MIMO-технология. В реальной практике MIMO-технология подразумевает использование двух коаксиальных кабелей для подключения антенны к 4G-роутеру или модему, что позволяет значительно улучшить качество передачи данных.
Как выбрать усилитель сигнала сотовой связи для дачи
В данной статье простым и доступным языком разъясняется принцип работы усилителя сотовой связи, рассматриваются его разновидности, их отличия, а также даются рекомендации по выбору и установке этих устройств. Для большего количества примеров выполненных проектов вы можете посетить Instagram-аккаунт @mobilebooster.ru.
Существует два основных вида усилителей сотовой связи:
- Система «роутер (или модем) + внешняя антенна»;
- Репитер с набором антенн.
Наружная антенна с роутером в помещении
Этот вариант эффективно усиливает 3G/4G интернет, однако не обеспечивает улучшения обычной голосовой связи. Для возможности совершать голосовые вызовы можно использовать такие приложения, как WhatsApp, Skype и аналогичные.
Схема подключения очень проста: антенна устанавливается на улице (в идеале — на крыше), в то время как роутер размещается внутри помещения, обеспечивая раздачу интернет-сигнала через сеть Wi-Fi.
Важные моменты при выборе антенны
Рассмотрим основные аспекты, которые необходимо учитывать при выборе антенны, так как это существенно влияет на конечную скорость интернета. Правильный выбор и установка антенны может значительно повысить скорость интернета, до 3-4 раз, и это не является преувеличением! Итак…
Встраиваемая антенна с роутером или модемом. Существуют популярные модели антенн, в которых модем или сам роутер расположен внутрь устройства. В этом случае в помещение подводится не жесткий коаксиальный кабель, а мягкая витая пара.
Однако, такие варианты крайне нежелательны, поскольку модемы и роутеры, предназначенные для помещений, рассчитаны на эксплуатацию при температурных пределах от 0 до +40 градусов по паспорту! В зимний период роутер может обогреваться в замкнутом пространстве, что является немаловажным аспектом, особенно если происходит холодный запуск при -20 градусах, который часто приводит к поломкам. Летом, под воздействием солнечных лучей, температура внутри корпуса антенны может достигать +80 градусов. Такие решения в большинстве случаев прослужат не более полутора лет. Будьте бдительны: продавцы подобных антенн часто утверждают, что все будет работать без сбоев. При этом такие устройства собираются, как правило, прямо на месте — в торговых павильонах.
Не следуйте за антеннами с завышенным коэффициентом усиления (КУ). Во-первых, в реальности коэффициент усиления свыше 17 дБ, как правило, не достигается, даже если антенна больших размеров, и паспорте указано 27 дБ! На практике максимальные значения колеблются от 16 до 18 дБ, что является практически пределом для моделей стоимостью до 10 тысяч рублей. Во-вторых, чем выше коэффициент усиления, тем уже диаграмма направленности, что затрудняет точную настройку антенны на базовую станцию сотового оператора.
Пример диаграммы направленности антенны с коэффициентом усиления 16 дБ:
Следовательно, максимальное значение КУ быть достигнуто только при точном направлении антенны в сторону базовой станции сотового оператора. Как видно из диаграммы, при отклонении, например, на 25 градусов, реальный коэффициент усиления составит всего 2 дБ (выделено красным)! Для антенн с значительно более высоким коэффициентом, любое отклонение на 2-3 градуса может привести к значительному падению реального усиления сигнала!
Еще один важный момент: если нет прямой видимости до базовой станции сотового оператора (например, из-за соседних зданий, лесов, рельефа местности), то антенна с более широкой диаграммой направленности (с низким КУ) покажет лучшие результаты в плане обнаружения интернет-сигнала. Это проявляется не просто в уровне сигнала, а в скорости интернета, что обусловлено параметрами RSRQ и SINR.
| Уровень приема | RSRP (дБи) | RSRQ (дБ) | SINR |
| Отличный | >=-80 | >=-10 | >=20 |
| Хороший | От -80 до -90 | От -10 до -15 | От 13 до 20 |
| Средний | От -90 до -100 | От -15 до -20 | От 0 до 13 |
| Слабый |
Конструктивные особенности
Антенны, предназначенные для усиления сигнала сотовой связи, обеспечивают абонентам возможность постоянного общения по телефону и доступа к интернету, независимо от их местоположения. Базовая станция и оборудование пользователя соединяются друг с другом с помощью радиосигнала.
Типы антенн
Для усиления сотовой связи применяются четыре основные типа антенн:
- Панельные секторные антенны. Дипольные элементы располагаются друг под другом в два столбца с левой и правой стороны антенны, что обеспечивает свободное прохождение радиоволн во всех направлениях. Положение диполей может быть вертикальным, горизонтальным или наклонным в зависимости от поляризации. Панельные антенны функционируют в широком диапазоне частот: 800, 900, 1800, 1900, 2100, 2400 МГц.
- Параболические антенны. Эти устройства обеспечивают стабильную спутниковую связь. Их конструкция представляет собой параболическую тарелку, которая благодаря своим оптическим свойствам отражает радиосигнал от любой точки, имея фокус в одной фазе. Рефлектор обладает антикоррозийным покрытием, что делает антенну устойчивой к осадкам и подходящей для установки на улице. Зеркало антенны прикреплено к поворотному механизму, что позволяет точно навести ее на спутник.
- Логопериодические антенны. Эти высокочастотные приемники работают только в одном направлении, но охватывают широкий диапазон частот. Да, на основании антенны размещены дипольные элементы — металлические трубки различной длины, которые помогают принимать сигналы различных диапазонов.
- Всенаправленные антенны. Эти устройства имеют круговую диаграмму направленности. Их конструкция представляет собой стержень, установленный на плоскость. Штырь может быть выполнен из антикоррозийного материала или иметь защитный корпус, устойчивый к воздействию атмосферных факторов. Область покрытия всенаправленных антенн меньше по сравнению с секторными из-за разностороннего излучения сигнала с базовой станции. Эти устройства хорошо зарекомендовали себя на небольших территориях.
Коэффициент усиления антенны
Коэффициент усиления антенны измеряется в децибелах (дБ). Простыми словами, это способность устройства собирать сигнал в одной точке, а затем передавать и принимать его. Чем выше коэффициент, тем больше дальность распространения радиоволны.
Степень защиты по стандарту IP
При выборе усилителя сигнала сотовой связи важным является ориентирование на степень защиты IP. Этот параметр указывает на степень защищенности устройства от влаги и других негативных факторов окружающей среды.
Маркировка состоит из двух цифр, где первый показатель указывает на защиту от твердых объектов и может находиться в диапазоне от 0 до 6.
- 0 — отсутствие защиты;
- 1 — защита от объектов диаметром более 5 см;
- 2 — защита от объектов диаметром более 2,5 см;
- 3 — защита от объектов диаметром более 2,5 мм;
- 4 — защита от объектов диаметром более 1 мм;
- 5 — пылезащита;
- 6 — пыленепроницаемость.
Второй показатель указывает на степень влагозащиты и может варьироваться от 0 до 9:
- 0 — отсутствие защиты;
- 1 — минимальная защита от дождевых капель, падающих перпендикулярно к земле;
- 2 — защита от капель, падающих под углом более 15 градусов;
- 3 — защита от проливного дождя;
- 4 — защита от сплошных брызг независимо от угла падения;
- 5 — защита от проточной воды;
- 6 — защита от волн и прямого попадания сильной струи воды;
- 7 — влагостойкость при погружении не более одного метра;
- 8 — защита устройства при долгом погружении в воду;
- 9 — защита от постоянного промокания при воздействии сильной струи горячей воды.
Сотовая связь — что важно знать
Вышки сотовой связи оснащены секторными антеннами с различной мощностью. Дальность действия этих устройств зависит от нескольких факторов:
- Мощность сигнала;
- Диапазон частот;
- Стандарты связи;
- Настройки оборудования базовой станции.
Важно помнить, что хорошие голосовые вызовы и высокая скорость передачи данных обеспечиваются за счет высоких частот, но это может негативно сказаться на дальности распространения сигнала. Качественное усиление сотовой связи можно организовать с помощью репитера, подключаемого к необходимой частоте.
Активный усилитель сотовой связи – репитер
Основное преимущество репитера по сравнению с роутером заключается в том, что он усиливает как голосовую связь, так и интернет-сигнал, что делает его универсальным устройством.
Процесс установки достаточно прост:
- Антенна устанавливается на крыше, направленной в сторону базовой станции сотового оператора;
- Репитер (усилитель) размещается в помещении и усиливает сигнал; для его работы требуется подключение к сети 220 В;
- Внутренняя (абонентская) антенна, раздающая сотовый сигнал на телефон и другие устройства;
- Все элементы соединяются коаксиальным (одножильным) кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом.
(Схема подключения репитера GSM/3G/4G-связи)
Примеры установки в жизни:
Внешняя антенна, установленная на мачте
Репитер сотовой связи
Внутренняя абонентская антенна
Как выбрать репитер
Основные параметры репитеров, на которые стоит обратить внимание:
- Коэффициент усиления (КУ);
- Частотный диапазон и их количество (ЧД).
Тема выбора достаточно обширная, чтобы полностью рассмотреть в одной статье, но для понимания, например, для небольшого дачного домика или строительной бытовки попытаюсь объяснить базовые моменты.
Как правило, выбирают КУ в диапазоне 70-75 дБ. Чем слабее сигнал на улице, тем выше должен быть требуемый КУ. Если на улице перед домом сигнал недостаточен для ведения нормального разговора, рекомендуется выбирать КУ не ниже 75 дБ. В качестве дополнения стоит установить антенну на мачту высотой от 4 до 6 метров. Кстати, стоит помнить, что чем выше КУ, тем дороже стоимость репитера.
Частотный диапазон выбирается индивидуально в зависимости от условий. Для этого следует использовать телефон на Android для измерения сигнала. Существует множество приложений, таких как «Сотовые вышки: локатор», которые помогут оказать помощь при замерах на улице перед домом. Необходимо сделать один замер для каждого стандарта связи: GSM, 3G и 4G. Подробные инструкции относящиеся к этому процессу можно найти на различных интернет-ресурсах.
Если телефон во время замеров демонстрирует всегда только 1 частотный диапазон, данный репитер можно выбрать как одночастотный. Если обнаруживаются 2 или более диапазонов, следует соответственно выбирать двухдиапазонный репитер. Обратите внимание, что цена напрямую зависит от количества частотных диапазонов в репитере.
Существуют также ценовые сегменты при выборе репитера. Есть более доступные варианты на платформе Aliexpress, а есть модели, которые чуть дороже. Как их отличить? Помимо цене, еще одним косвенным показателем является размер корпуса!
На следующем изображении представлены два абсолютно одинаковых по техническим характеристикам (согласно паспортным данным) репитера:
Каковы их отличия? Меньший (и более дешевый) репитер излучает больше радиошумов в сторону базовой станции сотового оператора, тогда как черный репитер показывает меньшую эмиссию шумов. С этим вопросом можно ознакомиться подробнее по соответствующей ссылке. Радиошумы могут повредить работе базовых станций сотовых операторов и привести к наложению штрафных санкций и предписаниям о демонтаже такого усилителя сотовой связи. Важно понимать: репитер с большим уровнем шумов допустимо использовать на даче, которая расположена довольно далеко от базовых станций — на расстоянии нескольких километров, так как природные преграды, такие как лес и рельеф, могут значительно снизить шум. В то же время, репитер более высокого уровня следует устанавливать в случаях, когда базовые станции расположены близко, например, в пределах населенного пункта. Так выглядят базовые станции:
3G/4G роутеры
Роутер представляет собой устройство, которое принимает внешний 3G/4G сигнал с вышки сотовой связи и равномерно распределяет его на определенной территории. Главная особенность роутеров заключается в том, что они способны перекодировать входящий сигнал, а выходящий сигнал передают на внешние устройства через беспроводную технологию Wi-Fi.
Роутеры универсальны и совместимы со всем частотным диапазоном. Эти устройства отлично подходят для раздачи беспроводного интернета, так как передача и усиление интернет-сигнала происходит вне зависимости от мощности сигнала с вышки. Все современные роутеры оснащены MIMO-антенной. Тем не менее, роутеры не усиливают аудиосигнал, что является их значительным недостатком.
Для активации роутера необходимо абонентское подключение — для этого необходимо приобрести и вставить в прибуду SIM-карту одного из мобильных операторов. Современные устройства имеют компактные размеры, работают от электрической сети и могут варьироваться в цене от дешевых до более дорогих — средняя цена варьируется в пределах 10-15 тысяч рублей.
Репитеры
Репитер представляет собой устройство, которое принимает радиосигналы с вышки сотовой связи и усиливает их на определенной площади. В отличие от роутеров, они не перекодируют сигнал, а передают его в исходном виде.
Репитеры способны усиливать как интернет-сигнал, так и аудиосвязь, что делает их более универсальными по сравнению с роутерами. Каждый такой прибор работает только в определенном частотном диапазоне (всего существует пять стандартов связи — 800, 900, 1800, 2100 и 2600 МГц).
Перед приобретением этого устройства абоненту необходимо выяснить, в каком режиме работает ближайшая базовая станция, иначе устройство окажется совершенно бесполезным. Усиление сигнала происходит в автономном режиме, поэтому SIM-карту для работы прибора не потребуется. Однако важным является тот факт, что при низком уровне внешнего сигнала репитер может плохо усиливать сигнал, что ухудшает его качество. Средняя стоимость таких устройств колеблется от 30 до 50 тысяч рублей.
Какой мощности необходим усилитель?
Для начала важно замерить уровень сигнала в точке предполагаемой установки внешней антенны и произвести соответствующий расчёт.
Уровень сигнала + коэффициент усиления антенны + коэффициент усиления репитера = выходная мощность репитера в дБм (это не теоретическое значение, а реальная величина для данного случая). Используя мощность в мВт, можно примерно определить площадь покрытия.
Например: -70 (входной сигнал от БС в месте установки антенны) + 11 (коэффициент усиления антенны) + 75 (коэффициент усиления репитера) = +16 дБм.
Теперь смотрим таблицу перевода дБм в мВт:
| дБм | Вт | дБм | мВт |
|---|---|---|---|
| 40 | 10 | 19 | 80 |
| 39 | 8 | 18 | 64 |
| 38 | 6,4 | 17 | 50 |
| 37 | 5 | 16 | 40 |
| 36 | 4 | 15 | 32 |
| 35 | 3,2 | 14 | 25 |
| 34 | 2,5 | 13 | 20 |
| 33 | 2 | 12 | 16 |
| 32 | 1,6 | 11 | 12,5 |
| 31 | 1,25 | 10 | 10 |
| 30 | 1 | 9 | 8 |
| 29 | 0,8 | 8 | 6,4 |
| 28 | 0,64 | 7 | 5 |
| 27 | 0,5 | 6 | 4 |
| 26 | 0,4 | 5 | 3,2 |
| 25 | 0,32 | 4 | 2,5 |
| 24 | 0,25 | 3 | 2 |
| 23 | 0,2 | 2 | 1,6 |
| 22 | 0,16 | 1 | 1,25 |
| 21 | 0,125 | 0 | 1 |
| 20 | 0,1 | -1 | 0,8 |
В нашем случае 16 дБм соответствует 40 мВт.
Далее умножим число на 6, если применяются частоты 800 или 900, и на 5, если это 1800 или 2100 МГц. Таким образом, 40 * 6 = 240 квадратных метров — это приблизительная площадь покрытия для репитера с КУ=75 дБ на 900 МГц.
Важно! Это очень приблизительный расчет площади покрытия при условии правильного количества внутренних антенн! Если между помещениями находятся прочные перегородки или стены, антенны необходимо устанавливать практически в каждую комнату! Радиус действия от каждой антенны, как правило, меньше, чем у любого Wi-Fi роутера и составляет всего 3-6 метров при высоких частотах. Для сравнения, мощность стандартной Wi-Fi точки составляет примерно 80 мВт. В последнее время поступает много запросов от клиентов, которых когда-то консультировали. Им установили систему и расставили антенны по коридору между комнатами. В таких случаях необходимо либо вскрывать потолки и устанавливать антенны, либо использовать дорогие мощные усилители.
Отечественное производство и качество усилителей
Хотелось бы сказать несколько слов об отечественном производстве репитеров — его, к сожалению, не существует. Все усиливатели, не имея какой-либо отверточной сборки, импортируются из Китая. Если кто-то утверждает, что является производителем, знайте — вас обманывают.
Что касается дешевых моделей усилителей, даже если они работают, они, как правило, создают шумы в сторону базовой станции. Это приводит к тому, что ГКРЧ (Государственная комиссия по радиочастотам) выписывает штрафы и предписания о демонтаже системы. Эта проблема носит массовый характер.
Если вы решили установить усилитель сигнала сотовой связи самостоятельно, мы настоятельно рекомендуем обратиться за детальной консультацией по настройке устройства перед покупкой.
Мы производим репитеры TETRA любой сложности и модификации под заказ. Также можем предложить услуги по установке и пуско-наладке.
Основные проблемы, возникающие при использовании фемтосот.
Таблица частот с указанием значений Band, ARFCN.
