Ten opis jest spóźniony tak z 5 lat. I pomimo że już tyle czasu upłynęło od wprowadzenia tego produktu na rynek i zrobieniu wsparcia dla OpenWrt to jest on nadal produkowany i dorobił się kilku różnych rewizji. Nie mam wszystkich, nie miałem możliwości zaznajomienia się z różnymi odmianami więc jak zwykle skupię się na tym co mam pod ręką.

Dziś na biurku gości płytka Quad-E4G firmy ALFA Network. Nie jest to gotowy router, nie jest to nawet gotowa płyta SBC, jest to raczej płytka dla ludzi lubiących trochę zabawy i samodzielnej pracy nad zrobieniem końcowego produktu. Trochę można by ją zaklasyfikować w samej półce co płytki PC Engines, RasberryPi czy popularne ostatnio BananaPi, choć ta ALFA jest jeszcze bardziej uboga i tym samym bardziej uniwersalna, o czym będzie za chwilę.

Przód ALFA Network Quad-E4G

Tył ALFA Network Quad-E4G

ALFA Network - tą nazwę mogliście już słyszeć jeżeli choć trochę interesujecie się technologią sieciową, bo jest to producent m.in. zewnętrznych kart sieciowych Wi-Fi które były szeroko stosowane przy różnych zastosowaniach. Firma ma w swoim portfolio także inne produkty (np. gotowe routery), a wspomniana płytka jest jednym z elementów w ich gamie produktów które oficjalnie są wspierane przez OpenWrt.

Link do produktu na stronie stronie producenta: ALFA Network Quad-E4G. Tam też można znaleźć ładnie rozpisane GPIO oraz sygnały w poszczególnych złączach.
Na stronie producenta jest inna wersja płytki niż ja mam przed sobą - m.in. w innym miejscu umieszczone są złącza kart SIM czy diody. Ale są to tylko różnice mechaniczne, elektrycznie płytki są identyczne.

Przejdźmy do konkretów - co płytka ma:
- SoC Mediatek MT7621A
- pamięć RAM
- pamięć flash
- 5 gigabitowych portów ethernet (RJ45)
- port USB 2.0 oraz slot kart microSD
- trzy sloty minipcie (z sygnałami PCI oraz USB, wraz ze skojarzonymi dla nich oddzielnymi slotami kart micro SIM)
- slot M.2 (z sygnałami USB 2.0 i USB 3.0 oraz dwa skojarzone z nim sloty kart: micro SIM i mini SIM przełączane przez GPIO)
- zegar czasy rzeczywistego RTC z podtrzymaniem bateryjnym
- zewnętrzny sprzętowy watchdog
- port microUSB dla konsoli systemowej
- szereg złączy do połączenia różnych rzeczy
- kilka diod led oraz przycisków

Wracając do wstępu tego opisu - sercem płytki jest znany wszystkim - i niestety wiekowy już staruszek - jakim jest SoC Mediatek MT7621A. Faktycznie pięć lat temu jeszcze można było uważać go za giganta na rynku i każdy przywitał by go z otwartymi ramionami. Obecnie mamy na rynku już nowsze Mediateki i innych konkurentów, które biją go na głowę chyba wszystkimi parametrami, więc można go już traktować właśnie jako staruszka. Specjalnie nie napisałem "archeo" w tytule, bo nadal można znaleźć ten procesor w starszych konstrukcjach, a patrząc w statystykach nadal widać bardzo dużo użytkowników routerów takich jak np. Netgear R6220 bazujących na podobnym SoCu, więc nadal znajduje on uznanie i zastosowanie w wielu miejscach. Procesor taktowany jest 880MHz, ma dwa rdzenie (cztery wątki) i z wielu różnych źródeł wiemy że jest dostatecznie wydajny żeby wysycić gigabit po lekkim tuningu systemu. A że dla tego SoCu mamy sprzętowe wparcie i dla flow offloadingu i dla operacji kryptograficznych w OpenWrt, więc jako router się sprawdzi, bo na samej płytce mamy już standardowy zestaw 5 portów gigabitowych, domyślnie podzielonych jako jeden port WAN i cztery porty LAN.

Porty ethernetowe mogą być także wykorzystane do zasilania routera przez pasywne POE dostępne na porcie LAN1 lub przez port WAN wykorzystując opcjonalny moduł POE 803.2af/at (którego nie ma na zdjęciach). Oczywiście można także posłużyć się zwykłym złączem typu JACK DC, ale wymagane jest zasilanie 24V (przyzwyczailiśmy się raczej że routery są zasilane napięciem 12V, ale tu producent uraczył nas trochę innym standardem). Na płytce znajdziemy także wyłącznik zasilania.

Mamy dostępne złącze USB 2.0, do którego możemy podłączyć czy to pendrive, kartę sieciową, kartę Wi-Fi czy modem komórkowy, czy też dowolne inne urządzenie na USB. Jeżeli chodzi o możliwość rozbudowy urządzenia do przechowywania danych to dysponujemy również dedykowanym złączem kart microSD. Nie będzie to demon prędkości, ale jako miejsce przechowywania np. logów czy własnych plików może się sprawdzić. Czytnik kart jest podłączony bezpośrednio pod SoC.

Pamięć RAM i pamięć flash są elementami dość płynnymi, bo zależą od rewizji i pochodzenia płytki. Ta którą mam posiada 512MB pamięci RAM oraz 32MB pamięci SPI NOR Flash, choć w specyfikacji producent wspomina także o możliwości umieszczenia na płytce 256 MB lub 512 MB pamięci RAM oraz 16, 32 lub 64 MB pamięci NOR flash lub podwójnego zestawu SPI NOR + SPI NAND. Pewnie można zamówić u producenta odpowiednią konfigurację, więc możemy mieć ubogo i tanio lub bardziej doposażoną wersję.

Zegar RTC podłączony jest na magistrali I2C i wraz z baterią typu CR2032 będzie pozwalał na przechowywanie aktualnego czasu. Może to się okazać niezbędne np. w systemach przechowujących pliki/logi lub posługujących się certyfikatami dla tuneli VPN.

Dla nas zaś dużym ułatwieniem może być wbudowany już w płytkę port szeregowy na złączu microUSB dający konsolą systemową, z pełnym dostępem do bootloadera i systemu. Tym bardziej że jest to port typu CDC ACM, nie wymagający instalowania w systemie operacyjnym żadnych dedykowanych sterowników.

Czego zaś Quad-E4G nie ma?
- slotu na wkładkę optyczną SFP
- portów ethernet 2.5Gb
- portów USB 3.0
- złącza SATA do podłączenia dysku SSD/HDD
- złącza M.2 do podłączenia dysku NVME
- i tu wpisz drogi czytelniku dowolną rzecz którą akurat Ty byś potrzebował

I tu właśnie przydadzą się dodatkowe złącza: trzy sloty minipcie z sygnałami PCI oraz USB 2.0. Uważny czytelnik zauważył zapewne że ta płytka nie ma wbudowanych interfejsów Wi-Fi, więc jeżeli byśmy potrzebowali interfejsów bezprzewodowych to należy uzupełnić złącza jakimiś kartami Wi-Fi stosowanie do naszych potrzeb. Bez problemu znajdziemy karty na 2.4GHz czy 5GHz, w standardzie a/b/g/n/ac, znajdą się także karty AX. Złącza potrafią dostarczyć nawet do 3A prądu, są odpowiednie zworki do ew. doprowadzona napięcia 5V na niektórych pinach oraz same złącza są od siebie dość oddalone, więc prawdopodobnie zmieszczą się karty "oversize". Tym samym nie powinno być problemu z włożeniem nawet jakieś bardziej wymagającej karty Wi-Fi.
Na portalach aukcyjnych i sklepach znajdziemy także inne karty minipcie - z dodatkowymi złączami SATA, z dodatkowymi portami USB, z dodatkowymi portami ethernet. Możliwości rozbudowy są więc dostępne, o ile tylko znajdziemy to co potrzebujemy.

Złącze M.2 ma tylko sygnały USB 3.0 oraz USB 2.0 i jest dedykowane dla modemu 3G/4G lub 5G, pracującego na sygnałach USB a nie PCI. Nawet najszybsze obecnie modemy 5G (np. Quectela czy SIMCOMa) mają swój wariant obsługujący magistralę USB, więc w bogatej ofercie modemów zapewne znajdziemy coś interesującego co będzie pasowało do płytki. Jeżeli by się okazało że jeden modem komórkowy to za mało, to zwykłe złącza minipcie też mają dostępne dedykowane sloty kart SIM; można dodać drugi modem i z łatwością zrealizować awaryjne przełączanie ruchu lub równoważenie obciążenia.

Ta ALFA została zaprojektowania tak, żeby być jak najbardziej uniwersalna. Na całej płytce i w pobliżu krawędzi znajdziemy dodatkowe punkty do wlutowania złączy różnorodnego przeznaczenia - od dodatkowych sygnałów kart SIM (np. żeby wyprowadzić slot SIM na zewnątrz obudowy), przez dodatkowe porty UART, magistrale SPI i I2C a na napięciach zasilania 3.3V i 5V skończywszy. Dało by się więc zastosować płytę jako podstawę jakiegoś układu sterującego, choć należy pamiętać o jej rozmiarach: 210 x 160 mm, przez co może się nie zmieścić w niektórych obudowach. Wyprowadzenie magistrali I2C daje nam także możliwość podłączenia szeregu różnych sensorów (np. czujników środowiskowych) czy innych elementów pracujących na tej magistrali.

Zegar RTC ze złączem I2C

Sama płytka (bez kart i USB) pobiera zaledwie do 2.5W w stanie jałowym (podłączony jeden ethernet, konsola szeregowa i uruchomiony OpenWrt). Po dodaniu kart pobór mocy wzrośnie, a o ile to już zależy od zastosowanych kart.

Jeszcze kilka słów na temat oprogramowania. Od dawna (od wydania 19.07) dostępne jest OpenWrt więc nie musimy zbytnio martwić się o przyszłość płytki a ilość pamięci ram i flash też sugerują raczej jej dłuższy żywot i zapewnione wsparcie. Jak wcześniej wspomniałem, płytka ma dostępną konsolę wyprowadzoną na złączu microUSB (kolejna naleciałość z poprzednich lat), więc jesteśmy w stanie łatwo dostać się do systemu operacyjnego czy nawet samego bootloadera w razie potrzeby. A skoro jesteśmy już przy bootloaderze – tutaj rolę pełni zmodyfikowany U-Boot i posiada funkcję recovery przez HTTP – więc w razie czego jesteśmy w stanie w łatwy sposób przywrócić system. Wsparcie dla tej płytki w OpenWrt obejmuje także elementy specyficzne dla tego produktu takie jak obsługa przycisków i LED, obsługa gpio związana z watchdogiem, resetem i włączeniem zasilania slotów minipcie, przełączaniem kart SIM dla slotu M.2, obsługę RTC na I2C, dodatkowych interfejsów UART czy karty SD. Resztę pakietów (jak obsługa kart Wi-Fi) należy zainstalować we własnym zakresie, ale w podstawie mamy obsługiwane wszystko co płytka dostarcza.
Niestety z powodu zastosowanego SoCu raczej możemy zapomnieć o uruchomieniu np. dockera i skorzystaniu z szerokiej bazy różnorodnych projektów, ale sporo pamięci flash (i ew możliwość zrobienia extroota np. na nośniku USB) daje możliwość uruchamiania aplikacji napisanych np. w pythonie.

Cena - nie jest mi znana. Należy pamiętać ze musimy uzupełnić płytkę także o np. kartę Wi-Fi czy dodatkowy modem LTE i odpowiedni zasilacz więc sumaryczny koszt całego projektu już rośnie w górę. Wiem że producent zrobił także dedykowaną metalową obudowę, ale nie jestem w stanie obecnie wskazać miejsca gdzie można by ją nabyć.

Jeżeli poszukujemy gotowego routera to ta płytka nie będzie dla nas przydatna. W innych przypadkach jeżeli chcemy samodzielnie złożyć router lub po prostu lubimy się bawić takimi rzeczami to jej uniwersalność może być podstawą dla wielu ciekawych projektów.
Mam w domu kilka różnych elementów, więc może zróbmy z tego router wg różnych potrzeb?

Płytkę otrzymałem od pepe2k, za co serdecznie dziękuję. Nie jest to artykuł sponsorowany przez firmę ALFA Network.

Druga część artykułu: ALFA Network Quad-E4G: zasilanie i peryferia
Trzecia część artykułu: ALFA Network Quad-E4G: bootloader i OpenWrt
Dodatek 1: ALFA Network Quad-E4G: wyświetlacz OLED na I2C
Dodatek 2: ALFA Network Quad-E4G: 3ginfo