Tres módems LTE probados para cyberdecks y proyectos portátiles

Los módems celulares van y vienen, y pueden ser difíciles de domar. Aun así, en cada proyecto de computador portátil en que ha trabajado, el autor de esta guía de Hackaday ha visto que "módem LTE" está entre las tres peticiones que más repite el público. Si se está armando un cyberdeck o un portátil con Linux, el enlace de datos celular, el soporte de SMS e incluso las llamadas de voz pueden ser lo que convierte al equipo en una máquina de uso diario.

La demanda de cyberdecks va en alza, sus propios proyectos se beneficiarían de un módem y, sin embargo, la información disponible es escasa. Por eso armó una lista de módems a tener en cuenta.

Probar módems candidatos cuesta caro y toma tiempo. Hay que diseñar una placa, comprar algunas muestras a precios inflados y, en el último paso, toparse con un problema de firmware que bloquea toda la idea. El autor ya había dado consejos para partir de cero, mostrando cómo usar tarjetas mPCIe para pruebas de banco. Esta vez prefiere entregar unos pocos módems probados en batalla, que otros ya usan con buenos resultados, y describir lo que se puede sacar de cada uno.

Antes era peor

Hay una razón personal detrás de la lista. Cuando buscaba módems para el ZeroPhone, sobraban los módems 2G, pero las redes 2G ya se estaban apagando. Buscó entonces opciones 3G y no encontró casi nada. Cada módulo que aparecía terminaba sin hoja de datos, o era difícil de conseguir, o costaba 100 dólares la unidad.

Hizo una pregunta en Electronics StackExchange sobre qué módems 3G usaba la gente. Al día siguiente recargó la página y se encontró con que la pregunta estaba cerrada, oculta y marcada como "eliminada" por ser una "pregunta de compras". Fue la guinda de la torta de sus problemas para conseguir piezas.

La situación mejoró bastante desde entonces, aunque StackExchange no. Hoy hay unas cuantas docenas de módems a la venta, pero la mayoría no son los mejores de su categoría, así que el autor quiere ayudar a reducir esas docenas a tres opciones decentes. Agregar uno a un proyecto tampoco es difícil. Basta con un puerto UART o USB libre, alimentación de una celda de litio y algo de software.

El modesto A7682E

SIMCOM fabrica módems hace años, y su icónico SIM800 aparece en muchísimos proyectos, casi siempre montado en la famosa placa roja pequeña. El autor trabajó bastante con él y terminó odiando esas placas. El módem prometía llamadas de voz, pero resultaron tener muchísimos errores, y el firmware cerrado fue el último clavo del ataúd a la hora de depurar. Para GPRS y SMS, en cambio, funcionaba razonablemente bien.

Desde que salió el SIM800 pasaron años y muchos países apagaron sus redes 2G. Su colección de SIM800 quedó convertida en ladrillos que nunca llegaron a servir como las piezas de teléfono que tanto necesitaba en su momento. El éxito de SIMCOM le permitió seguir desarrollando, por suerte, y hoy tiene una línea de módems 3G y 4G. Uno en particular merece atención, el SIMCOM A7682E.

El A7682E es un módem LTE que todavía soporta 2G, y es una opción sorprendentemente común en dispositivos. Es barato, abundante y su conectividad Cat 1 (hasta 10 Mbps de bajada) entrega una cantidad razonable de datos móviles. Puede incluso trabajar con dos SIM, si de verdad hace falta. Otra ventaja es la compatibilidad con la huella de la serie SIM800, así que es igual de pequeño. Si alguna vez se diseñó una placa para un SIM800, el A7682E probablemente calce igual de bien, porque los cambios de pines no son críticos, según lo que ha visto el autor.

El A7682E o sus hermanos aparecen en bastantes placas modernas, y SIMCOM no cambia mucho la sintaxis de sus comandos AT. Eso asegura soporte en muchas bibliotecas de terceros. Algunas bibliotecas importantes declaran compatibilidad probada y muchas otras funcionan por compatibilidad accidental. El firmware del módem también implementa HTTPS y FTP, expuestos mediante comandos AT. Si no se quiere cargar bibliotecas pesadas en el código del microcontrolador, el módem puede hacer el trabajo pesado.

No está libre de críticas

Al autor hay cosas del A7682E que no le gustan, y la primera es el audio analógico. Se puede armar un teléfono pequeño con él, al menos si el firmware no le juega en contra como le pasó con el SIM800. No encontró a nadie que lo haya probado, y sus propios módems todavía no llegan. El problema es que el módulo espera que se conecte un parlante y un micrófono analógico directo al módem. El amplificador de parlante integrado es débil, aunque eso se resuelve agregando un amplificador externo.

El micrófono analógico es un problema mayor. ¿Recuerdan cómo los celulares metían ruido en los parlantes cercanos cada vez que entraba una llamada? Con un micrófono analógico hay buenas posibilidades de volver a escucharlo, o más bien de regalárselo a quien esté al otro lado de la llamada. Los smartphones abandonaron hace tiempo los micrófonos analógicos, o al menos los usan con amplificación en el mismo punto. Este módem ya trae un amplificador de micrófono integrado, así que no quedan muchas alternativas. Con soporte de PCM por I2S sería perfecto para teléfonos pequeños, pero eso queda en el terreno de los sueños. En el peor caso, SIMCOM tiene otros módems LTE parecidos que sí traen PCM, solo que son menos populares que el A7682E, aunque igual se consiguen en LCSC.

Quedan tres molestias más. La primera es la que más le pesa al autor, las pistas LGA, con todos los pads inaccesibles una vez que el módulo está soldado en la placa. Prefiere por lejos los módulos con pads almenados al estilo QFN, porque son más fáciles de soldar y retrabajar, y porque con un módulo LGA es casi imposible acceder a los pads que no se rutearon en la PCB. Reconoce que los pads almenados ocupan más superficie y limitan la cantidad de pines, pero le gustaría que siguieran siendo una opción, o que estos módulos combinaran los dos enfoques. Mientras tanto, habrá que arreglárselas con puntos de prueba y vías.

Las otras dos son menos esperables. Los pines de entrada y salida trabajan a 1,8 V. La guía de diseño de hardware trae ejemplos de conversión de nivel con transistores, que deberían funcionar si están en la hoja de datos. Además, a diferencia de muchos otros módems, este pide no apagarlo nunca sacando la batería. Hay que apagarlo con un comando AT o con el pin PWRKEY antes de cortar la energía, porque si no amenaza con corromper la memoria flash y posiblemente dejar el módem inservible. El autor no sabe qué tan obligatorio es esto en la práctica, pero no es un requisito que se vea en otros módems modernos.

Pese a sus defectos, es un módem que hoy se puede usar con buenos resultados. El colectivo del autor está trabajando en una placa de ejemplo, todavía sin probar, que lleva uno de estos módems con un circuito de soporte mínimo. Solo hay que poner la batería y una conexión USB o UART.

¿Hace falta más potencia o más velocidad? SIMCOM tiene otros módems en catálogo. Algunos alcanzan velocidades mayores, otros suman GPS, otros traen funciones extra en el firmware como MQTT y algunos llegan a 5G. Muchos están disponibles en LCSC para compra por volumen e incluso para ensamblaje en JLC. Pero SIMCOM no es el único fabricante.

Por suerte, no es un monopolio

No son muchas las empresas que fabrican módems celulares. Si hubiera que conocer solo dos, la segunda debería ser Quectel, y hay que recordar sus módems EG25 y EC200. Los dos son módems 4G y, frente a los SIMCOM más pequeños, traen bastantes más funciones. Lo entretenido es que corren Android por dentro, un sistema que se puede hackear, e incluso es posible cargarles un firmware propio y prescindir del microcontrolador. El EG25 es conocido por ser el corazón celular del PinePhone, desde la época en que el PinePhone era una placa de desarrollo. Todo indica que Pine64 eligió bien.

Los dos módems vienen en tarjetas mPCIe, y el autor sostiene que esa es una de las mejores formas de conectar un módem potente. Si se prefiere soldarlo directo en una placa, también vienen en los encapsulados pseudo QFN de siempre. El autor tiene una placa base para el EG25, todavía no probada a fondo, que debería servir para copiar el módem al circuito propio y mandar a fabricar la placa. La documentación de Quectel exige registrarse, aunque bugmenot lo resuelve.

Las interfaces son las mismas, USB o UART, y no hay mucho que innovar ahí. El autor recomienda con fuerza el USB, porque es la mejor forma de aprovechar los 150 Mbps de bajada de LTE Cat 4. Por USB se obtiene una interfaz USB Ethernet, o se puede usar QMI, sin sorpresas. Para hacer llamadas, mandar SMS o tener más control de la conexión de datos, el EG25 tiene una ventaja. Como es el módem del PinePhone, es mucho más probable encontrar software de Linux que lo maneje, por ejemplo la combinación de ModemManager con eg25-manager, que probablemente también funcione con el EC200.

En los dos módems sobran interfaces y funciones. Traen PCM para audio digital, soporte de VoLTE y hasta un módulo GPS integrado. También incluyen funciones de firmware como HTTPS, FTP y SMTP, aunque con la velocidad de datos de estos módulos lo normal es acompañarlos de una CPU lo bastante potente, y esas funciones dejan de importar.

Algunas precauciones

Para cerrar, el autor deja varias recomendaciones. Hay que comprobar que el módem sirva para el país donde se va a usar, fijándose en las letras al final del número de parte y comparando las bandas LTE. Hay que darle al módem alimentación de sobra, y si hay una celda de litio a mano, se puede conectar directo. Para las antenas, LCSC tiene hoy una cantidad sorprendente de antenas 4G y 5G, y el autor escribió una entrada de blog sobre cómo encontrarlas.

Si la energía es un límite, sobre todo por el requisito de 2 A de pico, hay buenas noticias. Las hojas de datos de SIMCOM y de Quectel muestran que ese pico se aplica sobre todo a 2G, así que el consumo máximo es menor en redes 3G y 4G.

En algunos países, y con algunos operadores, solo se permite conectar smartphones de consumo a la red, y los módems pueden quedar bloqueados. El autor cree que eso se hace en parte distinguiendo el número IMEI, pero no sabe mucho más. Otros países, como Turquía, tienen esquemas de certificación para smartphones. Recuerda vagamente que algunos de los módems mencionados permitirían cambiar el IMEI, pero advierte que hay que asegurarse de que sea legal hacerlo, porque supone que puede no serlo.