Статья о вариантах усиления сигнала сотовой связи на различных объектах: коттедж, офис, склад., а также краткий обзор популярных предложений на рынке.
Существует два основных варианта усиления сотовой связи:
- Использование антенны, модема и роутера.
- Использование активного усилителя (повторителя).
Второй вариант универсален – расширяет возможности Интернета и голосовой связи, но имеет ряд ограничений (подробнее об ограничениях ниже).
Усиление 3G/4G Интернета с помощью антенны, модема и Wi-Fi роутера
Система состоит из двух узлов: антенны на улице и модема + Wi-Fi роутера в помещении.
Внешняя антенна для 3G/4G модема/роутера 
4G-модем, подключенный с помощью переходников к наружной антенне и вставленный в Wi-Fi-роутер Как это работает? Антенна направлена в сторону предполагаемой базовой станции сотового оператора.
Далее сигнал поступает на 4G-модем с роутером, который раздает интернет, распространяя сигнал Wi-Fi. Этот вариант популярен среди частных инсталляторов загородного Интернета.
Дешево и работает!
Wi-Fi-роутер со встроенным 3G/4G-модемом.
Если брать модем и роутер отдельно, то кабель, идущий от уличной антенны, попадает к модему через переходники с тонким кабелем и очень маленькими СВЧ-разъемами TS-9 или CRC-9. Во-первых, это довольно ощутимая потеря уровня и качества сигнала, во-вторых, это ненадежно механически.
Например, протирая пыль, вы легко можете повредить разъем на модеме, и, как следствие, вам придется покупать новое устройство.
Решение простое – просто изначально купить роутер со встроенным 4G-модемом.
Например, на нашем рынке продается несколько моделей роутеров Huawei. Никакой рекламы: работают отлично и разъем у них более надежный — SMA.
Роутер Huawei со встроенным 4G-модемом.
Почему частники предлагают модем и роутер отдельно? Ответ прост: ценовая маржа выше.
Что такое MIMO-антенна и зачем она нужна?
MIMO-антенна для Интернета 3G/4G Антенна MIMO — это устройство, которое имеет два параллельных коаксиальных кабеля, идущих к модему/маршрутизатору.
На практике это означает, что прирост скорости интернета на прием составит от 0 до 20%, а на вывод – 50-100%.
Необходим для тех, кто использует видеосвязь или удаленное видеонаблюдение, т.е.
активно использует исходящий интернет-канал.
В остальных случаях практической пользы нет.
Параболические антенны и антенны с высоким коэффициентом усиления
Параболическая антенна имеет высокий коэффициент усиления – обычно 25 дБ и более.Многие потребители при выборе антенны смотрят на этот параметр.
Однако это неправильно, объясню почему.
Параболическая антенна 4G с высоким коэффициентом усиления Во-первых, антенна с таким высоким коэффициентом усиления имеет чрезвычайно узкую диаграмму направленности, а отклонение направления на 1-2 градуса уже снижает коэффициент усиления до 0-3 дБ! То есть о самостоятельной установке на крыше и тем более на мачте речь уже не идет. Схема антенны с коэффициентом усиления = 16 дБ: 
Диаграмма направленности панельной антенны с усилением = 16 дБ Видно, что при отклонении на 5-10 градусов коэффициент усиления меняется не сильно, а при отклонении, например, на 25 градусов коэффициент усиления антенны составляет почти 2 дБ.
Схема антенны с коэффициентом усиления = 27 дБ: 
Диаграмма направленности параболической антенны Видно, что при отклонении на 2-3 градуса выигрыш практически равен нулю.
Во-вторых, антенны с узкой диаграммой направленности (т.е.
с большим коэффициентом усиления) плохо улавливают отраженные и рассеянные сигналы, что значительно снижает такой параметр, как качество сигнала (отношение сигнал/шум)!.
Например, лес довольно сильно рассеивает сигнал.
Распространение сотового сигнала в космосе В маршрутизаторах и модемах качество сигнала обозначается как RSRQ и SINR. А интернет в первую очередь зависит от качества сигнала, а не от его силы (RSRP или RSSI).
| Уровень приема | RSRP (дБи) | RSRQ (дБ) | SINR |
| Большой | > =-80 | > =-10 | > =20 |
| Хороший | от -80 до -90 | от -10 до -15 | С 13 до 20 |
| Средний | от -90 до -100 | от -15 до -20 | От 0 до 13 |
| Слабый | <=-100 | <-20 | <=0 |
Параболическая антенна прекрасно работает в зоне прямой видимости базовой станции; если бы была такая прямая видимость, не было бы проблем со связью и интернетом.
Это такой порочный круг.
Наш рынок устроен таким образом, что чем выше коэффициент усиления антенны, тем дороже она продается.
Будь осторожен! Кстати, еще одна популярная «денежная афера» — когда между антенной и модемом/роутером предлагают вставить активный усилитель (он же репитер) для усиления сигнала! Данное устройство увеличивает мощность сигнала, но ухудшает его качество, от которого зависит скорость интернета! Ухудшается качество из-за несовершенства разъемов, фильтров СВЧ, тепловых шумов транзисторов и других несовершенств элементов усилителя.
Стоимость таких репитеров соответствует стоимости нескольких хороших антенн.
Диапазоны частот
Одной из важнейших характеристик антенны является ее частотный диапазон (ЧР).У мобильных операторов есть 5 основных диапазонов частот – 800, 900, 1800, 2100 и 2600 МГц.
И во всех этих диапазонах есть Интернет. 
Распределение стандартов сотовой связи по диапазонам частот Из большого опыта рекомендую брать антенну на 3 или даже на все 5 черных дыр.
Да, чем шире черная дыра, тем меньше коэффициент удара, но об этом мы уже говорили.
Пример АЧХ антенн с разной шириной ЧД: 
Частотная характеристика антенн с разным количеством диапазонов Видно, что чем меньше черных дыр поддерживает антенна, тем выше ее усиление.
Еще одним аргументом в пользу использования многодиапазонных антенн является агрегация частот на модеме/маршрутизаторе.
Агрегация частот — это суммирование сигнала и, как следствие, скоростей передачи Интернета от разных черных дыр.
Например, 800+1800 МГц или 1800+2600 МГц.
Агрегация увеличивает скорость интернета и немного снижает пинг, что очень хорошо для игр.
Для реализации агрегации частот модем/маршрутизатор должен иметь модуль LTE как минимум категории 6. Называется LTE категории 6.
Антенны со встроенным модемом/роутером
На рынке есть популярное предложение, когда модем/роутер уже спрятан внутри наружной антенны.От антенны идет один тонкий кабель - витая пара, практически неограниченная по длине в масштабах загородного дома.
Антенна со встроенным роутером Zyxel и модемом Huawei 4G. Однако есть одно обстоятельство: эти модемы и роутеры не предназначены для использования вне помещений.
Согласно паспортным данным, они работают от 0 до +40 градусов.
Зимой при постоянной работе они все равно будут нагреваться, а вот летом в замкнутом пространстве на солнце температура может достигать 80 градусов.
Обычно такие устройства работают сезон, а может и два.
Есть альтернативные решения — так называемые внешние внешние маршрутизаторы.
Это серийная заводская продукция, изначально предназначенная для работы в суровых климатических условиях.
Примерами таких решений являются ZyXEL LTE 6101 и RF-Link R850.
Варианты интернет-решений через модем/роутер
По сути у нас есть три варианта:- Домашний роутер Huawei с многодиапазонной антенной (технология MIMO – опционально).
Вы можете использовать любой роутер Huawei, но не стоит брать портативные роутеры с аккумулятором.
Удобство этого варианта в том, что сим-карта располагается внутри помещения.
С другой стороны, его не нужно так часто менять.
- Заводское решение для наружного применения, такое как ZyXEL LTE 6101 и RF-Link R850. Самый удобный вариант установки — один гибкий кабель, даже с использованием технологии MIMO.
- Если вы находитесь в глуши и на улице вокруг дома в радиусе 100 метров нет даже намека на интернет, вам необходимо установить мачту около 6 метров на крышу или фасад, измерить диапазон частот. и прикрепите однодиапазонную антенну.
На практике бывали случаи, когда скорость на крыше составляла 10 Мбит/сек, а после поднятия антенны еще на пару метров скорость интернета увеличивалась в полтора-два раза! Так что выводы делайте сами.
Кстати, по поводу добросовестности большинства монтажников: они часто "прокачивают" антенны с большим коэффициентом усиления и монтируют их на уровне окон, просто чтобы не залезать на крышу или не ставить мачту.
Активный усилитель сотовой связи-ретранслятор
Принципиальное преимущество репитера перед роутером: он улучшает голосовую связь и Интернет - так сказать устройство 2 в 1. Схема установки проста:- Антенна на крыше, которая направлена в сторону базовой станции сотового оператора или операторов.
- Репитер (он же усилитель) внутри помещения, усиливающий сам сигнал.
Это единственный элемент, которому нужна розетка 220 В.
- Внутренняя (абонентская) антенна, распределяющая сигнал сотовой связи на телефон и другие абонентские устройства.
- Все элементы соединены коаксиальным (одножильным) кабелем с характеристическим сопротивлением 50 Ом.
Схема подключения ретранслятора связи GSM/3G/4G Фотографии из жизни:
Внешняя антенна, установленная на мачте
Ретранслятор сотового телефона
Внутренняя абонентская антенна
Как выбрать репитер
Основные параметры репитеров:- Коэффициент усиления (GC).
- Диапазон частот и их количество (ЧД).
Усиление обычно составляет 70-75 дБ.
Чем слабее сигнал на улице, тем выше должно быть усиление.
Если даже на улице перед домом сигнал недостаточен для нормального разговора, то именно КУ = 75 дБ.
Плюс вам потребуется установить внешнюю антенну на мачту высотой 4-6 метров.
Кстати, цена репитера пропорциональна ЦГ.
ЧД подбирается индивидуально в каждом случае.
Используя телефон Android, вам следует провести измерения сигнала.
Для этого вам необходимо скачать программу «Локатор сотовой вышки» и запустить ее на улице перед домом.
Сделайте по одному измерению в каждом стандарте связи, т.е.
в GSM, 3G и 4G. Как это сделать показано здесь: Если при измерениях телефон всегда показывает 1 BH, то можно брать однодиапазонный репитер.
А если 2, то соответственно двухдиапазонный.
Опять же цена сильно зависит от количества черных дыр в репитере.
Есть еще один момент при выборе репитера – ценовой сегмент. Есть уровень Алиэкспресс, а есть «чуть» дороже.
Как отличить? Это цена и еще один косвенный показатель – размер корпуса! На фото ниже абсолютно два одинаковых по техническим характеристикам репитера (согласно паспортным данным): 
В чем разница? Тот, что меньше (и дешевле), излучает больше радиопомех в сторону базовой станции сотового оператора, а черный ретранслятор излучает меньше шума.
Подробности по ссылке .
Радиошум мешает работе базовых станций операторов сотовой связи и может привести к штрафу и предписанию о демонтаже такого усилителя сотовой связи.
Дело вот в чем: более шумный репитер можно использовать в загородном доме вдали от базовых станций, находящихся на расстоянии пары и более километров, тем более, что леса и местность могут сильно заглушить эти шумы.
Ретранслятор «более высокого уровня» следует устанавливать, когда базовые станции находятся близко, например, прямо в деревне.
БС выглядят так: 
Базовые станции сотовых операторов В некоторых случаях они могут быть более компактными, например: 
Базовая станция сотового оператора на столбе Поэтому, если вы обнаружили поблизости БС оператора, лучше вызвать специалиста для подбора нужного усилителя.
Некоторые нюансы относительно репитеров сотовой связи:
- Дальность действия внутренней антенны линейно зависит от реальной мощности репитера (а не от максимальной по паспорту); реальная мощность репитера, в свою очередь, зависит от мощности входящего сигнала.
Мощность входящего сигнала зависит от усиления антенны и высоты ее расположения.
То есть делаем вывод, что чем выше мы повесим антенну, тем большую дальность действия мы получим внутри дома.
Фактически, если связь на улице перед домом не очень хорошая, дальность действия от антенны до ближайшей капитальной стены составит 2-4 метра.
Что обычно позволяет покрыть связью гостиную и кухню первого этажа.
- Если есть возможность протянуть кабель по дому для установки нескольких абонентских антенн, это даст лучший результат, чем освещение всего дома одной антенной и более мощным усилителем.
Финансовая экономия будет заметна: одна антенна, включая кабели, разъемы, делители мощности, стоит 3-5 тысяч, а за более мощный усилитель можно доплатить 20-40 тысяч рублей!
- Высота установки уличной антенны имеет огромное влияние на конечный результат, если рядом находятся высокие соседние дома или лес.
Из обширной практики не раз отмечалось, что при поднятии антенны на два метра скорость интернета заметно увеличивалась, вплоть до прироста 100%, а дальность действия увеличивалась на пару метров, что очень заметно на масштаб дома.
- Как выбрать направление наружной антенны? Либо с помощью программы «Cell Tower Locator» (она сразу при запуске покажет направление антенны), либо с помощью сервиса Speedtest.net. (у них есть программа или можно сделать это из браузера).
Ну или еще один измеритель скорости.
Логика проста: вращаем антенну с шагом 30 градусов и определяем направление, в котором скорость интернета будет максимальной.
Когда мы находим 1-2 направления с лучшим результатом, мы изменяем положение антенны с шагом 5-10 градусов.
Рекомендуется тестировать скорость интернета в первой половине дня, когда сеть еще не перегружена.
- Если уровень сигнала RSSI в точке установки уличной антенны -95 или хуже (например, -105), то извлечь такой сигнал репитером практически невозможно.
А если это удастся, то дальность действия сигнала внутренней антенны даже при установке мощных усилителей составит менее одного метра.
В крайнем случае, нужно сильно поднять внешнюю антенну!
- Бывает, что уровень сигнала GSM приемлемый, например, -80 - (-85) дБ, а уровень интернета 3G/4G составляет -95 дБ или хуже, тогда в этом случае для голосовой связи устанавливается ретранслятор, а роутер для интернета!
-
Смерть Одинокого Программиста
19 Oct, 24 -
Любопытство Возвращается
19 Oct, 24
