TD-LTE)技術,具體分爲5部分,分享給大家。

基於4G(TD-LTE)移動網絡構建安全辦公環境之一——環境測試
基於4G(TD-LTE)移動網絡構建安全辦公環境之二——硬件設計
基於4G(TD-LTE)移動網絡構建安全辦公環境之三——軟件設計
基於4G(TD-LTE)移動網絡構建安全辦公環境之四——整體配置
基於4G(TD-LTE)移動網絡構建安全辦公環境之五——寫在最後

在第一篇文章中,我們可以看出4G網絡能夠基本滿足辦公需要,然而它也存在着無公網IP,無法作爲服務端爲客戶端提供服務;信號質量與基站有關,位置不同網速變化較大;可控性一般等問題。爲更有效的實現應用,我對市面商用通信模塊進行了二次開發,形成優化的4G移動平臺,主要特點如下:一是摒棄WIFI熱點撥號上網的做法,採用USB接口做爲信號總線,避免無線網絡信號干擾。二是實時查看信號強度,含2G、3G、4G等多種制式,並加裝GPRS天線,減少模塊的信號衰減,增強抗干擾性,更好地適應各種網絡環境。三是提供限制可訪問的目標IP和鎖定小區等安全功能,進一步增強移動辦公安全性。四是研究通過VPN撥號獲得獨立IP,進而實施可靠服務的方法。

本文重點介紹硬件設計方面的內容。

一、總體介紹

通過組裝PCIe通信上網模塊、MINI-PIE-E轉USB模塊、天線以及移動TD-LTE上網卡,開發專用上網模塊。

二、配件簡要說明

  • PCIe通信模塊採用標準MiniPCIe封裝;支持下行150Mbps,上行50Mbps的傳輸速率;內置TCP/IP協議棧和擴展AT指令集等。
  • MINI-PIE-E轉USB模塊接口定義有USB信號及3.3V電壓,將USB接口5V電壓通過LDO芯片轉換爲3.3V,供給模塊及USIM/SIM工作,信號總線爲USB信號。
  • 天線具有增強信號收發的功能。

三、組裝模塊

模塊的具體組裝圖示會放在第四部分,硬件和軟件的配置作統一介紹,這裏只簡要說明步驟。

  1. 將中國移動TD-LTE卡插入卡槽。
  2. 將卡槽裝入MINI-PIE-E轉USB模塊。
  3. 在MINI-PIE-E轉USB模塊中裝入PCIe通信模塊。
  4. PCIe通信模塊對應位置加裝天線。
  5. 將模塊插入USB口。

四、硬件成果

以上配件組裝後形成的模塊見下圖:


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