Оскільки на даний момент в Україні існує велика проблема з доступом до інтернету, то саме в цій статті я намагатимусь детально розібрати можливість її вирішення та дати читачам покрокову інструкцію як підібрати недорогое та якісне обладнання для доступу до високошвидкісного мобільного інтернету. Далі йтиметься про один з основних компонентів будь-якого комплекту для доступу до мобільного інтернету, а саме про правильний вибір підсилюючих 3G/4G антен. Про те, як підібрати модем або роутер, читайте у відповідних статтях!
Тож почнемо!
1. Попередні дослідження
Для того щоб вибрати антену для мобільного інтернету необхідно визначиться з наступним:
1.1. Які оператори зв'язку присутні у Вашому регіоні і де точно знаходяться їх стільникові вежі (базові станції)?
В основному ми розглядаємо операторів великої трійки – Vodafone , Київстар чи Lifecell , оскільки вони мають найширшу 3G/4G мережу по всій Україні. Щодо дрібніших операторів, наприклад, Інтертелеком або ін., то на момент написання цієї статті вони не надають можливості доступу в інтернет за допомогою 3G/4G стандартів зв'язку.
Для того, щоб знайти найближчу базову станцію мобільного оператора, яка працює в 3G або 4G стандарті, можна скористатися кількома методами:
- скористатися онлайн картами покриття з офіційних сайтів мобільних операторів – карта покриття Київстар , карта покриття Vodafone , карта покриття Lifecell (їхнім мінусом є низька інформативність, але при цьому відносно точна зона покриття мобільним сигналом);
- скористатися спеціальними мобільними програмами для смартфонів на базі Android, наприклад - Base Stations , Netmonitor , NetMonster або будь-яким іншим (для більш-менш адекватної роботи таких додатків потрібно перебувати в зоні дії базової станції мобільного оператора і бути підключеним до мережі інтернет);
- скористатися сервісом cellmapper.net , який на момент написання цієї статті є максимально інформативним та точним.
1.2. Які стандарти зв'язку доступні у вашому регіоні?
Грубо кажучи, на сьогоднішній момент в Україні всі великі мобільні оператори надають своїм абонентам можливість користуватися трьома поколіннями мобільного зв'язку – це 2G (голосовий зв'язок та мобільний інтернет зі швидкістю до 256 Кбіт/с), 3G (голосовий зв'язок та інтернет зі швидкістю до 42 Мбіт/ с), 4G або LTE (високошвидкісний інтернет зі швидкістю до 150 – 300 Мбіт/с). У принципі цього цілком достатньо для того, щоб визначиться, що для нормального користування інтернетом нам необхідно мати поблизу базову станцію будь-якого оператора, яка працює в 3G, а краще в 4G стандарті!
Для розуміння того, який стандарт зв'язку є поблизу Вашого регіону, також ідеально підійдуть карти покриття або мобільний додаток Base Stations (див. вище) !
1.3. На яких частотах надається доступ до мобільного Інтернету?
В Україні оператори великої трійки надають доступ до мобільного інтернету на кількох відомих частотах, а саме:
- 2100 МГц – на цій частоті працює 3G зв'язок усіх операторів;
- 800 МГц – на цій частоті працює зв'язок Інтертелеком у селах та невеликих населених пунктах (на даний момент Інтертелеком практично припинив свою роботу на території України) ;
- 900 МГц – на цій частоті працює 4G/LTE зв'язок Vodafone, Київстар та Lifecell у селах та невеликих населених пунктах;
- 1800 МГц – на цій частоті працює 4G/LTE зв'язок Vodafone, Київстар та Lifecell у великих селах, районних центрах, а також у великих та дрібних містах;
- 2600 МГц – на цій частоті працює 4G/LTE зв'язок Vodafone, Київстар та Lifecell у великих містах.
Для визначення частоти найближчої базової станції можна скористатися мобільним додатком для смартфонів на базі android - " Base Stations " або додатком " Сотовые вышки". Локатор. » Додаток « Сотовые вышки. Локатор. », крім робочої частоти, також показує безліч додаткової інформації, наприклад, розташування базової станції, рівень сигналу і т.п. Важливо пам'ятати, що для коректної роботи цієї програми, Ваш смартфон повинен перебувати в радіусі дії базової станції, інформацію про яку ви хочете отримати!
Рис.1. Інтерфейс програми «Сотовые вышки. Локатор»
Більш точну інформацію можна переглянути скориставшись сервісом cellmapper.net !
1.4. Яка відстань по прямій та рельєф до найближчої базової станції?
Для отримання мобільного інтернету дуже важливо знайти максимально близьку до того місця, де Ви хочете отримати інтернет базову станцію, яка працюватиме в 3G або 4G стандарті.
Допустимі відстані, за яких можна боротися з оператором за доступ в інтернет це:
- для 3G на частоті 2100 МГц – до 15 км;
- для 4G на частоті 800/900 МГц – до 30 км;
- для 4G на частоті 1800 МГц – до 20 км;
- для 4G на частоті 2600 МГц – до 10 км;
Якщо Ви знаходитесь далі, то отримати хоч якийсь інтернет у Вас навряд чи вийде! Також важливим чинником виступатиме рельєф місцевості. В ідеалі, для максимальних відстаней, зазначених вище, Ви повинні мати пряму видимість базової станції. Якщо ж це не так і на шляху до базової станції є перешкоди, або ж базова станція знаходиться на височини або в низині, то відстань, з якої Ви зможете зловити сигнал, сильно зменшується.
Рис.2. Згасання 3G/4G сигналу в залежності від матеріалу перешкод
Для того щоб зрозуміти рельєф місцевості в напрямку базової станції, потрібно скористатися спеціальною програмою Google Earth для ПК, або ж сервісами Ейрлінке або Лінктесті . Точність даних буде залежати від того, наскільки точно Ви вкажіть адресу розташування місця, де збираєтеся організувати інтернет та адресу базової станції!
Рис.3. Інтерфейс програми Google Earth
Щоб визначити точне розташування базової станції у тому чи іншому населеному пункті, можна скористатися спеціальним сервісом cellmapper.net .
2. Вибір антени
Зробивши попередні пошуки, Ви повинні мати такі дані:
- точне розташування найближчих базових станцій стільникових операторів та відстань до них;
- стандарти зв'язку та частоти на яких оператори надають доступ до інтернету;
- розуміння рельєфу місцевості;
- приблизні показники рівня сигналу там, де Ви хочете отримати інтернет.
Щодо останнього пункту, а саме рівня сигналу. Для 4G/LTE якість сигналу визначатиметься чотирма параметрами:
- RSSI – рівень потужності сигналу (що ближче до 0, тим краще);
- RSRP – середнє значення потужності прийнятого сигналу (що ближче до 0, краще);
- RSRQ - якість прийнятого сигналу (що ближче до 0, тим краще);
- SINR або Ec/Lo – відношення сигнал/шум (що більше 0, тим краще).
Таблиця 1. Показники якості сигналу LTE
Для 3G сигналу показників лише два – це RSSI та Ec/Lo .
Таблиця 2. Показники якості сигналу 3G
Щоб зрозуміти який рівень сигналу там де потрібен мобільний інтернет, необхідно скористатися мобільним додатком « Сотовые вышки. Локатор. » чи подібним. Для цього потрібно піднятися з Вашим телефоном на максимально високу точку поблизу того місця, де Ви бажаєте організувати інтернет, запустити на телефоні програму і перевести телефон у режим примусового прийому 3G або 4G залежно від того вежа якого стандарту знаходиться ближче. Дивимося на показники програми. Якщо показники є, тобто телефону вдалося підключитися до мережі, записуємо значення RSSI і Ec/Lo для 3G або RSSI, RSRP і SINR для 4G , від цих значень надалі залежатиме потужність потрібної антени. Якщо показників немає, значить набуває значення RSSI/RSRP -130 dBm або менше.
Виходячи з отриманих даних вибираємо антену з тим коефіцієнтом посилення, який дозволить підняти рівень сигналу до тих значень, які відповідатимуть таблиці 1 або 2. Але, попередньо, потрібно розібратися з тим, які антени бувають і коли яку краще використовувати?
2.1. Тип 3G/4G антен
На сьогоднішній момент популярність мають кілька типів антен для мобільного інтернету, а саме:
- Термінальні. Застосовуються за умов впевненого прийому 3G/4G сигналу, оскільки мають невеликий коефіцієнт посилення до 6 dBi. В основному служать для покращення стабільності прийому сигналу. Мають невеликі габарити, прості у встановленні.
Рис.4. Термінальні 3G/4G антени
- Хвильовий канал (Yagi). Мають досить великий коефіцієнт посилення від 15 до 21 dBi і можуть застосовуватися в умовах поганого прийому 3G/4G сигналу. Завдяки великому коефіцієнту посилення, найчастіше дані антени мають великі габарити (понад 1 м завдовжки). Встановлюються на щоглу та прямують у бік найближчої базової станції.
Рис.5. 3G/4G антени типу хвильовий канал (Yagi)
- Панельні. Одні з найпопулярніших антен. Мають досить великий коефіцієнт посилення від 10 до 24 dBi, що дозволяє їх застосовувати в умовах поганого прийому 3G/4G сигналу. З мінусів це досить великі габарити при великому коефіцієнті посилення. Антена може досягати розмірів 500х500 мм, що надає їй велику парусність та складність у встановленні на високих щоглах.
Рис.6. Панельні 3G/4G антени
- Параболічні (офсетні). Найпотужніші з існуючих антен. Дозволяють діставати сигнал від віддалених базових станцій (до 30 км). Конструктивно складаються з опромінювача та відбивача. Потужність таких антен залежить від розміру відбивача і може досягати 35 dBi і більше. З мінусів – це складність установки та юстування такої антени на базову станцію, а також складність установки на високих щоглах, так як антени з великим коефіцієнтом посилення мають великі габарити і, відповідно, більшу парусність. Вирішенням проблеми парусності є використання гратчастих відбивачів, але вони часто коштують трохи дорожче ніж звичайні.
Рис.7. Параболічні 3G/4G антени
2.2. Широкосмугові та вузькосмугові антени
- Широкосмугові антени. Призначені для якісної роботи у певному діапазоні частот, найчастіше від 1700 до 2700 МГц. Мають плаваючий коефіцієнт посилення, тобто посилення антени залежатиме від того, на якій частоті вона працює. В основному в таких антенах вказують максимальний коефіцієнт посилення, який відноситься до найвищої частоти. На низьких частотах, коефіцієнт посилення буде меншим (при виборі вивчайте технічні дані на антену). Плюсом таких антен є можливість посилення як 3G, так і 4G сигналу, при цьому антена однаково добре працюватиме. З мінусів можна виділити великі габарити таких антен.
- Вузькосмугові антени. Призначені для роботи на конкретній частоті, наприклад 1800 МГц. Мають чітко задані коефіцієнт посилення. З плюсів можна виділити те, що при однаковому розмірі двох антен, широкосмугової та вузькосмугової, коефіцієнт посилення вузькосмугової буде набагато вищим. З мінусів – погана робота на іншій частоті.
Рис.8. Залежність коефіцієнта посилення від частоти для параболічних антен з діаметром відбивача 0.6 м (червона лінія) та 0.9 м (синя лінія)
2.3. діаграма спрямованості
В основному антени поділяють на спрямовані та всеспрямовані .
Всеспрямовані – це переважно автомобільні антени. Вони мають невеликий коефіцієнт посилення, але однаково добре посилюють сигнал незалежно від положення базової станції.
Рис.9. Діаграма спрямованості для всеспрямованої 4G антени з посиленням 3 dbi
Всі інші антени (хвильовий канал, панельні та параболічні) мають спрямовану діаграму , а значить їх потрібно чітко спрямовувати на базову станцію, від цього залежатиме ефективність їхньої роботи. Найчастіше виробники дають діаграму спрямованості своїх антен.
Рис.10. Діаграми спрямованості спрямованих 4G антен з різним посиленням
При виборі варто враховувати той факт, що чим більше посилення антени, тим вже її діаграма спрямованості, а значить таку антену потрібно точніше направляти на базову станцію. З одного боку це є мінусом, так як незначне зміни напрямку антени може сильно вплинути на отриманий сигнал, але з іншого боку, такі антени ефективні великі відстані від базової станції оператора.
2.4. MIMO антени
Технологія MIMO (Multiple Input – Multiple Output) – метод просторового кодування сигналу, який дозволяє значно збільшити смугу пропускання каналу, за рахунок прийому та передачі сигналу по різних каналах.
Рис.11. Принцип роботи технології MIMO
На сьогоднішній момент дана технологія широко застосовується в 4G мережах і дозволяє значно збільшити швидкість інтернет-з'єднання. Всі антени, які підтримують MIMO, завжди обладнані двома виходами, тобто для задіяння такої антени на 100% Ваш роутер або модем повинен бути оснащений двома входами. У 3G мережах ця технологія не застосовується!
Рис.12. Підключення 4G антени з технологією MIMO
2.5. Вхідний опір антени (50 Ом або 75 Ом)
На сьогоднішній момент виробники оснащують свої антени як 75 Ом виходами типу F, так і 50 Ом виходами типу N . У чому різниця? По суті, різниця буде у підсумковій вартості інтернет комплекту. Для підключення антен з 75 Ом виходами можна використовувати більш дешевий 75 Ом кабель і дешевші F роз'єми-накрутки. Мінус тут у тому, що всі F з'єднання потрібно додатково герметизувати, тому що в іншому випадку туди потрапляє волога, контакти окислюються і антена перестає працювати. З 50 Ом N роз'ємами таких проблем немає, але ціна якісної 50 Ом кабельної збірки буде в рази вищою.
Рис.13. Загальний вид роз'ємів N типу (50 Ом) та F типу (75 Ом)
Додатково про різницю застосування 50 та 75 Ом кабелів можна почитати у досить цікавій статті , яку написав керівник науково-продуктивної компанії КРОКС.
2.6. Вибір елементів фідерної лінії
Для підключення антени до модему або роутера використовується фідерна лінія. Це лінія передачі, якою здійснюється спрямоване поширення сигналу від джерела до приймача. Як описано вище в стандартних антенах для їх підключення до модему використовуються кабельні зборки на основі 50 та 75 Ом кабелів. На жаль, жоден з кабелів не є ідеальним провідником, а отже, в ньому будуть втрати сигналу. Визначити величину втрат можна звернувшись до технічних характеристик кабелів, що використовуються. Для прикладу візьмемо дві марки дешевих кабелів, які найчастіше використовують для підключення антен, а саме:
- FinMark RG-58 (50 Ом) - Втрати сигналу порядку 0.6 дБ/1 м;
- FinMark RG-6 (75 Ом) - втрати сигналу порядку 0.2 дБ/1 м;
Таким чином, при використанні стандартного кабельного складання довжиною 10 м, втрати на кабелі можуть становити від 2 до 10 дБ, залежно від якості використовуваного кабелю та кінцевих роз'ємів, а це буде впливати на підсумкові показники якості сигналу.
Таблиця 3. Згасання сигналу в коаксіальних кабелях різних марок
Чи можна цього уникнути? Звичайно ж да! На сьогоднішній момент виробники випускають спеціальні антени із гермобоксом або вуличні 4G точки доступу.
У чому їх різниця?
Антени з гермобоксом - це по своїй суті звичайна антена, яка оснащена спеціальним герметичним боксом, в який встановлюється 3G/4G модем або роутер. Таке рішення дозволяє розміщувати модем або роутер в безпосередній близькості антени, тим самим роблячи кабельні фідери для підключення мінімальної довжини, близько 10 - 25 см, що природно позитивно відбивається на якості сигналу, що передається. Передача отриманого інтернету на Ваш комп'ютер або роутер, встановлений у будинку, здійснюється:
- за допомогою USB подовжувача завдовжки до 15 м – актуально для USB модемів;
- за допомогою Ethernet лінії довжина якої може досягати 100 та більше метрів – актуально для роутерів.
Рис.14. 3G/4G антени з гермобоксом
Чим добре та погано таке рішення? Ну явний плюс тут у тому, що ми повністю позбавляємося втрат сигналу в кабелі. З мінусів - це вище вартість, складність монтажу, а також не ідеальність конструкції! Як показує практика в таких зборках використовують бюджетні модеми або роутери, які не призначені для експлуатації в екстремальних умовах, а саме перегріву в спекотний сонячний день, або ж переохолодження взимку. Перегрів/переохолодження активного обладнання призводить до нестабільної його роботи, зависання або передчасного виходу з ладу. Яке рішення? Ну, в принципі, можна використовувати модеми або роутери промислового виконання, які призначені для експлуатації як при високих, так і при низьких температурах. Такі рішення є у MikroTik, Kroks, Antex та інших іменитих виробників. Якщо Ви не хочете ризикувати і збирати таку антену, то простіше відразу купити готову точку доступу!
3G/4G точки доступу – це заводські рішення для отримання 3G/4G Інтернету. Такі виробляють MikroTik, Kroks, Antex та інші виробники. Це комплексні рішення, які включають антену з необхідним посиленням і якісний модем промислового стандарту. Підключення таких пристроїв завжди відбувається за допомогою LAN кабелю, довжина якого може досягати 100 і більше метрів. Плюсом таких точок доступу є звичайно ж надійність, простота установки та якісна робота. Мінусом тут буде трохи більше вартість, а також складність заміни SIM-карти, хоча це також стосується і антен з гермобоксом!
Рис.15. 3G/4G точки доступу
3. Підсумки
Для грамотного вибору підсилюючої 3G/4G антени дотримуйтесь рекомендацій цієї статті та дотримуйтесь наступних правил:
3.1. Для 3G сигналу найкраще вибирати антени типу « хвильовий канал (Yagi) », оскільки вони мають досить великий коефіцієнт посилення і їх можна встановити на високу щоглу за умови поганого рельєфу.
3.2. Для 4G сигналу завжди краще використовувати MIMO антени.
3.3. За умови поганого рельєфу, антену варто встановлювати на високу щоглу, для цього підійдуть антени з гермобоксом або готові 3G/4G точки доступу .
3.4. Завжди намагайтеся отримати вихідні дані за рівнем сигналу, виходячи з них підбирайте посилення антени з урахуванням втрат у кабельній лінії.
3.5. На невеликих відстані від базової станції оператора до 5 км, використовуйте панельні MIMO антени з посиленням до 15 dbi.
3.6. На відстані до 10 км від базової станції використовуйте MIMO антени з посиленням від 15 до 24 dbi.
3.7. На відстані понад 10 км краще розглядати параболічні MIMO антени з посиленням від 24 dbi або вище, антени з гермобоксом або 4G точки доступу.
3.8. Для посилення сигналу на автотранспорті вибирайте всеспрямовані автомобільні антени і пам'ятайте, що їх завжди необхідно встановлювати на дах автомобіля, тому що в такому положенні дах буде працювати як відбивач.
3.9. Обов'язково консультуйтеся у спеціалістів під час вибору будь-якої антени!
Приклад розрахунку необхідного посилення 3G/4G антени
Вихідні дані: маємо базову станцію оператора Київстар, що знаходиться на відстані близько 18 км. Визначено, що вона працює в LTE стандарті на частоті 1800 МГц. Згідно з даними GoogleEarth маємо прийнятний рельєф, тобто ми і базова станція знаходимося приблизно на одній висоті, а на шляху до базової станції немає великих перепадів висот. Невеликі перепади висот і дерева на шляху не страшні, тому що в основному висота стандартної базової станції становить близько 30 м або вище. Попередні виміри сигналу не показують результату, тобто у найвищій точці, наш телефон не підключається до мережі LTE, тобто вихідний рівень сигналу RSRP приймаємо -140 dbi або менше. Таким чином, щоб отримати хоч якийсь сигнал потрібно розглядати MIMO антени з посиленням 2х 30 dbi або вище. Такі характеристики дасть лише параболічна MIMO антена.
Розрахунок: -140 dbi (початкові дані) + 2*30 dbi (посилення антени) - 5 dbi (втрати в 75 Ом кабельної лінії) = -85 dbi (підсумковий сигнал).
Висновки: як бачимо, MIMO антена посиленням 2х 30 dbi дасть хороший рівень сигналу (згідно з Таблице 1), що зможе забезпечити високу швидкість інтернет-з'єднання. Але як показує практика та розрахунки, антена з меншим посиленням (до 20 dbi) також дасть прийнятний рівень сигналу і дозволить користуватися інтернетом на великій швидкості.
У висновку скажу те, що не завжди теорія відповідає практиці і бувають випадки, коли за ідеальних умов інтернет так і не вдається отримати! А буває і таке, що на відстані 15 км від базової станції панельна антена з невеликим посиленням дає прийнятні швидкості для комфортного користування інтернетом. Так ось, щоб бути впевненим у тому, що все запрацює найкраще, звертайтесь до фахівців, які зможуть підібрати правильне рішення саме під ваше завдання.
Ми в save.com.ua вже понад 5 років займаються мобільним інтернетом по всій Україні і за цей період нам вдалося забезпечити швидкісним інтернетом найвіддаленіші куточки нашої батьківщини. Наші інженери з практики знають, яке обладнання найкраще підійде під Ваші потреби. Звертаючись до нас, Ви точно заощадите свій час та кошти, а також гарантовано отримаєте:
- професійну консультацію досвідченого інженера;
- гарантію на запропоноване рішення;
- можливість обміну або повернення обладнання, якщо воно Вам не підійшло.
Для консультації звертайтесь за будь-яким контактним телефоном або просто заповніть форму зворотного зв'язку , і наш менеджер зв'яжеться з Вами з готовою пропозицією.
Написати коментар