Корзина: пуста

Как выбрать 3G/4G антенну для мобильного интернета?

Как выбрать 3G/4G антенну для мобильного интернета?

Поскольку на данный момент в Украине существует большая проблема с доступом к интернету, то именно в данной статье я постараюсь детально разобрать возможность ее решения и дать читателям пошаговою инструкцию как подобрать недорогое и качественное оборудование для доступа к высокоскоростному мобильному интернету. Далее речь пойдет про один из основных компонентов любого комплекта для доступа к мобильному интернету, а именно про правильный выбор усиливающих 3G/4G антенн. О том как подобрать роутер или модем, читайте в соответствующих статьях!

Итак начнем!

1. Предварительные изыскания

Для того чтобы выбрать усиливающую антенну для мобильного интернета необходимо определится со следующим:

1.1. Какие операторы связи присутствуют в Вашем регионе и где точно находятся их сотовое вышки (базовые станции)?

В основном мы рассматриваем операторов большой тройки - Vodafone, Киевстар или Lifecell, так как они имеют самую широкую 3G/4G сеть по всей Украине. Касательно более мелких операторов, например, Интертелеком или др., то на момент написания данной статьи они не предоставляют возможности доступа в интернет по средствам 3G/4G стандартов связи.

Для того чтобы найти ближайшую базовою станцию мобильного оператора, которая работает в 3G или 4G стандарте, можно воспользоваться несколькими методами:

  • воспользоваться онлайн картами покрытия с официальных сайтов мобильных операторов - карта покрытия Киевстаркарта покрытия Vodafoneкарта покрытия Lifecell (их минусом является низкая информативность, но при этом относительно точная зона покрытия мобильным сигналом);
  • воспользоваться специальными мобильными приложениями для смартфонов на базе Android, например - Base StationsNetmonitorNetMonster или любым другим (для более-менее адекватной работы таких приложений нужно находится в зоне действия базовой станции мобильного оператора и быть подключенным к сети интернет);
  • воспользоваться сервисом cellmapper.net, который на момент написания данной статьи является максимально информативным и точным.

1.2. Какие стандарты связи доступны в Вашем регионе?

Грубо говоря на сегодняшний момент в Украине все крупные мобильные операторы предоставляют своим абонентам возможность пользоваться тремя поколениями мобильной связи – это 2G (голосовая связь и мобильный интернет со скоростью до 256 Кбит/с), 3G (голосовая связь и интернет со скоростью до 42 Мбит/с), 4G или LTE (высокоскоростной интернет со скоростью до 150 - 300 Мбит/с). В принципе этого вполне достаточно для того, чтобы определится что для нормального пользования интернетом нам необходимо иметь вблизи базовою станцию любого оператора, которая работает в 3G, а лучше в 4G стандарте!

Для понимания того какой стандарт связи есть вблизи Вашего региона, также идеально подойдут карты покрытия или мобильное приложение Base Stations!

1.3. На каких частотах предоставляется доступ к мобильному интернету?

В Украине операторы большой тройки предоставляют доступ к мобильному интернету на нескольких известных частотах, а именно:

  • 2100 МГц – на этой частоте работает 3G связь всех операторов;
  • 800 МГц – на этой частоте работает связь Интертелеком в селах и небольших населенных пунктах;
  • 900 МГц – на этой частоте работает 4G/LTE связь Vodafone, Киевстар и Lifecell в селах и небольших населенных пунктах;
  • 1800 МГц – на этой частоте работает 4G/LTE связь Vodafone, Киевстар и Lifecell в больших селах, районных центрах, а также в крупных и мелких городах;
  • 2600 МГц – на этой частоте работает 4G/LTE связь Vodafone, Киевстар и Lifecell в крупных городах.

Для определения частоты ближайшей базовой станции можно воспользоваться мобильным приложением для смартфонов на базе android – «Base Stations» или приложением «Сотовые вышки. Локатор.» Приложение «Сотовые вышки. Локатор.», помимо рабочей частоты, также показывает множество дополнительной информации, например расположения базовой станции, уровень сигнала и т.п. Важно помнить, что для корректной работы данного приложения, Ваш смартфон должен находится в радиусе действия базовой станции, информацию о которой вы хотите получить!

Интерфейс приложения «Сотовые вышки. Локатор»

Рис.1. Интерфейс приложения «Сотовые вышки. Локатор»

Более точную информацию можно посмотреть воспользовавшись сервисом cellmapper.net !

1.4. Какое расстояние по прямой и рельеф до ближайшей базовой станции?

Для получения мобильного интернета, очень важно найти максимально близкую к тому месту, где Вы хотите получить интернет базовою станцию, которая будет работать в 3G или 4G стандарте.

Допустимые расстояния, при которых можно бороться с оператором за доступ в интернет это:

  • для 3G на частоте 2100 МГц – до 15 км;
  • для 4G на частоте 800/900 МГц – до 30 км;
  • для 4G на частоте 1800 МГц – до 20 км;
  • для 4G на частоте 2600 МГц – до 10 км;

Если Вы находитесь далее, то получить хоть какой-то интернет у Вас вряд ли получится! Также немаловажным фактором будет выступать рельеф местности. В идеале, для максимальных расстояний, которые указаны выше Вы должны иметь прямую видимость базовой станции. Если же это не так и на пути к базовой станции есть какие-либо преграды, или же базовая станция находится на возвышенности или в низине, то расстояние, с которого Вы сможете поймать сигнал сильно уменьшается.

Затухание 3G/4G сигнала в зависимости от материала преград

Рис.2. Затухание 3G/4G сигнала в зависимости от материала преград

Для того чтобы понять рельеф местности в направлении базовой станции, нужно воспользоваться специальной программой Google Earth для ПК, или же сервисами «Эйрлинке» или «Линктесте». Точность полученных данных будет зависеть от того, насколько точно Вы укажите адрес расположения места, где собираетесь организовать интернет и адрес базовой станции!

Интерфейс программы «Google Earth»

Рис.3. Интерфейс программы «Google Earth»

Чтобы определить точное расположения базовой станции в том или ином населенном пункте, можно воспользоваться специальным сервисом cellmapper.net.

2. Выбор антенны

Сделав предварительные изыскания, Вы должны иметь следующие данные:

  • точное расположение ближайших базовых станций сотовых операторов и расстояние до них;
  • стандарты связи и частоты на которых операторы предоставляют доступ в интернет;
  • понимание рельефа местности;
  • примерные показатели уровня сигнала в том месте, где Вы хотите получить интернет.

Касательно последнего пункта, а именно уровня сигнала. Для 4G/LTE качество сигнала будет определяться четырьмя параметрами:

  • RSSI – уровень мощности принимаемого сигнала (чем ближе к 0, тем лучше);
  • RSRP – среднее значение мощности принятого сигнала (чем ближе к 0, тем лучше);
  • RSRQ – качество принятого сигнала (чем ближе к 0, тем лучше);
  • SINR или Ec/Lo – отношение сигнал/шум (чем больше 0, тем лучше).

Показатели качества LTE сигнала

Таблица 1. Показатели качества LTE сигнала

Для 3G сигнала показателей всего два – это RSSI и Ec/Lo.

Показатели качества 3G сигнала

Таблица 2. Показатели качества 3G сигнала

Чтобы понять какой уровень сигнала в том месте где нужен мобильный интернет, необходимо воспользоваться мобильным приложением «Сотовые вышки. Локатор.» или подобным. Для этого нужно подняться с Вашим телефоном на максимально высокую точку вблизи того места, где Вы хотите организовать интернет, запустить на телефоне приложение и перевести телефон в режим принудительного приема 3G или 4G в зависимости от того вышка какого стандарта находится ближе. Смотрим на показатели приложения. Если показатели есть, то есть телефону удалось подключиться к сети, то записываем значение RSSI и Ec/Lo для 3G или RSSI, RSRP и SINR для 4G, от этих значений в дальнейшем будет зависеть мощность нужной антенны. Если показателей нету, значит принимает значение RSSI / RSRP -130 dBm или меньше.

Исходя их полученных данных выбираем антенну с тем коэффициентом усиления, который позволит поднять уровень сигнала до тех значений, которые будут соответствовать таблице 1 или 2. Но, предварительно, нужно разобраться с тем, какие антенны бывают и когда какую лучше использовать?

2.1.  Тип 3G/4G антенн

На сегодняшний момент популярность имеют несколько типов антенн для мобильного интернета, а именно:

  • Терминальные. Применяются в условиях уверенного приема 3G/4G сигнала, так как имеют небольшой коэффициент усиления до 6 dBi. В основном служат для улучшения стабильности приема сигнала. Имеют небольшие габариты, просты в установке.

Терминальные 3G/4G антенны

Рис.4. Терминальные 3G/4G антенны

  • Волновой канал (Yagi). Имеют достаточно большой коэффициент усиления от 15 до 21 dBi и могут применяться в условиях очень плохого приема 3G/4G сигнала. Благодаря большому коэффициенту усиления, зачастую данные антенны имеют большие габариты (более 1 м в длину). Устанавливаются на мачту и направляются в сторону ближайшей базовой станции.

3G/4G антенны типа волновой канал (Yagi)

Рис.5. 3G/4G антенны типа волновой канал (Yagi)

  • Панельные. Одни из самых популярных антенн. Имеют достаточно большой коэффициент усиления от 10 до 24 dBi, что позволяет их применять в условиях очень плохого приема 3G/4G сигнала. Из минусов – это достаточно большие габариты при большом коэффициенте усиления. Антенна может достигать размеров 500х500 мм, что придает ей большую парусность и сложность в установке на высоких мачтах.

Панельные 3G/4G антенны

Рис.6. Панельные 3G/4G антенны

  • Параболические (офсетные). Самые мощные из существующих антенн. Позволяют доставать сигнал от достаточно удаленных базовых станций (до 30 км). Конструктивно состоят из облучателя и отражателя. Мощность таких антенн зависит от размера используемого отражателя и может достигать 35 dBi и более. Из минусов – это сложность установки и юстировки такой антенны на базовою станцию, а также сложность установки на высоких мачтах, так как антенны с большим коэффициентом усиления имеют большие габариты и соответственно большую парусность. Решением проблемы парусности, является использование решетчатых отражателей, но они зачастую стоят немного дороже чем обычные.

Параболические 3G/4G антенны

Рис.7. Параболические 3G/4G антенны

2.2. Широкополосные и узкополосные антенны

  • Широкополосные антенны. Предназначены для качественной работе в определенном диапазоне частот, зачастую от 1700 до 2700 МГц. Имеют плавающий коэффициент усиления, то есть усиление антенны будет зависеть от того, на какой частоте она работает. В основном в таких антеннах указывают максимальный коэффициент усиления, который относится к самой высокой частоте. На низких частотах, коэффициент усиления будет меньше (при выборе изучайте технических данные на антенну). Плюсом таких антенн является возможность усиления как 3G, так и 4G сигнала, при этом антенна будет одинаково хорошо работать. Из минусов можно выделить большие габариты таких антенн.
  • Узкополосные антенны. Предназначены для работы на конкретной частоте, например 1800 МГц. Имеют четко заданные коэффициент усиления. Из плюсов можно выделить то, что при одинаковом размере двух антенн, широкополосной и узкополосной, коэффициент усиления узкополосной будет намного выше. Из минусов – плохая работа на другой частоте.

Зависимость коэффициента усиления от частоты

Рис.8. Зависимость коэффициента усиления от частоты для параболических антенн с диаметром отражателя 0.6 м (красная линия) и 0.9 м (синяя линия)

2.3. Диаграмма направленности

В основном антенны разделяют на направленные и всенаправленные. Всенаправленные – это в основном автомобильные антенны. Они имеют небольшой коэффициент усиления, но одинаково хорошо усиливают сигнал независимо от положения базовой станции.

Диаграмма направленности для всенаправленной 4G антенны с усилением 3 dbi

Рис.9. Диаграмма направленности для всенаправленной 4антенны с усилением 3 dbi

Все остальные антенны (волновой канал, панельные и параболические) имеют направленную диаграмму, а значит их нужно четко направлять на базовою станцию, от этого будет зависеть эффективность их работы. Зачастую производители дают диаграмму направленности своих антенн.

Диаграммы направленности направленных 4G антенн с разным усилением

Рис.10. Диаграммы направленности направленных 4G антенн с разным усилением

При выборе, стоит учитывать тот факт, что чем больше усиление антенны, тем уже ее диаграмма направленности, а значит такую антенну нужно точнее направлять на базовою станцию. С одной стороны это является минусом, так как незначительное изменения направления антенны может сильно повлиять на полученный сигнал, но с другой стороны, такие антенны эффективны на больших расстояниях от базовой станции оператора.

2.4. MIMO антенны

Технология MIMO (Multiple InputMultiple Output) – метод пространственного кодирования сигнала, который позволяет значительным образом увеличить полосу пропускания канала, за счет приема и передачи сигнала по разным каналам.

Принцип работы технологии MIMO

Рис.11. Принцип работы технологии MIMO

На сегодняшний момент данная технология широко применяется в 4G сетях и позволяет значительным образом увеличить скорость интернет-соединения. Все антенны, которые поддерживают MIMO всегда оборудованы двумя выходами, то есть для задействования такой антенны на 100% Ваш роутер или модем должен быть оснащен двумя входами. В 3G сетях данная технология не применяется!

Подключение 4G антенны с технологией MIMO

Рис.12. Подключение 4G антенны с технологией MIMO

2.5. Входное сопротивление антенны (50 Ом или 75 Ом)

На сегодняшний момент производители оснащают свои антенны, как 75 Ом выходами типа F, так и 50 Ом выходами типа N. В чем же разница? По сути, разница будет в итоговой стоимости интернет комплекта. Для подключения антенн с 75 Ом выходами можно использовать более дешевый 75 Ом кабель и более дешевые F разъемы-накрутки. Минус тут в том, что все F соединения нужно дополнительно герметизировать, так как в противном случае туда попадает влага, контакты окисляются и антенна перестает работать. С 50 Ом N разъемами таких проблем нету, но цена качественной 50 Ом кабельной сборки будет в разы выше.

Общий вид разъемов N типа (50 Ом) и F типа (75 Ом)

Рис.13. Общий вид разъемов типа (50 Ом) и F типа (75 Ом)

Дополнительно про разницу применения 50 и 75 Ом кабелей можно почитать в довольно интересной статье, которую написал руководитель научно-производительной компании КРОКС.

2.6. Выбор элементов фидерной линии

Для подключения антенны к модему или роутеру используется фидерная линия. Это линия передачи, по которой осуществляется направленное распространение сигнала от источника к приемнику. Как описывалось выше в стандартных антеннах для их подключения к модему используются кабельные сборки на основе 50 и 75 Ом кабелей. К сожалению, ни один из кабелей не является идеальным проводником, а значит в нем будут потери сигнала. Определить величину потерь можно обратившись к техническим характеристикам используемых кабелей. Для примера возьмём две марки дешевых кабелей, которые чаще всего используют для подключения антенн, а именно:

  • FinMark RG-58 (50 Ом) – потери сигнала порядка 0.6 дБ/1 м;
  • FinMark RG-6 (75 Ом) – потери сигнала порядка 0.2 дБ/1 м;

Таким образом при использовании стандартной кабельной сборки длиною 10 м, потери на кабеле могут составлять от 2 до 10 дБ, в зависимости от качества используемого кабеля и конечных разъемов, а это будет влиять на итоговые показатели качества сигнала.

Затухание сигнала в коаксиальных кабелях различных марок

Таблица 3. Затухание сигнала в коаксиальных кабелях различных марок

Можно ли этого избежать? Конечно же да! На сегодняшний момент производители выпускают специальные антенны с гермобоксом или уличные 4G точки доступа.

В чем же их разница?

Антенны с гермобоксом – это по своей сути обычная антенна, которая оснащена специальным герметическим боксов в который устанавливается 3G/4G модем или роутер. Такое решение позволяет размещать модем или роутер в непосредственной близости антенны, тем самым делая кабельные фидеры для подключения минимальной длины, порядка 10 – 25 см, что естественно положительно отражается на качестве передаваемого сигнала. Передача полученного интернета на Ваш компьютер или роутер, установленный в доме, осуществляется:

  • посредством USB удлинителя длиною до 15 м – актуально для USB модемов;
  • посредством Ethernet линии длина которой может достигать 100 и более метров – актуально для роутеров.

3G/4G антенны с гермобоксом

Рис.14. 3G/4антенны с гермобоксом

Чем хорошо и плохо такое решение? Ну явный плюс тут в том, что мы полностью избавляемся от потерь сигнала в кабеле. Из минусов – это выше стоимость, сложность монтажа, а также не идеальность самой конструкции! Как показывает практика в таких сборках используют бюджетные модемы или роутеры, которые не предназначены для эксплуатации в экстремальных условиях, а именно перегрева в жаркий солнечный день, или же переохлаждения зимой. Перегрев/переохлаждение активного оборудования приводит к нестабильной его работе, зависанию или же преждевременном выходе из строя. Какое есть решение? Ну в принципе можно использовать модемы или роутеры промышленного исполнения, которые предназначены для эксплуатации как при высоких, так и при низких температурах. Такие решения есть в MikroTikKroks, Antex и других именитых производителей. Если же Вы не хотите рисковать и собирать такую антенну, то проще сразу купить готовую точку доступа!

3G/4G точки доступа – это заводские решения для получения 3G/4G интернета. Такие производят MikroTikKroks, Antex и другие производители. Это комплексные решения, которые включают в себя антенну с необходимым усилением и качественный модем промышленного исполнения. Подключение таких устройств всегда происходит посредством LAN кабеля длина которого может достигать 100 и более метров. Плюсом таких точек доступа является конечно же надежность, простота установки и качественная работа. Минусом тут будет чуть больше стоимость, а также сложность замены SIM-карты, хотя это также относится и к антеннам с гермобоксом!

3G/4G точки доступа

Рис.15. 3G/4точки доступа

3. Итоги

Для грамотного выбора усиливающей 3G/4G антенны придерживайтесь рекомендаций данной статьи и соблюдайте следующие правила:

3.1. Для 3G сигнала лучше всего выбирать антенны типа «волновой канал (Yagi, так как они имеют достаточно большой коэффициент усиления и их можно установить на высокую мачту при условии плохого рельефа.

3.2. Для 4G сигнала всегда лучше использовать MIMO антенны.

3.3. При условии плохого рельефа, антенну стоит устанавливать на высокую мачту, для этих целей подойдут антенны с гермобоксом либо готовые 3G/4G точки доступа.

3.4. Всегда старайтесь получить исходные данные по уровню сигнала исходя из них подбирайте усиление антенны с учетом потерь в кабельной линии.

3.5. На небольших расстояниях от базовой станции оператора до 5 км, используйте панельные MIMO антенны с усилением до 15 dbi.

3.6. На расстояниях до 10 км от базовой станции используйте MIMO антенны с усилением от 15 до 24 dbi.

3.7. На расстояниях свыше 10 км лучше рассматривать параболические MIMO антенны с усилением от 24 dbi или выше, антенны с гермобоксом или 4G точки доступа.

3.8. Для усиления сигнала на автотранспорте выбирайте всенаправленные автомобильные антенны и помните, что их всегда необходимо устанавливать на крышу автомобиля, так как в таком положении крыша будет работать как отражатель.

3.9. Обязательно консультируйтесь у специалистов при выборе любой антенны!

Пример расчета необходимого усиления 3G/4антенны

Исходные данные: имеем базовою станцию оператора Киевстар, которая находится на расстоянии около 18 км. Определено что она работает в LTE стандарте на частоте 1800 МГц. Согласно данным GoogleEarth имеем приемлемый рельеф, то есть мы и базовая станция находимся примерно на одной высоте, а на пути к базовой станции нету больших перепадов высот. Небольшие перепады высот и деревья на пути не страшны, так как в основном высота стандартной базовой станции составляет около 30 м или выше. Предварительные замеры сигнала не показывают результата, то есть в наивысшей точке, наш телефон не подключается к LTE сети, то есть исходный уровень сигнала RSRP принимаем -140 dbi или меньше. Таким образом чтобы получить хоть какой-то сигнал нужно рассматривать MIMO антенны с усилением 2х 30 dbi или выше. Такие характеристики даст только параболическая MIMO антенна.

Расчет: -140 dbi (исходные данные) + 2 * 30 dbi (усиление антенны) - 5 dbi (потери в 75 Ом кабельной линии) = -85 dbi (итоговый сигнал).

Выводы: как видим, MIMO антенна усилением 2х 30 dbi даст хороший уровень сигнала (согласно Таблице 1), что сможет обеспечить высокую скорость интернет-соединения. Но как показывает практика и расчеты, антенна с меньшим усилением (до 20 dbi), также даст приемлемый уровень сигнала и позволит пользоваться интернетом на большой скорости.

В заключении скажу то, что не всегда теория соответствует практике и бывают случаи, когда при идеальных условиях интернет так и не удается получить! А бывает и такое, что на расстоянии 15 км от базовой станции, панельная антенна с небольшим усилением дает приемлемые скорости для комфортного пользования интернетом. Так вот, чтобы быть уверенным в том, что все заработает лучше всего, обращайтесь к специалистам, которые смогут подобрать правильное решение именно под Вашу задачу.

Мы в save.com.ua уже более 3-х лет занимаются мобильным интернетом по всей Украине и за этот период нам удалось обеспечить скоростным интернетом самые удаленные уголки нашей родины. Наши инженеры из практики знают какое оборудование лучше всего подойдет под Ваши нужды. Обращаясь к нам, Вы точно сэкономите свое время и денежные средства, а также гарантированно получите:

  • профессиональную консультацию опытного инженера;
  • гарантию на предложенное решение;
  • возможность обмена или возврата оборудования если оно Вам не подошло.

Для консультации обращайтесь по любому из контактных телефонов или просто заполните форму обратной связи, и наш менеджер свяжется с Вами с готовым предложением.